排水公司污水處理廠自動(dòng)化控制研究論文

1、排水公司污水處理廠自動(dòng)化控制研究論文摘要：本文介紹了長壽污水處理廠實(shí)施自動(dòng)化控制的實(shí)踐，論證了自動(dòng)化系統(tǒng)對(duì)污水處理運(yùn)行管理的重要作用，提出了智能化是自控系統(tǒng)發(fā)展方向的觀點(diǎn)。 關(guān)鍵詞：污水處理廠自動(dòng)化控制設(shè)備改造 1.污水處理可能對(duì)三峽庫來說還算是一個(gè)新星的行業(yè)，在三峽庫區(qū)新建的污水處理廠中，大部分設(shè)置了自動(dòng)化控制系統(tǒng)，力求對(duì)整個(gè)污水處理過程實(shí)行全面監(jiān)控。但由于這項(xiàng)工作尚處在實(shí)踐摸索階段，與國外水平相比存在較大差距，主要問題是： （l）主要控制設(shè)備功能不穩(wěn)定，特別是在線儀表的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性來看，不能完全達(dá)到由計(jì)算機(jī)控制的要求。 (2)自控水平低，距智能化自動(dòng)控制還有很大差距。 (3)運(yùn)行條件變化

2、范圍大，某些工藝環(huán)節(jié)尚在不斷調(diào)整。 (4)運(yùn)行操作人員尚不能對(duì)工藝進(jìn)行全方位控制操作。 由于以上條件限制，大多數(shù)污水處理廠的自控系統(tǒng)只能發(fā)揮監(jiān)視和對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制的功能。長壽污水處理廠針對(duì)以上問題，自2003年5月試運(yùn)行到現(xiàn)在來看，根據(jù)實(shí)際運(yùn)行,并通過對(duì)部分設(shè)備的改造和完善，加之對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行操作人員的技術(shù)培訓(xùn)，使中控室具有集中控制、監(jiān)視、現(xiàn)場(chǎng)故障報(bào)警等功能。操作人員可在中控室進(jìn)行操作，為安全穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。 2.長壽排水公司自控概況 長壽污水處理廠處理長壽區(qū)20萬人生活污水及工業(yè)廢水，我廠監(jiān)控系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)集中控制系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括1個(gè)監(jiān)控中心（中控室）、6個(gè)現(xiàn)場(chǎng)PLC站（模擬屏PL

3、C0、配電間站PLC1加藥間站PLC2、脫水間PLC3、PLC4站和紫外光PLC5站）。配電間站主要控制提升泵站、格柵井、沉砂池、氧化溝、二沉池、回流泵站、剩余泵站、貯泥池的自動(dòng)運(yùn)行；模擬屏站主要對(duì)模擬屏的數(shù)據(jù)處理控制；加藥間站主要是對(duì)加藥間的自動(dòng)控制；脫水間2個(gè)站分別對(duì)1號(hào)和2號(hào)脫水機(jī)進(jìn)行自動(dòng)控制，紫外光站是對(duì)紫外光消毒系統(tǒng)進(jìn)行控制。中控室則對(duì)全廠設(shè)備的控制操作及監(jiān)視?，F(xiàn)場(chǎng)分站采用的PLC可編程控制系統(tǒng)是美國AB公司以太網(wǎng)系統(tǒng)。 3.對(duì)設(shè)備的改造與完善 長壽污水處理廠從試運(yùn)行以來，由于現(xiàn)場(chǎng)電氣及機(jī)械設(shè)備存在一些問題，直接影響了自控系統(tǒng)的正常運(yùn)行。根據(jù)存在的問題，結(jié)合實(shí)際運(yùn)行情況及工藝要求，對(duì)

4、自動(dòng)化控制系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備進(jìn)行了部分技術(shù)改造。 3.1對(duì)現(xiàn)場(chǎng)一些設(shè)備進(jìn)行改造 由于我廠增加了一臺(tái)脫水機(jī)和PLC柜，為了把新增的這臺(tái)脫水機(jī)PLC柜的運(yùn)行信號(hào)聯(lián)到中控室，避免重新進(jìn)行布線。使用交換機(jī)聯(lián)接兩臺(tái)脫水間PLC柜，通過一根信號(hào)線接到中控室交換機(jī)。改造現(xiàn)場(chǎng)和配電機(jī)曝氣機(jī)的二次控制回路，解決了中控室不能控制曝氣機(jī)啟停的問題。 1號(hào)2號(hào)氧化溝的變頻曝氣機(jī)由于控制轉(zhuǎn)換開關(guān)處在開關(guān)柜 控制和機(jī)旁控制方式時(shí)，變頻器模擬量420mA電流輸入電路斷開，使得不能輸入變頻器運(yùn)行頻率，變頻器控制失效，不能運(yùn)行。經(jīng)考慮，短接模擬量電流輸入的轉(zhuǎn)換開關(guān)控制回路。 變頻器頻率信號(hào)（模擬量）、運(yùn)行信號(hào)（開關(guān)量）沒有輸出

5、給 PLC，使得上位機(jī)無法判斷曝氣機(jī)是否運(yùn)行。過后經(jīng)自動(dòng)化人員改進(jìn)后，只給出變頻器頻率信號(hào)（模擬量），運(yùn)行信號(hào)可有可無（開關(guān)量）。 3.2對(duì)PLC源程序的修改、優(yōu)化 試運(yùn)行中，我廠由于采用的是巡檢制度，將各分散值班點(diǎn)集中到中心控制室值班操作。所以必須對(duì)比較重要的報(bào)警參數(shù)根據(jù)實(shí)際情況做進(jìn)一步的修改。通過對(duì)PLC可編程控制器的源程序進(jìn)行修改、編譯，主要是啟停液位、報(bào)警液位、邏輯控制、出水流量、加藥間液位、提升泵站液位差等。不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)備按工藝流程運(yùn)行的要求，而且機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的準(zhǔn)確性、安全性有了很大提高，電氣故障大為減少。故障點(diǎn)檢查也很方便，大大降低了電氣設(shè)備的故障率，使現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)運(yùn)行更加穩(wěn)定。更主要

6、的是為自動(dòng)化控制的順利實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造了條件。 另外對(duì)高壓配電系統(tǒng)和一套獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)，如出現(xiàn)任何故障不僅有指示燈光報(bào)警，而且還配有語音報(bào)警系統(tǒng)，使值班人員一目了然，可清楚地判斷故障發(fā)生的部位并做及時(shí)處理，避免事故的發(fā)生。 34安裝視頻監(jiān)視系統(tǒng)的 為了讓操作人員真正在中控室控制全廠、監(jiān)視全廠、管理全廠，長壽污水處理廠于2002安裝了BAXALL系列攝像機(jī)視頻監(jiān)視系統(tǒng)。它配合原有的自控儀表，對(duì)進(jìn)水粗格柵、細(xì)格柵、提升泵、排砂泵、攪拌機(jī)、砂水分離機(jī)、氧化溝曝氣機(jī)、二沉池、回流泵站、剩余污泥泵站、脫水間、辦公室等10多個(gè)場(chǎng)所的現(xiàn)場(chǎng)情況，進(jìn)行24小時(shí)全天候監(jiān)視。 這套視頻監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行可靠。在中控室里，通過對(duì)攝

7、像機(jī)的遙控。可以監(jiān)視全廠20多個(gè)部位工藝設(shè)備的運(yùn)行情況。如果按工藝流程在現(xiàn)場(chǎng)巡查一遍，需要30分鐘左右，而通過視頻監(jiān)視系統(tǒng)，幾分鐘就可以對(duì)全廠工況瀏覽一遍，大大提高了工作效率。 3.5提升泵站和格柵井的控制 污水提升泵站安裝兩臺(tái)潛水泵一用一備，在上位機(jī)設(shè)定常用/備用，按如下原理進(jìn)行控制： 當(dāng)泵站內(nèi)水位達(dá)到1.70m時(shí)，一臺(tái)泵啟動(dòng)； 當(dāng)水位降至0.80m時(shí)，水泵停機(jī)，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。 粗、細(xì)格柵分別有時(shí)間控制/液位差控制，2種控制方法，我廠現(xiàn)在用的是時(shí)間控制。 格柵井安裝粗、細(xì)格柵機(jī)兩臺(tái)，運(yùn)行依據(jù)其前、后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差進(jìn)行控制。 當(dāng)粗格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差超過20cm

8、，粗格柵機(jī)、皮帶輪輸送機(jī)自動(dòng)開機(jī)。 當(dāng)粗格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差降至10cm，粗格柵機(jī)、皮帶輪輸送機(jī)自動(dòng)停機(jī)。 當(dāng)細(xì)格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差超過30cm，細(xì)格柵機(jī)、螺旋輸送機(jī)，壓榨機(jī)自動(dòng)開機(jī)。 當(dāng)細(xì)格柵機(jī)前，后超聲波液位差計(jì)測(cè)得的水位差降至20cm，細(xì)格柵機(jī)、螺旋輸送機(jī)，壓榨機(jī)自動(dòng)停機(jī)。 粗格柵、細(xì)格柵還可以通過在上位機(jī)設(shè)定運(yùn)行、停止間隔時(shí)間的方式定時(shí)開啟停止。當(dāng)格柵每運(yùn)行15分鐘后停15分鐘。皮帶輸送機(jī)、螺旋輸送機(jī)與格柵聯(lián)動(dòng)，及格柵運(yùn)行時(shí)，同時(shí)運(yùn)行。 兩組渦流沉砂池，每組渦流沉砂池內(nèi)安裝一臺(tái)攪拌機(jī)和排砂泵，攪拌機(jī)長期運(yùn)行。排砂泵把池底的污物抽送至砂水分離器。排砂泵

9、每運(yùn)行10分鐘后停20分鐘，時(shí)用，砂水分離器與排砂泵同時(shí)工作，以上設(shè)備均可在中心控制室監(jiān)控。 3.6氧化溝的自動(dòng)控制 本工程氧化溝設(shè)兩組，日處理污水能力40000m3/d，每組氧化溝設(shè)計(jì)日處理能力2萬m3/d。每組氧化溝PDSL-325（C）型倒傘型表面曝氣機(jī)三臺(tái)，其中1#，3#機(jī)組為恒速，逆時(shí)鐘方向運(yùn)轉(zhuǎn)，單臺(tái)機(jī)組充氧量為119kgO2/h；2#機(jī)組為變頻調(diào)速，順時(shí)針方向運(yùn)轉(zhuǎn)，單臺(tái)機(jī)組充氧量為23119kgO2/h，電機(jī)功率均為55KW；每組氧化溝安裝兩臺(tái)溶解氧檢測(cè)儀（DO儀）和一臺(tái)污泥濃度檢測(cè)儀（MLSS儀），一臺(tái)DO儀和MLSS儀安裝在接近出水口處，另一臺(tái)DO儀安裝在缺氧區(qū)。另一組氧化溝設(shè)

10、備與該組氧化溝對(duì)稱，倒傘型表面曝氣機(jī)的運(yùn)行按照氧化溝內(nèi)溶解氧值（DO值）進(jìn)行自動(dòng)控制，其DO值以接近出水口處的DO儀的測(cè)定值為準(zhǔn)。 當(dāng)DO值在0.2mg/L 氧化溝內(nèi)設(shè)一臺(tái)污泥濃度（MLSS）測(cè)定儀，將MLSS測(cè)定儀測(cè)定值傳送至中控室，用于調(diào)節(jié)活性污泥回流泵站及電動(dòng)套筒閥的運(yùn)行。 氧化溝內(nèi)安裝的各檢測(cè)儀器（如DO儀、MLSS儀）的數(shù)據(jù)，由PLC1進(jìn)行采集。然后PLC1將采集的數(shù)據(jù)通過控制層網(wǎng)絡(luò)送至中控室用于控制相關(guān)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。 3.7回流泵站的自動(dòng)控制 污泥回流泵站安裝潛水軸流泵兩臺(tái)，按如下原理進(jìn)行控制： 在泵站出水側(cè)及吸水側(cè)（套筒閥井處）各設(shè)一臺(tái)超聲波水位計(jì)，出水側(cè)設(shè)兩個(gè)水位，一個(gè)正常水位7.

11、8m，一個(gè)報(bào)警水位8.4m,吸水側(cè)設(shè)四個(gè)水位，一個(gè)正常水位5.30m，一個(gè)啟動(dòng)水位5.00m，一個(gè)高限報(bào)警水位5.80m，一個(gè)低限報(bào)警水位4.40m； 當(dāng)兩個(gè)氧化溝的污泥濃度同時(shí)高于3000mg/L時(shí)，開啟1臺(tái)污泥回流泵，如果其中任何一個(gè)氧化溝的污泥濃度低于3000mg/L時(shí)只開啟2臺(tái)污泥回流泵。 本控制程序能使兩泵交替工作（統(tǒng)計(jì)工作時(shí)間），負(fù)荷均等，從而延長二泵工作壽命。 3.8剩余泵站和貯泥池的自動(dòng)控制 本泵站安裝100QW70-7-3型潛水排污泵一臺(tái)，其工作原理如下： 當(dāng)貯泥池液位低于2.0m時(shí),剩余污泥泵自動(dòng)開啟。當(dāng)貯泥池液位高于4.5m時(shí)，剩余污泥泵站剩余污泥泵根據(jù)液位計(jì)信號(hào)自動(dòng)停止

12、運(yùn)行，貯泥池液位在中心控制室顯示及報(bào)警。另外，當(dāng)貯泥池水位計(jì)超過貯泥池設(shè)定的最高水位或最低0.5m時(shí)，水泵亦由中控室控制自動(dòng)切斷水泵電源，泵站停止工作。 貯泥池安裝超聲波液位計(jì)，當(dāng)液位為1.5m時(shí)，向脫水間PLC發(fā)出污泥泵停泵停止運(yùn)行信號(hào)。 3.9加藥間的自動(dòng)控制 溶解、溶液池為兩組，每組2m；每組內(nèi)安一臺(tái)攪拌機(jī)，和超聲波液位計(jì)一套，工況一用一備； 溶解池加料加水后，攪拌機(jī)工作15分鐘，攪拌機(jī)停車，溶液池的液位預(yù)報(bào)警（液位現(xiàn)場(chǎng)確定）； 當(dāng)一格溶解池最低液位時(shí)（液位現(xiàn)場(chǎng)確定），自動(dòng)關(guān)停藥液輸出電磁閥同時(shí)開啟另一溶液池的電磁閥； FeCl3液按照出水流量計(jì)信號(hào)自動(dòng)調(diào)節(jié)頻率，手動(dòng)調(diào)節(jié)沖程控制投加量，

13、使其出水水質(zhì)達(dá)到國家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。 3.10紫外光的自動(dòng)控制 紫外光消毒采用的是德國威得高系統(tǒng)，控制方式采用的是液位控制，并由液位控制出水的電動(dòng)閥門自動(dòng)行動(dòng)，使液位始終保持在1.7m，紫外光燈啟動(dòng)5%左右。 3.11脫水間的自動(dòng)控制 脫水間加藥池設(shè)有一液位探頭，當(dāng)液位低于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，脫水機(jī)停止。 脫水機(jī)的控制主要還是以人工控制為主，操作人員在PLC柜在啟停各個(gè)設(shè)備。 3.12現(xiàn)場(chǎng)儀表的控制 我廠的主要儀表有：液位計(jì)、進(jìn)水PH值、溶解氧、污泥濃度、COD在線儀、濁度儀、出水流量計(jì)（其中大部分的在線儀表都自帶得有溫度計(jì)）。顯示的具體形式以具體數(shù)值顯示為主，操作人員可直觀地讀取各種數(shù)據(jù)。 3.13高

14、壓配電系統(tǒng)監(jiān)視功能 此功能主要是對(duì)高壓配電及供電系統(tǒng)的開關(guān)是合是斷，通過在上住機(jī)（CRT）顯示來提示有關(guān)人員。具體顯示以示意圖的形式實(shí)現(xiàn)。 3.14時(shí)間累計(jì)、故障次數(shù)和報(bào)警功能 主要功能是對(duì)所有設(shè)備運(yùn)行的時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。報(bào)警功能是對(duì)設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)的故障都有燈光和聲音提示，準(zhǔn)確及時(shí)地提示操作人員哪臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)了故障。故障出現(xiàn)時(shí)，運(yùn)行設(shè)備立即停止運(yùn)行。此部分功能的實(shí)現(xiàn)，為有關(guān)人員確定設(shè)備大修時(shí)間及日常保養(yǎng)次數(shù)提供了依據(jù)。 4.自控系統(tǒng)的使用效果 4.1快速準(zhǔn)確地反映運(yùn)行異常情況 當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)出任何的異常情況，可通過監(jiān)控系統(tǒng)和上位機(jī)系統(tǒng)一目了然的看出問題。有設(shè)備出現(xiàn)故障、上位機(jī)同時(shí)報(bào)警并停止該設(shè)備的運(yùn)行，相應(yīng)地計(jì)算機(jī)作故障情況記錄，方便設(shè)備故障排除、管理、維護(hù)等。 4.2促進(jìn)了職工技求素質(zhì)的提高 實(shí)行自控，運(yùn)行人員合并值班操作，對(duì)職工素質(zhì)的要求也相應(yīng)地變?yōu)閺?fù)合型，這就進(jìn)一步激發(fā)了職工特別是青年職工學(xué)文化、學(xué)技術(shù)的積極性。 4.3為降低運(yùn)行成本創(chuàng)造了條件 5.自控系統(tǒng)的發(fā)展前景是智能化 從長壽排水公司自動(dòng)化