隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展及水十條的頒布，國家對環(huán)保行業(yè)越來越重視，污水處理標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)，全國各地基本都對原系統(tǒng)進(jìn)行了提標(biāo)改造，經(jīng)過提標(biāo)后，污水處理的工藝和構(gòu)筑以及設(shè)備等進(jìn)一步復(fù)雜化，運(yùn)行人員工作量逐漸增大，隨著自控系統(tǒng)的發(fā)展，自動控制技術(shù)被逐步引入到污水處理領(lǐng)域，在污水處理廠內(nèi)不同的工藝環(huán)節(jié)，逐步加入了自控控制系統(tǒng)，大部分系統(tǒng)主要是依靠PLC系統(tǒng)進(jìn)行通訊，PLC是ProgrammableLogicController的縮寫，又叫做邏輯控制系統(tǒng)，同時可以通過人工進(jìn)行編輯程序和指令，進(jìn)而控制設(shè)備按照相關(guān)指令進(jìn)行工作。污水處理中引入PLC自動控制系統(tǒng)，能極大地提高設(shè)備運(yùn)行效率，筆者總結(jié)近些年來PCL技術(shù)在國內(nèi)污水處理廠的使用情況，為國內(nèi)污水廠運(yùn)行管理人員以及設(shè)計(jì)人員對自控系統(tǒng)的選擇提供參考。
一、PLC在深度處理中的應(yīng)用
1.1 在濾布濾池中的應(yīng)用
在濾布濾池中的應(yīng)用隨著全國污水標(biāo)準(zhǔn)的逐步提高，全國各地污水廠均采用了深度處理工藝對二級生物出水進(jìn)一步的處理，其中濾布濾池因?yàn)槠渥詣踊潭雀?，維護(hù)簡單等成為深度處理工藝最常用的方式，馬建林介紹了PLC自控系統(tǒng)在濾布濾池上的應(yīng)用，濾布濾池工況可分為就地手動、就地自動、遠(yuǎn)程三種控制方式。自動模式可以是所有設(shè)備自動運(yùn)行，通過池內(nèi)設(shè)置高低液位，自動開啟反洗和排水泵，并可以通過開啟泵的臺數(shù)來調(diào)整流量，如果設(shè)備發(fā)生故障無法運(yùn)行時，系統(tǒng)可以自動關(guān)閉進(jìn)水堰門，防止發(fā)生較大事故。
1.2 在V型濾池中的應(yīng)用
V型濾池是進(jìn)水槽像“V”而得名，V型濾池主要是通過控制系統(tǒng)按照程序進(jìn)行操作，出水效果較好，幾乎全自動操作受很多污水廠所歡迎，陳化川介紹了酒鋼污水處理廠V型濾池控制系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)濾池的就地、遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)主關(guān)鍵設(shè)備的開啟情況，當(dāng)濾池檢測系統(tǒng)判斷需要進(jìn)行反沖洗時，會進(jìn)入濾池反沖洗排隊(duì)序列，協(xié)調(diào)各座濾池的反沖洗，每個濾池作為一個獨(dú)立的子站，在PLC發(fā)生通訊中斷時能夠?qū)崿F(xiàn)就地自動控制，不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，該自控系統(tǒng)的引入大大提高作業(yè)效率并保證污水處理工序的持續(xù)、穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)生產(chǎn)。
1.3 在曝氣生物濾池中的應(yīng)用
BAF又稱曝氣生物濾池，隨著我國污水行業(yè)的發(fā)展，BAF工藝進(jìn)入了人的視野。傳統(tǒng)BAF污水處理效果差同時存在能耗過高的現(xiàn)象，針對上述問題魏健采用PID算法控制閥門的精確開度，實(shí)現(xiàn)對BAF的氣量精確控制。該系統(tǒng)通過PLC等控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)完成控制，通訊，信號采集，故障判斷等工作，協(xié)調(diào)各種主關(guān)鍵設(shè)備和閥門完成一些列動作，同時該系統(tǒng)還具備一定的數(shù)據(jù)存儲和分析功能，PLC通過將收集各設(shè)備的數(shù)據(jù)和工藝參數(shù)，然后發(fā)送到各個執(zhí)行元件和，同時協(xié)調(diào)故障報警數(shù)據(jù)和儀表采集的數(shù)據(jù)采集到PLC中，并及時傳輸至中控室終端，使中控室的控制人員能及時看到現(xiàn)場運(yùn)行情況，提高了工作效率。江熾華介紹了東莞市松山湖北部污水處理廠的BAF自動化控制系統(tǒng)的實(shí)踐情況，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵從“集中管理、分散控制”理念，主要對污水廠生產(chǎn)過程參數(shù)、設(shè)備工況、進(jìn)行監(jiān)測、采集、顯示，提供歷史數(shù)據(jù)的存儲、查詢、瀏覽、分析、報表生成等，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程無人為干預(yù)，生產(chǎn)現(xiàn)場無人值守本工程在設(shè)備現(xiàn)場設(shè)置機(jī)旁控制箱，所有工藝設(shè)備均可由現(xiàn)場控制箱手動控制和遠(yuǎn)程自動控制，兩種控制方式通過現(xiàn)場控制箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行手動切換。廠自投產(chǎn)以來，以SIEMENS自動化平臺技術(shù)的自控系統(tǒng)可靠運(yùn)行，未發(fā)生過任何故障，出水水質(zhì)完全達(dá)到設(shè)計(jì)要求及國家環(huán)保要求。
二、PLC在生物二級處理中的應(yīng)用
2.1 在A2O工藝中的應(yīng)用
A2O工藝是活性污泥法中經(jīng)典的工藝之一，在全國各規(guī)模污水處理廠中均有應(yīng)用，根據(jù)工藝特點(diǎn)，又衍生出多種不同的工藝類型，其中多模式A2O工藝可以根據(jù)水質(zhì)水量的變化進(jìn)行靈活變形，深受設(shè)計(jì)人員的青睞，但其控制和調(diào)節(jié)方式較常規(guī)A2O工藝要復(fù)雜，程丹丹介紹了天津某工業(yè)園區(qū)的污水處理廠通過加入自動控制系統(tǒng)后使用效果，該自控系統(tǒng)主要對時間控制、溶解氧控制、進(jìn)水點(diǎn)的設(shè)置及分流比例，內(nèi)、外回流比控制等實(shí)現(xiàn)。整個控制系統(tǒng)包括監(jiān)控、通訊、PLC及自動儀表組成，通過設(shè)置的4個PCL分控站點(diǎn)，將各工藝段的主要參數(shù)傳至中央控制室，該系統(tǒng)具有在線故障診斷、報警、數(shù)據(jù)記錄等功能，同時融合了先進(jìn)的自動化技術(shù)，通訊能力強(qiáng)，快速響應(yīng)，顯著提高了生產(chǎn)效率。
2.2 在SBR工藝中的應(yīng)用
SBR法又稱間歇式活性污泥法，通過采取間歇曝氣方式處理污水的活性污泥法。全過程分為進(jìn)水階段，曝氣階段，沉淀階段，出水階段，宋頡介紹了蓮花味精集團(tuán)污水處理工程自動控制系統(tǒng)系統(tǒng)。該廠的SBR自動控制系統(tǒng)包括(上位機(jī))、控制柜、(PLC)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)及監(jiān)測儀表等，根據(jù)PLC的特點(diǎn)，針對性的選定OMRON，C200HS可編程序控制器。調(diào)試完成正式投運(yùn)后，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理、穩(wěn)定、可靠；同時本系統(tǒng)以PLC為核心，實(shí)現(xiàn)對SBR反應(yīng)池的自動控制，與以往污水廠自控系統(tǒng)以監(jiān)測為主的情況有本質(zhì)的區(qū)別，本系統(tǒng)考慮了出現(xiàn)特殊情況時的工況。該系統(tǒng)同時具有很強(qiáng)的抗干擾性，大大減輕了工人的勞動強(qiáng)度，具有推廣價值。
2.3 在氧化溝工藝中的應(yīng)用
氧化溝工藝作為主流活性污泥法之一，在各大污水處理廠使用，張益慧介紹了余杭污水處理廠采用DE型氧化溝全自動化運(yùn)行的控制方式，通過將是將原周期優(yōu)化為四個周期，包括反硝化、1號氧化溝預(yù)曝氣、硝化和2號氧化溝預(yù)曝氣，通過將氧化溝內(nèi)曝氣機(jī)根據(jù)溶解氧的設(shè)定值，變頻運(yùn)行調(diào)節(jié)曝氣量，達(dá)到節(jié)能降耗的效果，采用INTOUCH軟件進(jìn)行研發(fā)，通過優(yōu)化后工藝上實(shí)現(xiàn)了恒溶解氧控制和曝氣設(shè)備等主要設(shè)備全自動運(yùn)行和變頻啟動，自該系統(tǒng)投入使用后，提高了出水的穩(wěn)定性和抗沖擊能力，提高電能的利用效率從而降低能耗，減輕值班人員工作量，具有較好的推廣價值。王秋生介紹了唐山某污水處理廠對三溝式氧化溝的控制策略，PLC選取西門子S7-300系列，增加兩塊模擬量模板，更新通訊模板CP443-1，該自控系統(tǒng)通過對邊槽運(yùn)行模式的調(diào)整以及中槽溶解氧模糊控制，最終使該污水廠的電耗降至0.22元/噸，同時提高了出水水質(zhì)。
三、PLC在其他方面的應(yīng)用
3.1 PLC在提升泵站中的應(yīng)用
污水泵站作為污水處理系統(tǒng)中的重要組成部分，其中包含了進(jìn)水閘門、進(jìn)水渠道、集水井、控制室、變電間等多種設(shè)備設(shè)施。蔣偉詳細(xì)介紹了PLC在污水泵站中的應(yīng)用，首先PLC可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和輸入，并可以及時將數(shù)據(jù)上傳到中控室電腦界面上，通過PLC控制的各儀表可以及時獲取各個參數(shù)，并能夠?qū)Ω鲾?shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理以及存儲，對泵站各設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控和預(yù)警，在泵站控制室包含了PLC自動控制系統(tǒng)的動力設(shè)備，確保了整個系統(tǒng)的順利運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了泵站的高度的自動化;徐倆倆介紹了PLC和變頻器在污水提升系統(tǒng)中的應(yīng)用情況，污水提升泵的工作情況根據(jù)現(xiàn)場采集到的液位數(shù)據(jù)來啟停提升泵的臺數(shù)。通過自控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，再通過PLC程序控制變頻器，精確控制現(xiàn)場提升泵電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。通過模擬量模塊FX0N-3A，改變變頻器的頻率，使污水提升泵的轉(zhuǎn)速在設(shè)定的區(qū)間平滑地變化，實(shí)時控制進(jìn)水量，以滿足污水處理廠對進(jìn)水量的需求。
3.2 PLC在污水處理中pH值控制中的應(yīng)用
pH的控制在污水處理廠的各個環(huán)節(jié)都特別重要，尤其是工業(yè)污水進(jìn)水的pH值隨著生產(chǎn)情況隨時會發(fā)生較大變化，因此，控制進(jìn)水pH的控制是非常有必要的。李安峰介紹了一種基于PLC控制的pH控制系統(tǒng)，本系統(tǒng)的特點(diǎn)是通過設(shè)置4個pH值的限制來控制酸閥、堿閥的開啟情況，達(dá)到了控制pH穩(wěn)定在一個范圍內(nèi)變化，該自動控制系統(tǒng)其結(jié)構(gòu)簡單投資少調(diào)節(jié)效果好，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
3.3 PLC在精確曝氣系統(tǒng)中的應(yīng)用
目前，污水處理廠曝氣的控制方法一般有三種：人工調(diào)整法、不同時段的曝氣量控制，PLC自動調(diào)節(jié)法。人工調(diào)整法是操作人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)人工調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的開啟臺數(shù)，但人工調(diào)整并不精確，無法適應(yīng)進(jìn)水水質(zhì)、水量的變化，往往造成過度曝氣，增加能耗的同時也不利于出水水質(zhì)的穩(wěn)定;不同時段的曝氣量控制可以根據(jù)時間和季節(jié)，憑運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)定量的調(diào)節(jié)閥門開度和鼓風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉來達(dá)到控制鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)量，該方法雖然不用頻繁的人工調(diào)整，但是對于進(jìn)水水質(zhì)波動較大的污水廠，難以進(jìn)行及時的調(diào)整，容易造成曝氣效果與實(shí)際需要的曝氣量不符，影響出水水質(zhì);通過PLC自動調(diào)節(jié)主要是指通過PLC系統(tǒng)精確曝氣控制就是要通過閥門的開啟度來達(dá)到精確控制。萬春萌介紹青島即墨污水處理廠的曝氣控制方式是采用單獨(dú)曝氣池精確控制的策略，即有多少個曝氣池就細(xì)分多少個控制系統(tǒng)，每個控制系統(tǒng)獨(dú)立工作。控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)各溶解氧檢測儀表，菱形空氣閥的動作。由PLC中編寫自動控制程序，對現(xiàn)場進(jìn)行精確控制?？刂葡到y(tǒng)通過通訊在中控室的終端上，顯示精確曝氣系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)及控制畫面，中控人員可以看到各種數(shù)據(jù)曲線以及故障報警的界面，同時可以控制和修改各個參數(shù)，來保證系統(tǒng)的正常使用。通過PLC構(gòu)造的自動控制系統(tǒng)在該廠實(shí)現(xiàn)了精確控制曝氣池中溶解氧濃度，控制精度高，通過該套系統(tǒng)的使用，污水廠實(shí)現(xiàn)了風(fēng)量的優(yōu)化，明顯降低了運(yùn)行成本，同時減輕了勞動人員的工作強(qiáng)度。何王金介紹了廣東某污水處理廠對曝氣池的溶解氧進(jìn)行精確控制的情況，控制系統(tǒng)通過采集現(xiàn)場的各儀表的數(shù)據(jù)，進(jìn)行程序計(jì)算，從而將控制方式傳給鼓風(fēng)機(jī)，通過調(diào)整鼓風(fēng)機(jī)的導(dǎo)葉開度，來調(diào)整曝氣池溶解氧，精確曝氣系統(tǒng)投入使用以后，系統(tǒng)內(nèi)的溶解氧一直穩(wěn)定在2~3mg/L，隨水量的波動變化更加平穩(wěn)，氣量更加平穩(wěn)，最終實(shí)現(xiàn)了鼓風(fēng)機(jī)能耗的降低。節(jié)約了成本。
在我國目前的國情條件下，自控系統(tǒng)發(fā)展日新月異，不僅提高了操作人員的工作效率，改善了操作人員的工作環(huán)境和勞動強(qiáng)度。同時自控系統(tǒng)的引入使得設(shè)備操作更方便、運(yùn)行更可靠、效率更高，污水處理效果好的特點(diǎn)被國內(nèi)大部分污水處理廠所使用是我國污水處理行業(yè)發(fā)展的方向。而運(yùn)行管理人員也需要提高對自控化管理水平來實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行水平的提高和污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行。( >
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