污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計介紹：

　　一、污水處理的意義及現(xiàn)狀

　　隨著中國城市化、工業(yè)化的加速，同時近年來江南水鄉(xiāng)出現(xiàn)嚴(yán)重干旱，水資源的需求缺口也日益增大。在這樣的背景下，污水處理行業(yè)成為新興產(chǎn)業(yè)，目前與自來水生產(chǎn)、供水、排水、中水回用行業(yè)處于同等重要地位。雖然由于國家和各級政府對環(huán)境保護(hù)重視程度的不斷提高，中國污水處理行業(yè)正在快速增長，污水處理總量逐年增加，城鎮(zhèn)污水處理率不斷提高。降低運營成本，提高污水處理率，一直是污水處理行業(yè)面臨的最現(xiàn)實的問題。

　　采用計算機(jī)技術(shù)、跟蹤經(jīng)常變化的水處理情況，檢測不同時間的水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，在計算機(jī)上動態(tài)現(xiàn)實，對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并記錄下來，以備在需要的時候查閱。通過分析數(shù)據(jù)趨勢走向，隨時調(diào)整個設(shè)備及工藝過程參數(shù)，使其達(dá)到優(yōu)化控制狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)運行，節(jié)省能耗。采用計算機(jī)代替人工操作，減少事故，保證安全，降低勞動強(qiáng)度，節(jié)約人力，甚至可以完成許多人工難以完成的任務(wù)，提高運行的可靠性。

　　二、污水處理工藝過程

　　污水處理是將污水中的污染物質(zhì)分離去除，使有害的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)、有用的物質(zhì)，水得到凈化，并使資源得到充分利用。城市生活污水處理工藝按流程和處理程序劃分可分為預(yù)處理工藝、一級處理工藝、二級處理工藝、深度處理工藝和污泥處理工藝，以及最終的污泥處置。預(yù)處理工藝：主要是物理處理，通過格柵、沉砂池等將污水中大塊污物攔截出來，保證后續(xù)單元的正常運行。預(yù)處理過程就去除污染物質(zhì)而言，可能不起關(guān)鍵作用，但是至關(guān)重要。預(yù)處理不好，對一級處理影響水質(zhì)均勻及管道暢通、潛水泵的運轉(zhuǎn)；對二級處理，沙粒進(jìn)入曝氣池，在池底沉積，減少有效容積，增大曝氣阻力，有時還會堵塞微孔擴(kuò)散器；對污泥處理，極易從格柵流走的一些破布條、塑料袋等雜物，進(jìn)入濃縮池后將在濃縮機(jī)柵條上纏繞，影響排泥均勻，還將堵塞排泥管或排泥泵，如進(jìn)入離心式脫水機(jī)，會使轉(zhuǎn)鼓失去平衡，從而產(chǎn)生震動或嚴(yán)重的噪音，一些破布片、毛發(fā)有時會塞滿轉(zhuǎn)鼓與渦殼之間的空間，是設(shè)備過載。污泥處理，主要包括濃縮、消化、脫水、堆肥或者農(nóng)用填埋等。

　　三、污水處理制系統(tǒng)設(shè)計

　　系統(tǒng)控制設(shè)計采用近控/遠(yuǎn)控方式，方式選擇通過提升泵控制箱中的二次回路、接觸器、中間繼電器、選擇開關(guān)等的切換實現(xiàn)。正常情況下，選擇開關(guān)置于遠(yuǎn)控位置，當(dāng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)出現(xiàn)問題時，需到現(xiàn)場切換為近控方式。遠(yuǎn)控包含兩種控制方式：中控軟手動（點動）和自動，切換方式在中控監(jiān)控畫面中點擊點動/自動按鈕。每臺設(shè)備的控制方式都可以單獨選擇。

　　1.格柵單元控制。

　　格柵單元，作用是用來去除水中粗大的懸浮物和雜物，以保護(hù)后續(xù)處理設(shè)施能正常運行的一種預(yù)處理方法。一般根據(jù)水源情況分別設(shè)有出格柵和細(xì)格柵兩個步序，粗格柵去除的是那些可能堵塞水泵機(jī)組及管閥門的較粗大的懸浮物，而細(xì)格柵用以去除粗格柵難以去除的呈懸浮物狀的細(xì)小纖維。本項目中水源由泵站供應(yīng)，泵站出水時已經(jīng)經(jīng)過了粗格柵的篩濾，所以只有兩臺細(xì)格柵和一臺負(fù)責(zé)運輸?shù)穆菪斔蜋C(jī)?？刂魄疤峒耙笳f明：（1）水源不是很穩(wěn)定，有時會出現(xiàn)斷源；（2）水中大塊雜質(zhì)含量隨季節(jié)性及白晝交替而變化；（3）啟動格柵之前，先啟動螺旋輸送機(jī)；停止時反順序；（4）盡量提高格柵的利用效能，力求有水流動時才啟動該單元系統(tǒng)。

　　2.進(jìn)水泵房單元控制。

　　進(jìn)水泵房潛水泵屬于整個污水處理廠用電大戶之一，合理的控制效果能起到節(jié)能作用。很好的控制效果應(yīng)該能實現(xiàn)以下要求：1.避免泵啟停頻繁；2.盡量保持泵在高液位運行：3.保證所有的泵均衡使用。

　　傳統(tǒng)的控制由人工根據(jù)液位及經(jīng)驗人為手動啟動泵的臺數(shù)，所以現(xiàn)場自動控制很常用的就是根據(jù)液位分段運行，在不同的階段啟動的臺數(shù)不一樣，交替使用，通常低中液位階段液位差設(shè)置比較寬，高液位階段液位差設(shè)置比較窄。目的是為了避免低液位階段泵啟停頻繁，而是為了盡量保證泵在高液位運行提高泵的運行效率。當(dāng)然也有恒液位變頻控制，只是大多數(shù)用在設(shè)備為一用一備的場合，一臺變頻器拖兩臺泵，通常只有在小型污水處理廠或者工業(yè)污水預(yù)處理場合

　　對要求恒液位變頻控制本文提供兩種方案：（1）變頻器一拖多，共兩套。為每臺泵配置一臺變頻器既不實惠也增加了自控的干擾源。控制原理是：液位達(dá)到控制目標(biāo)液位時，變頻器啟動（泵所在的那套系統(tǒng)的變頻器），拖動停止時間最長的那臺泵，同時對該臺泵進(jìn)行運行時間累計，并清除停止時間，進(jìn)行改進(jìn)型PID控制，當(dāng)頻率大于等于50HZ時，工頻啟動剩下的泵中停止時間最長的，依次類推。（2）一臺變頻控制，剩下的泵全部為工頻控制。本項目中采用的就是該控制方案，現(xiàn)場一臺變頻控制泵，2臺工頻控制泵，遠(yuǎn)期將再擴(kuò)展兩臺工頻泵；該控制方案設(shè)計簡單，缺點是如果要實現(xiàn)恒液位控制，變頻控制的泵將長期運行，為了解決這問題，我們在程序上做了點工作，選擇一個擇中的辦法，使其達(dá)到很好的運行效果。

　　3.改良SBR池單元控制。

　　改良SBR池閥門及設(shè)備繁多，時段控制要求高，操作復(fù)雜，應(yīng)采用全自動控制，盡量減少人為手動操作或者人為中控點動操作。改良SBR池設(shè)有4組SBR池。SBR池系統(tǒng)按一定的循環(huán)過程進(jìn)行。每一循環(huán)可劃分下列階段：（1）進(jìn)水/曝氣；（2）沉淀；（3）潷水。

　　4.鼓風(fēng)機(jī)房單元控制。

　　曝氣系統(tǒng)是一個嚴(yán)重滯后的控制系統(tǒng)，所以采用一般PID控制算法在該系統(tǒng)中很難實現(xiàn)，結(jié)合實際情況，比如2mg/L的溶解氧要求，是最低限，不要求精確控制到目標(biāo)值，同時DO檢測儀也有一定的誤差，只能作為近似參考，且鼓風(fēng)機(jī)最低頻率不能太低，否則會很容易造成熱繼故障以及很大的噪聲，現(xiàn)場鼓風(fēng)機(jī)最低頻率不能低于25HZ。

　　當(dāng)已經(jīng)啟動了一臺工頻鼓風(fēng)機(jī)且變頻鼓風(fēng)機(jī)也達(dá)到了45HZ以上，如果此時DO值還是低于2m∥L，則提示報警，由人工檢查是否管路有問題，因為廠建之前一期工程鼓風(fēng)機(jī)是一臺變頻鼓風(fēng)機(jī)控制，兩臺軟啟控制（一用一備），超出這范圍，肯定是現(xiàn)場有其他原因，比如鼓風(fēng)機(jī)管路漏氣等。

　　此外鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備是重要設(shè)備，所以保護(hù)措施非常重要，一次當(dāng)如果所有進(jìn)氣閥出現(xiàn)關(guān)到位狀態(tài)，則立馬得停止所有鼓風(fēng)機(jī)；且如果現(xiàn)場沒有進(jìn)氣閥處于開到位狀態(tài)，但有半開狀態(tài)信號，如果此種情況存在持續(xù)5s以上則也得停止鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備。

　　5.加氯間單元控制。

　　加氯間設(shè)備共有兩臺軸流增壓泵（一用一備），兩套二氧化氯發(fā)生器。采用順序控制方式，及先啟動軸流增壓泵，約30s左右再啟動二氧化氯發(fā)生器，原因是消毒過程采用的是負(fù)壓原理，只有在負(fù)壓達(dá)到一定的程度之后二氧化氯發(fā)生器才能其作用將消毒液和水混合達(dá)到消毒的目的。停止時反順序，兩增壓泵都發(fā)生故障或者兩個二氧化氯發(fā)生器都故障時，系統(tǒng)自動緊急停止。

　　6.脫水機(jī)房單元控制。

　　脫水機(jī)房設(shè)有三臺臺膿縮脫水一體機(jī)（遠(yuǎn)期兩用一備）、一臺螺旋輸送機(jī)、兩臺加藥泵（一用一備）、兩臺清洗泵（一用一備）、兩臺進(jìn)泥泵（一用一備）、兩臺除磷加藥泵、五臺攪拌器。

　　結(jié)論：

　　主要完成的工作和結(jié)論如下：1.從工程實際項目出發(fā)，針對改良SBR工藝（CAST工藝）特性及要求，構(gòu)架了完整的控制方案，展現(xiàn)了整個控制方案設(shè)計思想過程并進(jìn)行了詳細(xì)的分析，其中包括工藝分析、硬件配置、網(wǎng)絡(luò)配置、通信配置、現(xiàn)場總線技術(shù)、自控設(shè)計、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計、遠(yuǎn)程訪問、現(xiàn)場調(diào)試等，對類似的設(shè)計有很強(qiáng)實踐指導(dǎo)意義；2.結(jié)合PLC技術(shù)很好的實現(xiàn)了現(xiàn)場改良SBR工藝自動控制要求，該系統(tǒng)已經(jīng)成功的投入運行，至今運行良好，可以作為相應(yīng)工程的參考模板。