摘要：近幾年來，隨著我國對污水治理工程力度的加大，興建了許多污水處理廠，同時引進了國外先進的工藝和設備，污水凈化工程的儀表化、設備華、自動化有了迅速的發展。在現代化的城市污水凈化廠中，自動化技術是實現工藝要求，維持設備正常運行，提高工作效率的重要保證，正如人的神經系統一樣，將全廠的工藝、設備連成一個統一的整體，協調運行。筆者現以已設計完成的通遼開發區污水處理廠為例，淺談控制技術在污水處理廠中的應用。 
關鍵詞：控制技術 污水廠 應用 
　　近幾年來，隨著我國對污水治理工程力度的加大，興建了許多污水處理廠，同時引進了國外先進的工藝和設備，污水凈化工程的儀表化、設備華、自動化有了迅速的發展。在現代化的城市污水凈化廠中，自動化技術是實現工藝要求，維持設備正常運行，提高工作效率的重要保證，正如人的神經系統一樣，將全廠的工藝、設備連成一個統一的整體，協調運行。筆者現以已設計完成的通遼開發區污水處理廠為例，淺談控制技術在污水處理廠中的應用。

　　一、設計依據

　　● 處理工藝對本專業的要求

　　● 工藝專業及其他有關專業提供的資料、數據

　　●《過程檢測和控制流程圖用文字和圖形符號》     

　　●《分散型控制系統工程設計規范》（HG/T20573-95）

　　●《儀表系統接地設計規定》（HG20503-92）

　　●《控制室設計規定》（HG20508-92）

　　●《儀表供電設計規定》（HG20509-92）

　　二、概述

　　通遼市位于內蒙古自治區東部，是內蒙古自治區東部的經濟文化中心，{TodayHot}是通遼市行政轄區(原哲里木盟)的政治經濟文化中心及東北、環渤海經濟帶的鐵路、公路交通樞紐。總占地30．7平方公里，常住人口25萬。通遼開發區污水處理廠一期日處理污水量為3.0×104m3/d，采用CASS工藝，儀表自控本著技術成熟、安全可靠、經濟實用、滿足工藝要求的原則，在污水廠內設置較完善的儀表監測系統和微機監控系統。從儀表精度、耐腐蝕度、工作可靠性、安裝方便的角度考慮，對儀表進行選型。控制系統采用國內外成熟和先進的集散型控制系統。

　　三、控系統的組成和結構

　　污水處理廠SCADA監控系統設計以集中檢測、分散控制為原則，中心控制室可對全廠的各工況實現實時監控；工藝設備自動控制采用就地獨立控制的原則。

　　1、控制原則

　　對于污水處理廠SCADA系統出于安全生產的考慮，設計采用三級控制層：就地手動、現場監控和遠程監控。就地手動是指通過設備旁的轉換開關手動控制設備的開啟和關閉；現場監控是指由現場PLC站執行控制設備的任務；遠程監控是指由污水廠的中心控制室通過SCADA系統網絡對遠端的設備進行監控。污水廠中心控制室PLC可通過現場PLC子站直接控制有關設備。如果中心控制室PLC或局域網絡發生故障，不會影響廠內其它PLC控制子站的控制功能，如果PLC網絡中某個PLC站發生故障，值班操作員可通過就地控制開關對設備進行控制。

　　2、系統結構

　　本系統采用二級監控集散模式：全廠中心監控層，主要實現集中檢測的運行管理功能，在中心控制室設置一套“過程數據站”（PDS）,完成模擬圖形顯示、{HotTag}實時數據檢測、控制目標值設定、報警顯示紀錄、操作狀態紀錄、累積值計算、趨勢曲線繪制、打印制表、大型模擬屏數據刷新等任務，并具有人為遙控功能；現場監控層，現場各工段設有3個可編程（PLC）控制子站，根據自身的優化程序，實現本工段內的設備調節和優化控制功能，采集本工段內的模擬量、脈沖量等各種信號，通過數據總線傳輸到中心控制室PDS系統，并接受中心控制室PDS系統的控制設定指令。自動化系統針對工藝流程建立的完整的信息流程，現場3個PLC控制子站分設在污水提升泵房、鼓風機房和污泥脫水機房，自動控制系統如圖示：


污水處理廠控制原理圖

　　3、系統控制功能

　　⑴、污水提升泵房PLC1子站

　　主要對進水控制井、粗格柵間、污水提升泵房、細格柵間、旋流沉砂池內的設備進行監測和控制。

　　根據粗格柵前后的水位差或者時間間隔起動粗細格柵。

　　污水提升泵房共設4臺潛污泵（2用2備），由PLC根據集水池液位自動調節水泵的流量，減少了電機頻繁起動，另外在設計中利用PLC的計時、計數功能，對各泵的運行時間加以累計，然后自動切換運行泵和備用泵，使各泵的運行時間基本一致，延長泵的使用壽命。

　　細格柵間的控制對象主要有細格柵、輸送機、壓榨機、旋流沉砂池鼓風機、旋流攪拌機。格柵的運行依據格柵前后水位差或時間間隔來控制。只要有1臺格柵運轉，輸送機就會啟動并持續至格柵停止運轉后一段時間。旋流沉砂池自帶控制箱，實現全系統閉路自動運行。葉片隨來水連續轉動，定時完成氣洗、氣沖、氣提動作并保持砂水分離機和主機聯鎖。提砂后砂水分離機動作，提砂停止后，砂水分離機滯后停止。

　　⑵、鼓風機房PLC2子站

　　主要對鼓風機房、CASS反應池、變配電室進行控制及檢測

　　PLC2子站對4臺（3用1備）鼓風機進行控制，主要保護風機和對風量的調節，優化鼓風量，在確保氧轉移效率的前提下最大可能的節省能耗。鼓風機房PLC子站還將接受來自鼓風機流量計及壓力表的信號，在SCADA系統中顯示、打印、紀錄、累計。

　　在配水井出水管上設置超聲波流量計，以測量CASS池進水污水量。

　　CASS生物池一期共4座，在其中一座池內設置液位計、PH/溫度檢測；另在每座池內設置溶解氧測量儀和污泥濃度儀。液位計用于監視池內的水位，控制潷水器；溶解氧儀用于監視每座池內溶解氧含量；每座池子在不同的時間段內按曝氣-沉淀-潷水-閑置順序工作；使生物池在同一時間按時間順序或液位分別潷水。負責對變電室的兩路進線電流、電壓、有功、無功、等電量進行檢測。

　　CASS池按連續進水，間歇曝氣，周期排水運行，每個周期為6小時，曝氣3.0h，沉淀1.5h，潷水1h，閑置0.5h;曝氣階段污泥回流，閑置階排除剩余污泥。CASS池運行以時間過程控制，曝氣量根據池內溶解氧含量與控制程序中溶解氧的預先設定值對比來控制，所有控制均由PLC站自動控制。

　　⑶、污泥脫水機房PLC3子站

　　主要對污泥脫水機房、污泥儲存池、加氯間進行控制

　　污泥脫水機房PLC子站控制的主要設備有：污泥儲存池攪拌機、污泥脫水機、空壓機、皮帶輸送機、污泥投配泵、反沖洗泵及加藥裝置。

　　污泥儲存池攪拌機間歇運行。根據污泥液位或時間控制，間歇交替運行。

　　污泥投配泵根據流量控制，加藥裝置自帶控制器，主要控制加藥泵及攪拌機。加藥泵根據流量控制，攪拌機的運行根據時間控制。

　　加氯間內加氯系統采用流量控制，流量信號來自出廠水超聲波流量計，按比例投加，并通過出廠水余氯檢測儀反饋的信號調整投加比例。

　　⑷、中心監控室

　　中心監控室設于綜合樓內，主要配置2臺DELL PIII900PC計算機，2臺21英寸彩色顯示器，2臺打印機，1臺不間斷電源和1臺模擬屏。它們與各現場PLC控制子站之間，通過Profibus網相聯，實現信息交換。PC機之間在WINDOWS NT平臺下運行IFix 2.0For NT軟件，動態顯示全廠的工藝流程圖，在中心控制室可實現對全廠生產過程自動化的監視和控制。系統能提供良好的人機交互界面，通過鍵盤和鼠標進行信息輸入，并能紀錄可靠的控制。圖形系統可以根據需要利用其圖形工具對工藝圖、動態曲線、歷史趨勢圖及表格進行動態或靜態顯示。報警系統提供在過程中出現的故障、操作狀態以及自動化過程中的綜合信息，幫助操作人員及時發現和處理危險情況，并記錄打印。報表系統可根據要求將各種信息以多種信息可選擇格式周期性打印（如日報、月報、年報等）或隨機性打印輸出。

　　4、系統特點

本系統適宜處理城市生活污水、工業污水； 
本系統具有一定的組態功能，能夠適應水質變化較大的環境； 
可對現場設備實現保護控制，延長了現場設備的使用壽命，并大大減少了異常情況的發生，提高了可靠性； 
系統自動化程度高，操作界面形象直觀并提供語音報警功能，易于使用；提供了人員管理功能和歷史記錄功能便于進行事故分析，提高操作水平； 
二級集散式結構，并且系統中各控制單元相對隔離，易于維護。 
　　5、結束語

　　通遼開發區污水處理廠已投入使用，控制系統總體運行良好，為了使系統更家完善，在以后設計中應在以下幾個方面加以改進：

　　（1）系統采用總線式的分布式結構，設立現場控制器，所有檢測設備及電機均直接掛接在各自的現場控制器上，并由總線連接構成系統。這樣可降低系統成本，并且現場施工也變得極為簡單。

　　（2）在系統中設置融氧儀、PH值測試儀、濁度儀等設備，在線檢測CASS池及污泥池的水質。系統根據檢測的參數，自動實時調整工藝參數，達到對系統的閉環控制，實現污水處理的全自動控制，保證系統控制的最佳狀態；

　　（3）把系統管理機通過企業內部網與Internet相連，實現系統的遠程診斷，降低系統維護成本。

　　城市污水凈化廠自動化控制系統涉及的內容較多，自動系統設計時要根據污水廠的工藝、規模、廠區布置，擴建的可能性、技術性的可靠性、經濟的合理性等因素綜合考慮，只有技術可靠、系統界線簡單、操作維護方便才能確保系統安全運行，從而使控制系統在水處理過程中達到應有的效果。