电气自动化技术在水处理中的应用

孙莹莹

摘 要：在现代技术支持下，城市现代化建设速度加快，相应提升了生活质量，水资源需求量持续攀升。为了确保水资源供应的高效性，满足社会生产与生活用水需求，供水企业要不断增强自身技术能力，提高管理效益。自来水厂的建设规模持续扩大，可以为企业运营带来便利条件。电气自动化技术可以提升水资源供应效率和生产质量，满足用水需求，以免出现供水不足的问题。因此，本文重点探讨了电气自动化技术在水处理中的应用。

关键词：电气自动化技术;水处理;自来水厂

中图分类号：TM76;TU991.2文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2021）04-0150-03

Abstract： With the support of modern technology， the speed of urban modernization has accelerated， and the quality of life has been correspondingly improved， and the demand for water resources has continued to rise. In order to ensure the efficiency of water supply and meet the needs of social production and domestic water， water supply companies must continuously enhance their own technical capabilities and improve management efficiency. The continuous expansion of the construction scale of water plants can bring convenience to business operations. Electrical automation technology can improve water supply efficiency and production quality， and meet water demand， so as to avoid the problem of insufficient water supply. Therefore， this paper focused on the application of electrical automation technology in water treatment.

Keywords： electrical automation technology;water treatment;water plant

近年來，我国城市化进程持续加快，水资源需求量不断增加，致使生活用水供给任务日益繁重。当前，我国内陆地区水资源短缺问题比较严重，人们需要科学地处理工业废水和生活污水等，使其转变为可用水资源，最终实现循环利用。电气自动化技术不仅能够提升水处理效率，确保循环水质量合格，还可以降低劳动力成本和能源消耗[1-3]。因此，将电气自动化技术应用到水处理中，具有重要的现实意义。

1 电气自动化技术的特征

电气自动化技术主要分为全自动化技术和半自动化技术。前者只需要人工设置控制软件与程序，若应用于水处理，则无须人工干预。水处理期间，相关技术人员在远程控制端或中央控制室开展实时监测，同时收集和分析处理环节的数据信息，针对不同结果，应用不同的反馈控制方式，以实现自动化控制[4-5]。后者用于水处理时需要人工干预，工作人员需要操作机械设备，完成机械无法胜任的工作。

当前，电气自动化技术成为行业技术改革的重点，可以提升行业生产效率，降低生产成本，确保消费者获得优质产品或服务。生产环节，电气自动化技术的应用要求高，不仅表现在软件和硬件方面，还表现在行业知识方面。人们要结合行业发展需求，合理应用电气自动化技术，充分发挥其价值与作用，全面提升工作效率。

1.1 综合性

信息化时代，电气自动化技术快速发展，呈现出综合性。当前，诸多行业都开始应用电气自动化技术，如电力行业、建筑行业、钢铁行业等。电气自动化技术能够提升企业工作效率，降低人力、物力和财力成本，增加企业经济效益。因此，人们要充分掌握电气自动化技术，了解行业知识，不断推进技术改革与创新。

1.2 广泛性

电气自动化技术具有广泛性。企业必须综合考虑自身实际情况，制定适宜的发展方案，充分发挥电气自动化技术的优势，实施技术革新。电气自动化技术涉及较多分支，彼此差异较大，导致技术应用难度增大。企业要培养专业的电气自动化技术人才，做好安全教育与培训，按照发展现状制定方案，提升生产效益。

1.3 依赖性

电气自动化技术对电子技术和网络技术的依赖度高。在建立电气自动化控制系统时，人们需要将电子技术和网络技术应用到传感器信号采集、控制器信号处理中。所以，电子技术与网络技术是电气自动化技术持续发展的重要基础，其对二者的依赖度非常高。

2 电气自动化技术在水处理中的应用表现

2.1 无线网络技术

当前，电气自动化技术蓬勃发展，诸多行业开始广泛应用通信技术。用户不仅可以实现远程网络连接，还可以实现远程无线网络通信，利用通信网络连接不同的数据信息。有线网络与无线网络的应用要点相同，均采用射频技术和红外技术连接。尽管两种技术具有较多相同点，但是其传输介质差异非常大，有线网络需要连接数据线，无线网络无须连接数据线。水处理期间，人们可以利用无线网络对相关参数进行控制，全面发挥电气自动化技术的作用。此外，无线网络功率消耗比较低，其组织分配方式明显优于有线网络。无线网络控制水处理过程，能够显著提升水处理效率。无线网络不仅可以从远程控制水处理过程，还能够监测水处理设备运行状态，避免设备异常。监测期间，当发现设备存在故障时，系统及时采取措施予以处理，消除安全隐患。

2.2 数字仪表技术与现场总线技术

数字仪表技术与现场总线技术具有良好的可操作性，可以确保设备信息沟通与传输顺畅，全面提升设备使用效率。同时，二者具有互用性，可以确保设备相互交换与使用，尤其是数字仪表设备。水处理期间科学应用数字仪表技术和现场总线技术，可以降低资源成本投入，同时减少变送器应用数量，使设备投入成本、检修维护成本降到最低。

2.3 工业以太网技术

水处理自动化系统应用期间，若网络负荷较高，则会导致系统不稳定性增加，人们需要实时进行控制。工业以太网技术可以有效避免系统处于不稳定的运行状态。近年来，工业以太网技术发展速度加快，负载自动化平衡技术、双工通信技术、自动协商技术和交换技术等应运而生，全面提升了水处理的自动化水平。工业以太网技术框架如图1所示。水处理自动化系统设计必须有效融合工业以太网技术，确保自身的可靠性与稳定性，避免无法适应环境而增加系统运行风险。

3 电气自动化技术在水处理中的主要应用

当前，水处理开始广泛应用电气自动化技术。多数水厂都注重应用电气自动化技术，然而并未充分发挥该技术的应用价值。人们可以利用电气自动化技术构建完整的水处理控制系统，实现数据信息的自动化采集与处理，同时实时控制水处理全过程，避免误操作[6]。与单一技术应用相比，电气自动化技术借助中央处理系统，可以对水处理过程进行控制和干预，全面保障水处理效果。

3.1 加氯控制

自来水厂进行水处理时，过滤水源前后均可以加氯。水过滤前，要控制加氯量，以清除水中杂质。水过滤后，加氯控制可以起到消毒杀菌效果。加氯系统流程如图2所示。水处理期间应当科学控制加氯操作，尤其是添加量、添加顺序等。过滤水之前，加氯采用流量比方法，即以原有水流量为基础，固定加氯标准，同时做好科学调整。

3.2 加氨控制和加药控制

水处理环节必须高度重视加氨控制和加药控制，为了确保控制效果，人们应当确保外加剂添加量满足相关标准要求。人们要比较预测值与实际测量值，明确两者的误差，以获得准确的控制参数，优化水处理自动化系统。其间可以采用可编程逻辑控制器，对水处理中的药物添加量进行控制，全面提升水处理效率。

电气自动化技术既可以提升水处理效率，还可以降低劳动成本投入，全面增加水厂经济效益。水处理期间合理应用电气自动化技术，采用可编程逻辑控制器，可以确保测定数据的准确度，同时做好调整，全面提升系统运行效益。

4 电气自动化技术在水处理中的应用实践

某污水处理厂污水收集系统的污水量持续增加，为了有效处理污水，其引入水处理自动控制系统，系统运行流程如图3所示。该系统选用近距离控制和远程控制两种方式，在运行工况下，开关处于远程控制位置，当远程控制系统存在异常时，其切换为近距离控制。远程控制涉及自动控制和手动控制两种方式。在中央控制系统监控画面内，人们可以点击按钮，合理选择设备控制方式。

4.1 格栅单元控制

格栅单元能够去除水中的粗大杂物与悬浮物，确保后续处理设施的稳定运行，它是一种重要的预处理方法。按照水源情况，水处理可以采用细格栅或粗格栅。粗格栅可以去除大体积悬浮物，细格栅可以去除细小的纤维杂质。该污水处理厂水源通过水泵供应，泵站出水需要经过粗格栅进行筛滤处理，主要设备包括2台细格栅、1台输送机。

4.2 进水泵房单元控制

污水处理厂进水泵房的潜水泵需电量非常大，加强潜水泵运行控制，可以降低能耗。传统控制方式以人工操作为主，按照液位调整启动泵数量。而现场自动控制按照液位实现分段运行，不同阶段启动的设备数量不同，其可以交替使用。低液位阶段液位差较宽，高液位阶段液位差较窄。

4.3 改良型SBR池单元控制

改良型SBR池涉及的阀门与设备比较多，时段控制要求非常高，整个操作步骤复杂。水处理应用全自动控制法，能够减少人工操作。改良型SBR池设置4组SBR池，按照相关标准循环运行，每个循环涉及以下环节：进水曝气、沉淀、滗水。其间需要应用可编程逻辑控制器予以控制，并预先编制各阶段实施规划。

4.4 鼓风机单元房控制

该污水处理厂曝气系统的控制操作非常滞后，因此其无法应用PID控制算法。人们要合理控制鼓风机频率，避免出现热继故障、噪聲污染。在现场运行中，鼓风机频率最低不小于25 Hz。

4.5 加氯间单元控制

加氯间设备涉及轴流增压泵和氧化氯发生器。其间应用顺序控制法，先将轴流增压泵启动，停止30 s后，再将二氧化氯发生器启动。这种启动顺序可以确保二氧化氯产生后充分与水和消毒液混合，起到消毒作用。在关闭设备时，人们应当采用反顺序方式。若增压泵存在故障隐患，则应当及时停止系统运行。

4.6 脱水机房单元控制

脱水机房有进泥泵2台、清洗泵2台、普通加药泵2台、除磷加药泵2台、搅拌器5台、螺旋输送机1台、浓缩脱水一体机3台。进泥泵可以将浓缩储泥池污水运输至脱水机中。清洗泵负责清洗脱水机滤布，做好平整度处理。普通加药泵将PAM池药剂送至脱水机中。除磷加药泵能够实现化学除磷，提升改良型SBR池的应用效果。搅拌器主要负责搅拌储泥池、聚合铝池和PAM池。在控制操作时，人们遵循标准化顺序启动各装置。首先启动螺旋输送机和清洗泵，之后启动浓缩脱水一体机和PAM池搅拌器，最后启动加药泵和进泥泵。脱水系统启动之前，应当采用人工方式，科学操作储泥池搅拌器。启动系统后，由于加药阀、进泥阀和清洗阀为手动阀，因此其无法实现自动化控制。所以，人们需要采用人工方式，启动浓缩脱水一体机主控程序。人工选择设备时，组态界面会提示线路状态。

参考文献：

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[2]李骏.自动化控制系统在自来水厂供水工艺中的应用研究[J].现代商贸工业，2020（32）：152-153.

[3]曲鹏玺.基于PLC、变频器自动控制的水处理设备改造与实现[J].科学技术创新，2020（28）：30-33.

[4]张欣.电厂锅炉补给水处理系统全膜工艺调试以及全自动控制方式[J].清洗世界，2020（7）：4-6.

[5]胡剑.煤矿清污分离排水与大流量深度水处理系统的综合设计及应用[J].矿业装备，2020（3）：206-207.

[6]许莹莹，张剑.基于PLC的电气自动化模块化控制水处理系统探讨[J].化工管理，2019（1）：112.