基于PLC的小區(qū)污水處理控制系統(tǒng)設計

徐梓瑞 上官奕鵬

【摘要】我國小區(qū)水處理效率不高，小區(qū)水處理工作通過系統(tǒng)設計和創(chuàng)新技術，可以提升水處理能力。本研究在這種環(huán)境下以PLC控制技術為核心展開的小區(qū)污水處理控制系統(tǒng)設計，建立數(shù)學模型，通過各個模塊的科學管理，自動化技術取代人工勞動，提升小區(qū)污水處理的整體效率。

【關鍵詞】PLC;小區(qū)污水處理;系統(tǒng)設計

引言：我國在環(huán)保方面非常重視，并且各行各業(yè)都關注環(huán)境問題，因此水處理技術在我國具有很高的地位。隨著國家的持續(xù)發(fā)展，污水處理系統(tǒng)的越發(fā)完善，并且逐漸進入到高速發(fā)展期。雖然當前城市污水的處理效率越來越高，已經達到了70%的處理水平，但是那是整體指標。單純的看小區(qū)污水處理問題仍舊會發(fā)現(xiàn)，我國城市小區(qū)污水處理并不理想，小區(qū)污水處理對我國的經濟發(fā)展具有重要的意義。研究設計出一種針對小區(qū)污水的處理系統(tǒng)，使用PLC控制水處理系統(tǒng)，提升水資源的利用率，達到節(jié)約用水的目的。

1.小區(qū)污水處理現(xiàn)狀

水資源是地球非常寶貴的一種生命資源，水資源對于生物的生命有重要的關系，和生物生命相關聯(lián)。水資源處理的復雜程度高，能耗高，目前小區(qū)水處理問題已經成為了社會的焦點。提升小區(qū)水資源處理能力對我國水資源系統(tǒng)完善具有重要的意義。

但是我國小區(qū)水處理效率并不高。我國雖然制定了多項環(huán)保產業(yè)管控政策，并且整體上水處理局勢大有改善和優(yōu)化。小區(qū)水處理工作通過系統(tǒng)設計和創(chuàng)新技術，可以提升小區(qū)水處理能力。

2.污水處理工藝介紹

采用周期循環(huán)活性污泥（CASS）工藝，CASS工藝是國際公認的理生活污水及工業(yè)廢水的先進工藝，該工藝將反應池分為預反應區(qū)和主反應區(qū)，在主反應區(qū)的后部安裝了可升降的自動撇水裝置，省去了常規(guī)活性污泥法中的二沉池和污泥回流系統(tǒng)，將曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內周期循環(huán)運行。CASS工藝可以實現(xiàn)連續(xù)進水，污水量較小時只需設置一個池子即可運行，可操控性強，只設一臺潷水器，池子結構形式也更為簡單。

3.總體方案

CASS工藝的工作模式與傳統(tǒng)SBR相似，有四個階段：

（1）進水：將各管道的污水集中，注入總處理池，當水池注滿后停止，等待處理后下一周期再開始注水。（2）曝氣：將總處理池的污水進行曝氣處理，使預反應區(qū)的有機物與微生物及溶解氧的接觸，對污水中的有機物進行分解。（3）沉淀：停止曝氣，靜置等待形成凝絮層，此時上層為清液，下層為沉淀，將沉淀進行污泥濃縮并壓縮處理，得到泥餅。（4）排水：使用潷水器將上層清液排出，進入消毒池。（5）消毒：對排出的水進行消毒處理后即得到所需的凈化水。

4.處理環(huán)節(jié)

在PLC控制下的水處理系統(tǒng)具備如下操作：

（1）自動控制系統(tǒng)總設計。這一部分是控制污水處理系統(tǒng)的污水泵（PLC 1）和控制站（PLC 2）。污水泵（PLC 1）能夠控制小區(qū)總的污水處理線路，主要用于污水泵中電動閥、污水輸送泵等控制。PLC2則是排風機、液位計等元件的控制。

（2）污水集中處理自動控制設計。污水處理系統(tǒng)中處理的控制過程，使用PLC3控制。處理過程中需要通過PLC3控制的操作程序有細格柵的動作、初沉池，預反應區(qū)和主反應區(qū)的操作等，使預反應區(qū)產生濃度梯度，讓微生物進行化學反應，去除大部分可溶性有機物，使主反應區(qū)進行基質降解。

（3）消毒池自動控制設計。對于消毒池采用PLC4控制，設置控制站點。加藥控制的方法有兩種模式，一種是自動化的控制加藥，一種是操作人員手動加藥?？刂扑巹┮约皃H顯得尤為重要，同時為了取得更好的效果，污水處理中的加藥量多少也需要根據(jù)所需要處理污水中的有害物質濃度決定，因此在加藥操作中需要精準地控制pH和計算加藥的總量。通過PLC控制程序控制下的加藥操作可以根據(jù)公式準確的計算出所需要加藥的量，并且自動化加藥，達到凈化標準。

（4）污泥濃縮和脫水自動控制設計。污泥濃縮和脫水由PLC6控制，主要控制內容是污泥的濃縮、脫水壓縮等操作。在PLC6的控制下，可以自動監(jiān)控這一模塊中的污泥濃縮操作，能夠通過系統(tǒng)控制完成自動脫水作業(yè)。通過模塊控制，污水的種類按照預先設定的不同污染情況進行污泥種類。并且在PLC程序設定中按照不同種類的污水處理之后降低污水中的雜質和有害的成分，并且將有益的物質分離出來，單獨收集，作為化肥等原料使用，有效的提升泥土的自主收集效果，實現(xiàn)資源的有效利用。

（5）清水排放自動控制設計。在污水處理過程中，應當設置最低水位控制限度，并且設置限位報警元件。這一模塊使用PLC5控制。當清水池中的儲量達到可排水水位的情況下會自動排放清水。如果水池中是不符合排放標準的水位情況下則會引起報警系統(tǒng)自動報警。此時清水排放裝置在PLC5控制下關閉。通過PLC5控制可以有效的提升水資源的處理效率。

綜合上述各環(huán)節(jié)的處理能夠看得出，在PLC設計技術的應用中為污水處理提供了極大的幫助，實現(xiàn)了一體化的自動控制，降低了操作人員的工作量，同時提升了對污水系統(tǒng)的監(jiān)控能力。通過PLC控制技術可以有效的提升污水處理的效率，能夠實現(xiàn)所有的污水泵控制、加藥操作控制、污水池清理控制等多項功能。在污水處理領域中，PLC技術已經占據(jù)了非常重要的地位，有助于污水處理系統(tǒng)更加完善。

5.工藝流程及數(shù)學模型

小區(qū)內所有產生的生活污水經控制站和管道收集后流過粗格柵進入CASS池;經過預處理池完成生化處理，去除水中BOD、SS等污染物;混合液經沉淀后排出。出水再經消毒池，消毒最后排出純凈水;CASS池的剩余污泥經過循環(huán)進入污泥濃縮池，再輸送到脫水壓縮機，最后將泥餅外運。

對污水處理工藝過程的數(shù)學模型為：

（遼寧科技大學）