小型城市生活污水处理厂电气与自控设计研究

摘要：如今的水资源短缺以及环境污染是世界共同面临的问题，我国的经济社会发展由此也受到了很大程度的制约。为了提升城市居民的生活质量，改善我们的生活环境，必须加紧脚步对生活污水处理厂进行各方面的完善工作。小型城市生活污水处理厂有着规模小和能耗高的特点，因此，需要合理进行电气设计与自控系统设计。以此来降低城市污水处理成本，改善城市生活环境，从而促进城市可持续发展。基于此背景，本文主要分析了小型城市生活污水处理厂电气与自控设计的有关内容，可供参考。

关键词：小型城市;生活污水;处理厂;电气;自控设计

1城市生活污水处理现状分析

我国的生活污水处理厂大体上可分为大型、中型和小型三种。大型污水处理厂通常是建在大城市，其规模基建投资以万计数，基建投资以亿计数，而年运营费更是以千万元计。中型污水处理厂一般建于中、小城市和大城市的郊县，基建投资几千万至上亿元，年运营费用几百万到上千万元。小型污水处理厂通常建于小城镇，基建投资几百万到上千万，年运营费用几十万到上百万。随着我国工业化进程不断加快，人们对于水资源的需求也越来越大，水资源变为一个很大的缺口，造成了人均水资源占有较少且分布不均衡。近些年来，我国污水处理行业突飞猛进，污水处理能力逐渐提升，处理效率得到了很好的改善的同时，处理量也快速增长。

2电气自控系统的概述

随着科学技术的不断发展，城市生活污水电气自控系统逐步应用了越来越多的技术，通讯技术、可编程逻辑控制器技术以及计算机技术是应用比较多的技术，因此远程监控就得以实现。我们主要是用于监控运行当中的远端设备、水质以及流量等一系列在污水处理当中非常重要的数据，及时获取反馈信息，这样才可以实现城市生活污水处理的网络化、信息化以及自动化。在城市生活污水处理当中应用的远程监控中心主要是由计算机操作实现，以一台计算机为中心，然后通过因特网与多个污水厂的PLC控制器实现网络通讯，从而形成一个复杂的监控网络系统。计算机监控中心主要由中心计算机、打印机、接入因特网的网络通讯设备等组成。有这些技术的支持，就可以获得大量有效的终端连接，实现信息的及时共享。而每个分散的污水站主要包括了无线传输模块、集中控制器（PLC）。PLC控制器控制整个污水站的设备运行状态和采集水质指标等重要参数。通过无线传输模块将PLC接入因特网，和监控中心实现网络通讯，从而实现监控中心远程监控和维护污水站的目标。由于小型城市生活污水处理站数量多且分散的特点，通过上述的远程监控技术来实现对其进行实时的监视、控制以及维护工作，可以大大提高工作效率和处理效果，降低运行维护成本。

3电气自控系统的设计研究

3.1电气设计研究

城市生活污水处理电气自控系统设计的基础是电气设计。它主要包括对全厂水泵、风机、成套设备进行配电设计，以及厂区照明，厂区防雷接地设计，厂区总动力平面图设计，变配电所设计，单体设备动力平面图设计等。电气设计还包括一些计算内容，主要有变压器容量选择，应急电源容量选择，照明计算，断路器、接触器、热继电器的电流参数计算及选型，电缆截面型号计算选型。有了这些电气设计，整个污水厂的电气自控系统就相当于人一样有了躯体，而自动化控制设计相当于人的思想，灵活的控制着污水厂里各类设备的工作状态。

3.2自控系统设计研究

3.2.1应用CASS技术

CASS（循環式活性污泥法）工艺不仅具备除磷、脱氮、降解有机物等功能，同时具备单池连续循环污水处理功能，且占地面积小，运行维护量少，十分适合于小型城市生活污水处理厂。生物池是CASS工艺的核心构筑物，在生活污水处理厂中，整个污水处理流程都在生物池中完成，不需要设置二沉池和调节池。整个工艺流程简单，设备设置紧密。

3.2.2设计监控系统

第一，在电气与自控设计中，要着力完善控制体系，通过高功率系统的创设，更好满足实际需求。如在监控计算机的选择中，可选择SIEMENS的WINCC组态软件，能够有效实现集中控制，保障自动化控制体系的控制功能。第二，全自动化控制对自控系统设计有更高要求，要求系统构建应着眼于全局，能够基于各流程要素的设计，实现对程序的升级改进，以更好地提高控制效率。第三，污水处理厂要优化计算机控制体系结构，特别是在自控体系建设中，要从实际需求出发，通过全厂监控设计，提高自控效率。

3.2.3网络系统设计

对于污水处理自动控制系统来说，网络通信的可靠性对系统控制性能有着重要的影响，这就对网络拓扑结构设计、传输介质选择及参数设置等提出了更高的要求。该文提出的小型城市生活污水处理厂自动控制系统结构主要包括上位机监控系统和下位机监控系统。工业以太网以TCP/IP协议为基础，有着较强的抗干扰能力和优良的实时性，而且其能够延伸到污水处理厂现场设备控制层，有利于远程控制及资源共享的实现。因此，采用环形光纤工业以太网来进行自控系统组网，上位机监控管理层。此层为系统网络最上层，由WinCC组态构成。通讯层。此层为系统网络中间层，由环形工业以太网构成，利用CP343-1通讯模块实现以太网与S7-300PLC之间的连接，对WinCC组态设备网络参数进行设置，通过收发器实现以太网与上位机之间的连接。执行层。执行层是系统网络结构的最底层，由下位机PLC及污水处理厂现场设备构成，能够实现污水处理的过程控制和设备执行，整个执行层包括4个S7-300PLC站，能够分布式控制整个处理工艺流程中的各个分区工段。。

4结语

总之，很多小型城市拥有的生活污水处理厂都存在建设管理问题，本文主要结合其电气与自动系统应用诉求，提供了相关的建设性建议。为了能够获取更高的污水处理效率以及更优质的处理质量，我们需要引用先进的科学技术来完善城市生活污水处理厂的电气自控系统。所以国家要加大对电气自控系统的人力物力投入，重视人才培养，力求科技创新，为大众营造一个更加方便高效的污水处理系统，让我国的城市环境更加适宜人民居住，以便于紧紧追随可持续发展脚步。

参考文献

[1]盛承辉.小型城市生活污水处理厂电气与自控设计研究[J].科技经济导刊，2016（29）.

[2]周晔.小型城市生活污水处理厂电气与自控设计研究[J].百科论坛电子杂志，2018，（19）.

[3]盛承辉.小型城市生活污水处理厂电气与自控设计研究[J].科技经济导刊，2016，（29）.

[4]刘海全.PLC系统在小型城市生活污水处理厂中应用[J].城市建设理论研究，2014，（13）.

[5]刘海全.PLC系统在小型城市生活污水处理厂中应用[J].城市建设理论研究（电子版），2014，（13）.

[6]邢卫东.城市生活污水处理厂电气设计中的节能分析[J].科技创新与应用，2017，（33）.

[7]向萌，丁彩红.小型城市生活污水处理厂电气与自控设计[J].水能经济，2017（1），11-11.

作者简介：袁鑫（1987.10-），男，山东省德州市，湖南大学电气工程及其自动化本科，湖南省长沙市，研究方向：生活污水处理厂电气与自控设计研究。