污水處理系統(tǒng)的智能化控制思考

李芳

摘 要：基于對(duì)污水處理工藝主要流程的概述，對(duì)污水處理系統(tǒng)智能化控制要點(diǎn)加以分析，主要對(duì)加藥站、提升泵站、澄清池、清水池、回水泵站及污泥處理站等進(jìn)行控制，然后探究污水處理系統(tǒng)智能化控制的完善對(duì)策，可明確智能化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)，合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件、硬件、總體方案等，便于更好地開(kāi)展污水處理系統(tǒng)智能化控制工作。

關(guān)鍵詞：污水;處理系統(tǒng);智能化控制

隨著污水處理工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)環(huán)保處理技術(shù)提出了更多的要求，智能化控制污水處理系統(tǒng)在縮小占地面積、控制成本、提高水處理水平、治理環(huán)境等方面的優(yōu)勢(shì)突出，因此，建議對(duì)污水處理系統(tǒng)進(jìn)行智能化控制。

1?污水處理工藝的主要流程

原水進(jìn)入混合攪拌池?cái)嚢?，在加藥裝置中加藥，能促使原水內(nèi)的各種介質(zhì)攪拌并保持均勻狀態(tài)。在此之后，進(jìn)入絮凝攪拌池?cái)嚢璨⒓铀幪幚?，有利于達(dá)到原水間絮凝物撞擊吸附、絮凝體積加大沉淀的效果[1]。化學(xué)混凝反應(yīng)作為水處理系統(tǒng)功能的主要部分，有利于及時(shí)去除部分懸浮物BOD/COD、P-P04，在原水絮凝反應(yīng)后，對(duì)上升流速加以科學(xué)設(shè)計(jì)。廢水中的絕大部分懸浮物在沉淀池下部沉淀，部分懸浮物經(jīng)過(guò)斜管裝置、中心傳動(dòng)刮泥機(jī)，借助自重的作用沉淀在沉淀池下部。需要注意的是，中心傳動(dòng)刮泥機(jī)經(jīng)驅(qū)動(dòng)裝置、刮泥板將污泥置于中心機(jī)泥槽，上部清水經(jīng)集水槽進(jìn)入清水池中，會(huì)對(duì)水質(zhì)造成嚴(yán)重影響。

2?污水處理系統(tǒng)智能化控制要點(diǎn)分析

2.1? 加藥站的控制要點(diǎn)

加藥裝置可將混凝劑和高分子聚合物通過(guò)投加計(jì)量泵的方式加入污水處理池，然后聯(lián)系控制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)加藥泵自動(dòng)開(kāi)啟及關(guān)閉、手動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉加以嚴(yán)格控制，充分發(fā)揮加藥計(jì)量泵的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能。另外，應(yīng)將藥物深度調(diào)節(jié)至預(yù)注范圍，防止出現(xiàn)藥劑浪費(fèi)的現(xiàn)象，在用戶(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)視下，保證投加泵運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，有效調(diào)節(jié)藥物的劑量[2]。

2.2? 提升泵站的控制要點(diǎn)

污水經(jīng)提升泵站配送至澄清裝置，按照控制的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行提升泵站的自動(dòng)控制和手動(dòng)控制，以便嚴(yán)格控制進(jìn)水流量和進(jìn)水速度。在用戶(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)視下，保證提升泵站運(yùn)行良好，對(duì)進(jìn)出水管道的流量、流速和壓力等方面進(jìn)行嚴(yán)格檢測(cè)，及時(shí)讀取檢測(cè)數(shù)值。

2.3? 澄清池的控制要點(diǎn)

澄清池污水處理系統(tǒng)由混合池、絮凝池、沉淀池、液位計(jì)、攪拌電機(jī)和超聲波泥位計(jì)等構(gòu)成，按照控制的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，由系統(tǒng)方面對(duì)變頻電機(jī)混合攪拌機(jī)、絮凝攪拌機(jī)進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)啟、關(guān)閉方面的控制。除此之外，聯(lián)系混合攪拌機(jī)、絮凝攪拌機(jī)進(jìn)水、流速的相關(guān)情況，實(shí)行自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制處理，刮泥機(jī)進(jìn)行自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉。此外，用戶(hù)對(duì)刮泥機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)、攪拌機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及污水處理池液位、泥位和固體懸浮物等加以遠(yuǎn)程監(jiān)控，為轉(zhuǎn)變電機(jī)的運(yùn)行速度、讀取相應(yīng)的數(shù)值打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2.4? 清水池、回水泵站的控制要點(diǎn)

借助液位計(jì)的作用，對(duì)清水池的排放狀況加以檢測(cè)，使用調(diào)節(jié)閥加以控制，回流管出水總干管位置有一個(gè)電磁流量計(jì)，建議在水泵進(jìn)出口位置布設(shè)電動(dòng)蝶閥、止回閥[3]。除此之外，還應(yīng)該進(jìn)行系統(tǒng)回水泵自動(dòng)開(kāi)啟控制、關(guān)閉控制，對(duì)回流泵變頻電機(jī)、電磁閥開(kāi)關(guān)自動(dòng)開(kāi)啟和關(guān)閉加以有效控制，并嚴(yán)格監(jiān)控回水泵站、閥門(mén)的運(yùn)行狀態(tài)、污泥濃度計(jì)等，最后讀取相應(yīng)的數(shù)值。

2.5? 污泥處理站的控制要點(diǎn)

濃縮污泥經(jīng)污泥泵輸送至脫水裝置，實(shí)行相應(yīng)的脫水處理，待完成脫水后，可將泥餅外運(yùn)，這時(shí)濾液會(huì)回流到澄清池。在處理污泥時(shí)，使用的是污泥泵、脫水裝置以及液位傳感器，應(yīng)遵循控制標(biāo)準(zhǔn)處理系統(tǒng)，不僅可以完成污泥提升泵自動(dòng)開(kāi)啟、關(guān)閉的操作以及脫水裝置的自動(dòng)開(kāi)啟、關(guān)閉操作，而且有利于用戶(hù)遠(yuǎn)程監(jiān)控污泥泵運(yùn)行、脫水裝置運(yùn)行的相關(guān)情況。

3?污水處理系統(tǒng)智能化控制的完善對(duì)策探究

3.1? 明確智能化控制的主要目標(biāo)

在進(jìn)行智能化污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重視污水處理自動(dòng)控制，涉及攪拌操作、流量操作、分流操作等。結(jié)合污水處理工藝、裝置設(shè)置相關(guān)參數(shù)，在裝置的不同位置采集傳感器的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，合理使用模式辨識(shí)、優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行處理，然后調(diào)整為理想的運(yùn)行狀態(tài)，保證裝置運(yùn)行良好，提高污水處理效果并嚴(yán)格控制污水處理成本[4]。

3.2? 智能化軟件控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)

第一，實(shí)行系統(tǒng)主程序設(shè)計(jì)，對(duì)不同變量初始化工作以手動(dòng)、自動(dòng)的方式加以控制。自動(dòng)控制時(shí)，程序需進(jìn)行聯(lián)鎖、信號(hào)輸入采樣、轉(zhuǎn)換量程、嚴(yán)格控制運(yùn)算等，該程序通過(guò)模塊OB1控制程序運(yùn)行。第二，數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計(jì)，及時(shí)將采集的現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)、數(shù)字量信號(hào)以周期性的方式輸入模擬量及數(shù)字量?jī)蓚€(gè)輸入模塊，模擬量模塊經(jīng)模擬量輸入模塊采集信號(hào)，然后通過(guò)二進(jìn)制補(bǔ)碼合理存放，可結(jié)合功能構(gòu)建不同的數(shù)據(jù)塊，妥善保存相關(guān)數(shù)據(jù)信息。第三，系統(tǒng)初始化程序設(shè)計(jì)，配置寄存器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)初始化，這個(gè)過(guò)程主要對(duì)不同系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)加以檢測(cè)。第四，聯(lián)鎖控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，聯(lián)鎖系統(tǒng)包括加藥間、污水泵、回流泵、提升泵和高密池等模塊，PLC實(shí)行總程序OB1調(diào)用的效果較為理想。

3.3? 合理設(shè)計(jì)智能化控制硬件

選擇S7-300可編程控制器、CPU、PS307電源模塊，將額定電源設(shè)置為10 A，結(jié)合系統(tǒng)控制I/O點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算，數(shù)字量輸入使用的模塊數(shù)量為2個(gè)。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字信號(hào)點(diǎn)評(píng)轉(zhuǎn)換為S7-300內(nèi)部信號(hào)點(diǎn)評(píng)輸入緩沖器，然后實(shí)行CPU采樣處理;數(shù)字量輸出應(yīng)用的模塊數(shù)量為1個(gè)，數(shù)字量輸出模塊能夠轉(zhuǎn)變PLC數(shù)字信號(hào)—外部數(shù)字量信號(hào)，這一信號(hào)驅(qū)動(dòng)繼電器負(fù)載、調(diào)節(jié)閥負(fù)載、接觸器和指示燈負(fù)載，模擬量輸入模塊數(shù)量為2個(gè)，輸入模擬量A/D—二進(jìn)制數(shù)字量進(jìn)行轉(zhuǎn)變處理，在此之后，通過(guò)CPU進(jìn)行采集處理;模擬量輸出模塊數(shù)量為1個(gè)，CPU輸出二進(jìn)制數(shù)值信號(hào)以D/A—模擬量轉(zhuǎn)換，然后輸出即可。最后使用編程軟件進(jìn)行硬件組態(tài)診斷、參數(shù)設(shè)置診斷、模塊診斷，同時(shí)加以嚴(yán)格監(jiān)督和控制[5]。

3.4? 制定智能化控制系統(tǒng)總體方案

污水處理系統(tǒng)主要采集水流量、水壓力、水質(zhì)、閥門(mén)反饋信號(hào)等，控制對(duì)象中電機(jī)泵、調(diào)節(jié)閥和電磁閥間的聯(lián)系緊密，這也是導(dǎo)致控制對(duì)象數(shù)量較多且分散的主要原因[6]?？紤]到系統(tǒng)控制的主要特點(diǎn)和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，該系統(tǒng)使用現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)行生產(chǎn)過(guò)程區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、中央控制器間通信的連接處理，以此形成現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)，對(duì)所有對(duì)象加以有效控制且符合控制管理的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，比如集中控制、現(xiàn)場(chǎng)就地控制方面的標(biāo)準(zhǔn)。在智能化污水控制系統(tǒng)總體方案中，涉及控制器、提升泵、沉淀池、污泥處理池、清水池等部分。其中，中央控制器中有中央控制PLC、組態(tài)軟件上位機(jī)、電氣控制柜、提升泵、污水處理池、沉淀池、清水池等，均實(shí)行遠(yuǎn)程I/O 200模塊作以數(shù)據(jù)分析和處理，而中央控制器人機(jī)界面可采用MCGS中文組態(tài)軟件，清楚地顯示平臺(tái)組態(tài)控制系統(tǒng)畫(huà)面。系統(tǒng)使用的是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，通信使用的是主/從協(xié)議、價(jià)格低廉的屏蔽雙絞線(xiàn)電纜，傳輸速率為10 Mbps。根據(jù)污水廠房不同污水處理站的位置來(lái)看，運(yùn)用中繼器加長(zhǎng)網(wǎng)絡(luò)的距離、增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備數(shù)量的方式處理效果較好，這一系統(tǒng)使用的是S7-300系統(tǒng)，能夠作為DPM1類(lèi)DP-1主站進(jìn)行PLC配置的通信模塊，與? ? ? ?S7-300、DP總線(xiàn)系統(tǒng)保持連接的狀態(tài)[7]。另外，對(duì)計(jì)算機(jī)PC機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，這時(shí)經(jīng)通信處理器、PROFIBUS作以連接處理，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備使用的是ET 200M遠(yuǎn)程O(píng)/O模塊，目的為集中管控污水處理的整個(gè)過(guò)程。

4?結(jié)語(yǔ)

智能化控制污水處理系統(tǒng)可對(duì)加藥站、提升泵站、澄清池、清水池、回水泵站和污泥處理站等進(jìn)行控制，有利于簡(jiǎn)化污水處理系統(tǒng)工藝流程、完善軟硬件程序，同時(shí)制定完善的總體方案，能對(duì)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)加以調(diào)整。此外，進(jìn)行智能化控制污水處理系統(tǒng)實(shí)踐，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性、可靠性并有效改善水質(zhì)。

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