山西某污水厂污水处理自控系统提标改造案例分析与研究

王芳芳 大同市西郊污水处理厂

1 引言

工业4.0概念的不断深入，各种工业系统开始在提标改造项目中不断深化自动控制理念。污水处理厂作为一个城市重要的基础设施，其高效、稳定运行对于城市发展是十分重要。为认真贯彻党的十九大精神，把习总书记视察山西时提出的“采取超常举措、全方位、全地域、全过程开展生态环境保护”的指示落到水污染防治工作中，尽快实现大同市地表水环境质量有效改善。山西省大同市人民政府于2018年7月制定了《大同市域十里河、御河、口泉河、甘河等七条河流重点污染源专项整治方案》；2020年御河利仁皂断面、桑甘河固定桥断面达到地表水Ⅳ类水质（TN除外）。所以，对此地区水处理厂提标改造工程是十分必要的。本文就是针对此项目中的自控系统改造进行详细分析，为类似工程改造提供参考。

2 案例污水处理厂基本情况及设计原则

为了充分的理解上述原则，结合工程实际，主要是对现有西郊污水处理厂进行提标改造。改造由两期组成。本文针对的案例有七套PLC控制系统，分别为二期细格栅（PLC1）、二期鼓风机旁及变配电间（PLC2）、二期A2O脱水机房（PLC3）、二期A2O净水间（PLC4）、一期细格栅（PLC5）、一期10kV变电站（PLC6）、一期脱水机房（PLC7）。各 PLC与中控室通过数据总线实现数据传输。改造完成后出水总规模为10万m3/d，出水水质执行地表Ⅳ类标准（TN除外）。依据其现状，将利用原有设备放到首要位置，这样可以做到有效的节省投资，此外，一些新增的系统会和之前的控制系统有一定的不融合现象，这就要求对两者的兼容性不断进行考量，总之要改造后的自控系统是先进、可靠、且实用的。新的控制中心充分考虑系统对未来趋势发展的兼容性，适应当前系统需求。

3 自控系统的改造内容

3.1 原有自控系统改造的主要内容

考虑到投资水平，依据工艺要求尽可能的保留了原有的可利用部分。总体来说，对原有自控系统进行了一定水平的改造扩容，这样可以满足本次污水深度处理升级改造的需要。

3.2 新增自控系统的主要内容

根据工艺的要求，新增鼓风机房PLC8、MBR池PLC9、超滤车间PLC10。

3.3 改造后自控系统的主要内容

改造扩容后的系统组成如图1所示。

图1 系统组成图

（1）控制中心监控站（如图2所示）。控制中心是新建的，系统包含两套监控计算机组，是对污水处理厂的日常总体工作进行布局和统筹，计算机的显示屏幕可以实时的查看工艺动态。同时，设置一台视频监控计算机，对全厂的生产区间实现精细监视。在中控室建立一台8M宽大屏幕，可以将视频及数字信号传输显示。

图2 控制中心监控站布置图

（2）现场控制站。现场控制站采用可编程控制器 PLC。根据工艺流程，全厂共设10个现场控制站，其中现有7个现场控制站 PLC1-7，做局部改造后保留使用，另外新增3个现场控制站 PLC8、PLC9、PLC10，它们的功能为：

PLC1：二期细格栅间PLC。负责二期的进水井、粗格栅、提升泵房、细格栅、曝气沉沙池部分的设备自控和数据采集，本次新增实际点数DI:5,DO:15,AI:9,AO:5。

PLC2:：二期鼓风机房及变配电间PLC。负责二期的初尘池、生物池、鼓风机房、老提升泵房部分的设备自控和数据采集。本次原PLC柜升级增加2套变频信号，增加IO站04IO1、04RIO2两个点数相同可以放在一个IO机柜内，由于设备改进较大，故本次更换原PLC系统，保存设备原接线不变。

PLC3：二期A2O脱水机房PLC。负责二期的A2O脱水机房部分的设备自控和数据采集，该系统为原脱水机设备厂家自带，本次新增4台脱水机，控制系统由脱水机厂家自带。

PLC4：二期A2O净水间PLC。负责二期的二沉池、净水间、消毒间部分的设备自控和数据采集。

PLC5：一期细格栅间PLC。负责一期的进水井、粗格栅、提升泵房、细格栅、曝气沉沙池部分的设备自控和数据采集。本次改造新增3套电动闸门，信号接入一期细格栅1PLC1。

PLC6：一期10kV变电站PLC。负责一期的氧化沟、二沉池部分的设备自控和数据采集。由于设备增改较多，新增一期氧化沟原转碟设备拆除，同时增加26台搅拌器及4台混合液回流泵以及仪表，拆除原PLC2至控制室低压配电柜设备接线，故本次更换原PLC系统，保存设备原接线不变。

PLC7：一期脱水机房PLC。负责一期的脱水机房部分的设备自控和数据采集，该系统为原脱水机设备厂家自带。

PLC8：新建鼓风机房及变配电间PLC。负责新建初沉池、污泥泵房及膜格栅、生物池、臭氧接触池、消毒池及出水计量槽部分的设备自控和数据采集，PLC主站带4个子站。

PLC9：MBR设备间PLC。负责新建MBR膜部分的设备自控和数据采集，PLC主站带6个子站。

PLC10：新建超滤车间PLC。负责新建超滤车间的设备自控和数据采集，PLC主站带14个子站。

（3）安防系统。门禁系统包括：02初沉池、污泥泵房及膜格栅新增门禁系统2套。06超滤膜新增门禁系统3套。18综合楼-自控新增门禁系统2套。19食堂新增门禁系统1套。20传达室新增门禁系统1套。视频监控包括：对新建建筑物增加相应的视频摄像监控系统。

4 结论

综上所述，本文以山西大同市某污水处理厂的自控系统提标改造方案进行详细的分析，本案例的自控改造根据工艺的要求，新增鼓风机房PLC8、MBR池PLC9、超滤车间PLC10。本文案例的提标改造工程有效地节省了投资，此外，对于一些新增设备和原有控制系统的不融合现象进行了解决，改造后的自控系统是先进、可靠、且实用的。