電氣自動化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用

孫瑩瑩

摘 要：在現(xiàn)代技術(shù)支持下，城市現(xiàn)代化建設(shè)速度加快，相應(yīng)提升了生活質(zhì)量，水資源需求量持續(xù)攀升。為了確保水資源供應(yīng)的高效性，滿足社會生產(chǎn)與生活用水需求，供水企業(yè)要不斷增強自身技術(shù)能力，提高管理效益。自來水廠的建設(shè)規(guī)模持續(xù)擴大，可以為企業(yè)運營帶來便利條件。電氣自動化技術(shù)可以提升水資源供應(yīng)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，滿足用水需求，以免出現(xiàn)供水不足的問題。因此，本文重點探討了電氣自動化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：電氣自動化技術(shù);水處理;自來水廠

中圖分類號：TM76;TU991.2文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）04-0150-03

Abstract： With the support of modern technology， the speed of urban modernization has accelerated， and the quality of life has been correspondingly improved， and the demand for water resources has continued to rise. In order to ensure the efficiency of water supply and meet the needs of social production and domestic water， water supply companies must continuously enhance their own technical capabilities and improve management efficiency. The continuous expansion of the construction scale of water plants can bring convenience to business operations. Electrical automation technology can improve water supply efficiency and production quality， and meet water demand， so as to avoid the problem of insufficient water supply. Therefore， this paper focused on the application of electrical automation technology in water treatment.

Keywords： electrical automation technology;water treatment;water plant

近年來，我國城市化進程持續(xù)加快，水資源需求量不斷增加，致使生活用水供給任務(wù)日益繁重。當(dāng)前，我國內(nèi)陸地區(qū)水資源短缺問題比較嚴(yán)重，人們需要科學(xué)地處理工業(yè)廢水和生活污水等，使其轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎盟Y源，最終實現(xiàn)循環(huán)利用。電氣自動化技術(shù)不僅能夠提升水處理效率，確保循環(huán)水質(zhì)量合格，還可以降低勞動力成本和能源消耗[1-3]。因此，將電氣自動化技術(shù)應(yīng)用到水處理中，具有重要的現(xiàn)實意義。

1 電氣自動化技術(shù)的特征

電氣自動化技術(shù)主要分為全自動化技術(shù)和半自動化技術(shù)。前者只需要人工設(shè)置控制軟件與程序，若應(yīng)用于水處理，則無須人工干預(yù)。水處理期間，相關(guān)技術(shù)人員在遠程控制端或中央控制室開展實時監(jiān)測，同時收集和分析處理環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息，針對不同結(jié)果，應(yīng)用不同的反饋控制方式，以實現(xiàn)自動化控制[4-5]。后者用于水處理時需要人工干預(yù)，工作人員需要操作機械設(shè)備，完成機械無法勝任的工作。

當(dāng)前，電氣自動化技術(shù)成為行業(yè)技術(shù)改革的重點，可以提升行業(yè)生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，確保消費者獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品或服務(wù)。生產(chǎn)環(huán)節(jié)，電氣自動化技術(shù)的應(yīng)用要求高，不僅表現(xiàn)在軟件和硬件方面，還表現(xiàn)在行業(yè)知識方面。人們要結(jié)合行業(yè)發(fā)展需求，合理應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，充分發(fā)揮其價值與作用，全面提升工作效率。

1.1 綜合性

信息化時代，電氣自動化技術(shù)快速發(fā)展，呈現(xiàn)出綜合性。當(dāng)前，諸多行業(yè)都開始應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，如電力行業(yè)、建筑行業(yè)、鋼鐵行業(yè)等。電氣自動化技術(shù)能夠提升企業(yè)工作效率，降低人力、物力和財力成本，增加企業(yè)經(jīng)濟效益。因此，人們要充分掌握電氣自動化技術(shù)，了解行業(yè)知識，不斷推進技術(shù)改革與創(chuàng)新。

1.2 廣泛性

電氣自動化技術(shù)具有廣泛性。企業(yè)必須綜合考慮自身實際情況，制定適宜的發(fā)展方案，充分發(fā)揮電氣自動化技術(shù)的優(yōu)勢，實施技術(shù)革新。電氣自動化技術(shù)涉及較多分支，彼此差異較大，導(dǎo)致技術(shù)應(yīng)用難度增大。企業(yè)要培養(yǎng)專業(yè)的電氣自動化技術(shù)人才，做好安全教育與培訓(xùn)，按照發(fā)展現(xiàn)狀制定方案，提升生產(chǎn)效益。

1.3 依賴性

電氣自動化技術(shù)對電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的依賴度高。在建立電氣自動化控制系統(tǒng)時，人們需要將電子技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到傳感器信號采集、控制器信號處理中。所以，電子技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)是電氣自動化技術(shù)持續(xù)發(fā)展的重要基礎(chǔ)，其對二者的依賴度非常高。

2 電氣自動化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用表現(xiàn)

2.1 無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

當(dāng)前，電氣自動化技術(shù)蓬勃發(fā)展，諸多行業(yè)開始廣泛應(yīng)用通信技術(shù)。用戶不僅可以實現(xiàn)遠程網(wǎng)絡(luò)連接，還可以實現(xiàn)遠程無線網(wǎng)絡(luò)通信，利用通信網(wǎng)絡(luò)連接不同的數(shù)據(jù)信息。有線網(wǎng)絡(luò)與無線網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用要點相同，均采用射頻技術(shù)和紅外技術(shù)連接。盡管兩種技術(shù)具有較多相同點，但是其傳輸介質(zhì)差異非常大，有線網(wǎng)絡(luò)需要連接數(shù)據(jù)線，無線網(wǎng)絡(luò)無須連接數(shù)據(jù)線。水處理期間，人們可以利用無線網(wǎng)絡(luò)對相關(guān)參數(shù)進行控制，全面發(fā)揮電氣自動化技術(shù)的作用。此外，無線網(wǎng)絡(luò)功率消耗比較低，其組織分配方式明顯優(yōu)于有線網(wǎng)絡(luò)。無線網(wǎng)絡(luò)控制水處理過程，能夠顯著提升水處理效率。無線網(wǎng)絡(luò)不僅可以從遠程控制水處理過程，還能夠監(jiān)測水處理設(shè)備運行狀態(tài)，避免設(shè)備異常。監(jiān)測期間，當(dāng)發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在故障時，系統(tǒng)及時采取措施予以處理，消除安全隱患。

2.2 數(shù)字儀表技術(shù)與現(xiàn)場總線技術(shù)

數(shù)字儀表技術(shù)與現(xiàn)場總線技術(shù)具有良好的可操作性，可以確保設(shè)備信息溝通與傳輸順暢，全面提升設(shè)備使用效率。同時，二者具有互用性，可以確保設(shè)備相互交換與使用，尤其是數(shù)字儀表設(shè)備。水處理期間科學(xué)應(yīng)用數(shù)字儀表技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)，可以降低資源成本投入，同時減少變送器應(yīng)用數(shù)量，使設(shè)備投入成本、檢修維護成本降到最低。

2.3 工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)

水處理自動化系統(tǒng)應(yīng)用期間，若網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷較高，則會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定性增加，人們需要實時進行控制。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)可以有效避免系統(tǒng)處于不穩(wěn)定的運行狀態(tài)。近年來，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展速度加快，負(fù)載自動化平衡技術(shù)、雙工通信技術(shù)、自動協(xié)商技術(shù)和交換技術(shù)等應(yīng)運而生，全面提升了水處理的自動化水平。工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)框架如圖1所示。水處理自動化系統(tǒng)設(shè)計必須有效融合工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，確保自身的可靠性與穩(wěn)定性，避免無法適應(yīng)環(huán)境而增加系統(tǒng)運行風(fēng)險。

3 電氣自動化技術(shù)在水處理中的主要應(yīng)用

當(dāng)前，水處理開始廣泛應(yīng)用電氣自動化技術(shù)。多數(shù)水廠都注重應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，然而并未充分發(fā)揮該技術(shù)的應(yīng)用價值。人們可以利用電氣自動化技術(shù)構(gòu)建完整的水處理控制系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的自動化采集與處理，同時實時控制水處理全過程，避免誤操作[6]。與單一技術(shù)應(yīng)用相比，電氣自動化技術(shù)借助中央處理系統(tǒng)，可以對水處理過程進行控制和干預(yù)，全面保障水處理效果。

3.1 加氯控制

自來水廠進行水處理時，過濾水源前后均可以加氯。水過濾前，要控制加氯量，以清除水中雜質(zhì)。水過濾后，加氯控制可以起到消毒殺菌效果。加氯系統(tǒng)流程如圖2所示。水處理期間應(yīng)當(dāng)科學(xué)控制加氯操作，尤其是添加量、添加順序等。過濾水之前，加氯采用流量比方法，即以原有水流量為基礎(chǔ)，固定加氯標(biāo)準(zhǔn)，同時做好科學(xué)調(diào)整。

3.2 加氨控制和加藥控制

水處理環(huán)節(jié)必須高度重視加氨控制和加藥控制，為了確保控制效果，人們應(yīng)當(dāng)確保外加劑添加量滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。人們要比較預(yù)測值與實際測量值，明確兩者的誤差，以獲得準(zhǔn)確的控制參數(shù)，優(yōu)化水處理自動化系統(tǒng)。其間可以采用可編程邏輯控制器，對水處理中的藥物添加量進行控制，全面提升水處理效率。

電氣自動化技術(shù)既可以提升水處理效率，還可以降低勞動成本投入，全面增加水廠經(jīng)濟效益。水處理期間合理應(yīng)用電氣自動化技術(shù)，采用可編程邏輯控制器，可以確保測定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，同時做好調(diào)整，全面提升系統(tǒng)運行效益。

4 電氣自動化技術(shù)在水處理中的應(yīng)用實踐

某污水處理廠污水收集系統(tǒng)的污水量持續(xù)增加，為了有效處理污水，其引入水處理自動控制系統(tǒng)，系統(tǒng)運行流程如圖3所示。該系統(tǒng)選用近距離控制和遠程控制兩種方式，在運行工況下，開關(guān)處于遠程控制位置，當(dāng)遠程控制系統(tǒng)存在異常時，其切換為近距離控制。遠程控制涉及自動控制和手動控制兩種方式。在中央控制系統(tǒng)監(jiān)控畫面內(nèi)，人們可以點擊按鈕，合理選擇設(shè)備控制方式。

4.1 格柵單元控制

格柵單元能夠去除水中的粗大雜物與懸浮物，確保后續(xù)處理設(shè)施的穩(wěn)定運行，它是一種重要的預(yù)處理方法。按照水源情況，水處理可以采用細(xì)格柵或粗格柵。粗格柵可以去除大體積懸浮物，細(xì)格柵可以去除細(xì)小的纖維雜質(zhì)。該污水處理廠水源通過水泵供應(yīng)，泵站出水需要經(jīng)過粗格柵進行篩濾處理，主要設(shè)備包括2臺細(xì)格柵、1臺輸送機。

4.2 進水泵房單元控制

污水處理廠進水泵房的潛水泵需電量非常大，加強潛水泵運行控制，可以降低能耗。傳統(tǒng)控制方式以人工操作為主，按照液位調(diào)整啟動泵數(shù)量。而現(xiàn)場自動控制按照液位實現(xiàn)分段運行，不同階段啟動的設(shè)備數(shù)量不同，其可以交替使用。低液位階段液位差較寬，高液位階段液位差較窄。

4.3 改良型SBR池單元控制

改良型SBR池涉及的閥門與設(shè)備比較多，時段控制要求非常高，整個操作步驟復(fù)雜。水處理應(yīng)用全自動控制法，能夠減少人工操作。改良型SBR池設(shè)置4組SBR池，按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)運行，每個循環(huán)涉及以下環(huán)節(jié)：進水曝氣、沉淀、潷水。其間需要應(yīng)用可編程邏輯控制器予以控制，并預(yù)先編制各階段實施規(guī)劃。

4.4 鼓風(fēng)機單元房控制

該污水處理廠曝氣系統(tǒng)的控制操作非常滯后，因此其無法應(yīng)用PID控制算法。人們要合理控制鼓風(fēng)機頻率，避免出現(xiàn)熱繼故障、噪聲污染。在現(xiàn)場運行中，鼓風(fēng)機頻率最低不小于25 Hz。

4.5 加氯間單元控制

加氯間設(shè)備涉及軸流增壓泵和氧化氯發(fā)生器。其間應(yīng)用順序控制法，先將軸流增壓泵啟動，停止30 s后，再將二氧化氯發(fā)生器啟動。這種啟動順序可以確保二氧化氯產(chǎn)生后充分與水和消毒液混合，起到消毒作用。在關(guān)閉設(shè)備時，人們應(yīng)當(dāng)采用反順序方式。若增壓泵存在故障隱患，則應(yīng)當(dāng)及時停止系統(tǒng)運行。

4.6 脫水機房單元控制

脫水機房有進泥泵2臺、清洗泵2臺、普通加藥泵2臺、除磷加藥泵2臺、攪拌器5臺、螺旋輸送機1臺、濃縮脫水一體機3臺。進泥泵可以將濃縮儲泥池污水運輸至脫水機中。清洗泵負(fù)責(zé)清洗脫水機濾布，做好平整度處理。普通加藥泵將PAM池藥劑送至脫水機中。除磷加藥泵能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)除磷，提升改良型SBR池的應(yīng)用效果。攪拌器主要負(fù)責(zé)攪拌儲泥池、聚合鋁池和PAM池。在控制操作時，人們遵循標(biāo)準(zhǔn)化順序啟動各裝置。首先啟動螺旋輸送機和清洗泵，之后啟動濃縮脫水一體機和PAM池攪拌器，最后啟動加藥泵和進泥泵。脫水系統(tǒng)啟動之前，應(yīng)當(dāng)采用人工方式，科學(xué)操作儲泥池攪拌器。啟動系統(tǒng)后，由于加藥閥、進泥閥和清洗閥為手動閥，因此其無法實現(xiàn)自動化控制。所以，人們需要采用人工方式，啟動濃縮脫水一體機主控程序。人工選擇設(shè)備時，組態(tài)界面會提示線路狀態(tài)。

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