污水处理中自动控制系统的应用及设计要点

张红辉

摘要：本文简述了污水处理过程中自动控制系统在污水处理中的应用及控制系统设计要点，以其为污水处理自动控制系统设计提供借鉴。

关键词：污水处理；自动控制系统；应用及设计要点

前言：

自动控制在医药、化工、石油、冶金及污水处理等领域得到广泛应用。特别是近些年来，国家对环境治理的重视，污水处理行业得到了迅猛的发展。截至2016年底，全国设市城市、县城累计建成污水处理厂3552座，污水处理能力约1.8亿立方米/日。相关资料显示，2017年1-3季度，规模以上拟在建污水处理项目共计632个，投资总额达2232亿元。生活污水项目526个，工业废水项目114个。自动控制系统具有较强的技术优势，在污水处理中运用自动控制系统，能有效加强对污水处理过程的控制，并有效保障污水处理效果。并且节约了大量的劳动力成本。以下介绍自动控制系统在污水处理过程中的应用及设计要点。

一、自动控制系统在污水处理中的应用

1、对污水处理的在线监视

传统的污水处理，需安排工作人员深入污水处理现场察看各类污水处理设备和处理工艺參数，难以对污水处理设备的运行状况及处理效果进行实时控制，难以及时对污水处理效果进行评估。自动控制系统在污水处理中的应用，能实现对污水处理的在线监视和实时控制。利用计算机实现对污水处理工艺流程的动态观看及深入了解，且能及时显示进水水质、生产过程及出水等的工艺参数的各项变化，有效实现对污水处理的在线监视[1]。在对污水处理的在线监视过程中，对于工艺流程中的工艺参数以及处理设备的运行情况了如指掌，为及时调整处理工艺提供可靠的技术参数。自动控制系统自动生成相关数据报表和历史曲线，便于对历史数据的查看和分析，能够为进一步提高污水处理能力提供有效的依据。

自动控制系统还能实现对污水处理设施的故障诊断和报警。污水处理设备的稳定运行，对于有效保障污水处理效果具有至关重要的意义。自动控制系统的故障诊断以及报警功能能有效保障污水处理设备运行的稳定性[2]。在污水处理过程中，污水处理设备故障在所难免，要采取有效措施尽早发现设备故障，尽量减少因设备故障对处理效果造成的影响。自动控制系统对于设备故障可进行实时显示，实现对故障部位的准确定位并报警，进而实现对设备故障的有效解决。另外，当污水处理工艺系统出现异常的运行数据时，中控室可及时收到异常报警和预警，并对之进行有效处理。

2、对污水处理的过程控制

自动控制系统在污水处理中的应用，能实现对污水处理的过程控制，进而改善污水处理的效果。自动控制系统能实现对污水处理全过程流程及各项工艺参数的有效控制[3]。传统的污水处理，需要安排工作人员进行现场勘查察看数据和操作机器设备。计算机自动控制系统能够对污水处理现场设备进行远距离开关控制，有效实现了对污水处理过程的自动控制。自动控制系统对污水处理过程进行控制，主要是有效采集并储存各项数据，根据对所采集数据的分析结果，开展对污水处理过程的科学调度和有效管理。自动控制系统的中央系统对所有控制进行统一程序化控制，无须人员到现场操作，大大节约了人工成本，工艺稳定性及精确度更加高。

二、自动控制系统设计要点

自动控制系统功能的实现，需要电脑、输入/输出模块、仪器仪表、线缆线路（通讯）、阀门（电动阀门、气动阀门、电磁阀等）等重要单元组成。在此五项内容中，电脑和输入/输出模块相当于人的大脑，发出指令、接收信息；仪器仪表相当于人的眼睛，能够时时关注工艺过程的相关数据；阀门相当于人的手，去操作控制；线路线缆相当于人的传输神经。此五个单元只有共同协调，才能顺利完成自动控制功能。因此，在设计自动控制体系统过程中，须注意以下5点：

1、电脑的选择。电脑在工业自动化控制过程中是非常重要的，必不可少的。电脑的稳定性直接影响到控制的稳定性。因此，自动控制过程中，电脑需选择专门的工业控制电脑或者可以24小时不间断运行的商用电脑。为了防止突然断电对电脑造成影响，需配备不间断电源（UPS）。同时为了防止电脑故障造成对生产的影响，电脑需要有备用机器。

2、输入/输出模块的选择。输入/输出模块是连接电脑和在线仪器及控制阀门的中转站。一方面它执行电脑发出的命令，去操控控制阀门（或其他控制组件）。另一方面，将收集到的各种信息传输到电脑进行分析、储存和反馈。因此，高精度、高稳定性的输入/输出模块是非常重要的。对于比较重要的自动控制单元，需要有足够的冗余及具有无扰动自动切换功能。

3、仪器仪表。仪器仪表安装在整个污水处理过程的各个工序，时时将检测到的数据上传到电脑。电脑根据对数据进行储存、分析，并及时做出新的指令。因此，在线数据的准确性，直接影响到工艺的控制。如果仪器检测的数据不准确，那么，电脑会做出错误的判断，发出错误的操作指令。从而会影响到处理效果，轻的情况会浪费能资源，严重的会给生产带来破坏，造成处理效果失效。所以选择仪器仪表时要根据实际需要，尽量选择高品质，可靠稳定性强的仪器仪表。同时仪器仪表的量程、精度、材质、防爆防水等级等都需要根据实际的工艺参数和使用环境进行筛选。

4、阀门。阀门相当于人的手，去执行操作指令。阀门是否能够同步执行电脑指令是相当重要的。不然产生误操作，后果是非常严重的。阀门的种类很多，污水处理厂选择控制阀门时需注意以下8点：

（1）阀体材质及内衬的选择

（2）流量特性

（3）调节型或开关型

（4）根据实际需要选择常开常闭以及断电断控制信号的安全设置

（5）防暴等级

（6）最大流量，口径的选择

（7）防水等级

（8）公称压力

5、线路线缆。在整个自动控制实施过程中，线缆非常关键的。没有线缆信号就无法传输，控制就无法实现，如果线缆存在问题，控制就会不稳定，那么信号参数就不能准确传送到中控室电脑，控制信号也不能准确地发送区控制阀门，这样整个控制就会失效。因此在线路线缆的设计时，除了严格按照规定要求外，还应关注以下几项原则：

1、控制线、信号线与动力线尽量分开

2、能不地埋尽量不地埋

3、建立局部PLC基站，远距离传输尽量使用光纤。

另外所有的自动控制设备必须有良好的接地，和避雷措施。同时做好防护和日常维护工作。为了能够更好的实施自动控制，对于重要的机器设备和处理设施，应安装视频监控，这样，一旦出现问题除了电脑提示，视频能够更加直观的观察到仪器自控设备的运行情况，为及时响应维修提供保障。

总结

综上所述，自动控制系统能实现对污水处理的过程控制，实现对污水处理的在线监视，实现对污水处理过程的故障诊断和报警。因此自动控制系统在污水处理过程中的应用，大大提高了污水处理的能力和效率，大幅度降低水污染的程度，能有效改善水质，促进水资源的合理利用，改善生态环境，促进城市经济、社会及环境的可持续发展。

参考文献：

[1]]何世钧，杨立功，张路.污水处理自动控制系统的设计及实现[J].控制工程，2004，11（1）：79-81.

[2]于凤臣.污水处理中自动控制系统设计[J].科技资讯，2011（12）：101-101.

[3]高峰，何昌军，杨顺生.自动控制系统在污水处理中的应用[J]. 环境科学与管理，2008，33（2）：89-91.endprint