隨著經(jīng)濟發(fā)展及水十條的頒布，國家對環(huán)保行業(yè)越來越重視，污水處理標準趨嚴，全國各地基本都對原系統(tǒng)進行了提標改造，經(jīng)過提標后，污水處理的工藝和構筑以及設備等進一步復雜化，運行人員工作量逐漸增大，隨著自控系統(tǒng)的發(fā)展，自動控制技術被逐步引入到污水處理領域，在污水處理廠內不同的工藝環(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行編輯程序和指令，進而控制設備按照相關指令進行工作。污水處理中引入PLC自動控制系統(tǒng)，能極大地提高設備運行效率，筆者總結近些年來PCL技術在國內污水處理廠的使用情況，為國內污水廠運行管理人員以及設計人員對自控系統(tǒng)的選擇提供參考。
一、PLC在深度處理中的應用
1.1 在濾布濾池中的應用
在濾布濾池中的應用隨著全國污水標準的逐步提高，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一步的處理，其中濾布濾池因為其自動化程度高，維護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)在濾布濾池上的應用，濾布濾池工況可分為就地手動、就地自動、遠程三種控制方式。自動模式可以是所有設備自動運行，通過池內設置高低液位，自動開啟反洗和排水泵，并可以通過開啟泵的臺數(shù)來調整流量，如果設備發(fā)生故障無法運行時，系統(tǒng)可以自動關閉進水堰門，防止發(fā)生較大事故。
1.2 在V型濾池中的應用
V型濾池是進水槽像“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)可以實現(xiàn)濾池的就地、遠程控制，實現(xiàn)主關鍵設備的開啟情況，當濾池檢測系統(tǒng)判斷需要進行反沖洗時，會進入濾池反沖洗排隊序列，協(xié)調各座濾池的反沖洗，每個濾池作為一個獨立的子站，在PLC發(fā)生通訊中斷時能夠實現(xiàn)就地自動控制，不影響系統(tǒng)的正常運行，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、達標生產。
1.3 在曝氣生物濾池中的應用
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)調完成控制，通訊，信號采集，故障判斷等工作，協(xié)調各種主關鍵設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)的實踐情況，該系統(tǒng)設計遵從“集中管理、分散控制”理念，主要對污水廠生產過程參數(shù)、設備工況、進行監(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，實現(xiàn)生產過程無人為干預，生產現(xiàn)場無人值守本工程在設備現(xiàn)場設置機旁控制箱，所有工藝設備均可由現(xiàn)場控制箱手動控制和遠程自動控制，兩種控制方式通過現(xiàn)場控制箱上的轉換開關進行手動切換。廠自投產以來，以SIEMENS自動化平臺技術的自控系統(tǒng)可靠運行，未發(fā)生過任何故障，出水水質完全達到設計要求及國家環(huán)保要求。
二、PLC在生物二級處理中的應用
2.1 在A2O工藝中的應用
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用，根據(jù)工藝特點，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)水質水量的變化進行靈活變形，深受設計人員的青睞，但其控制和調節(jié)方式較常規(guī)A2O工藝要復雜，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、進水點的設置及分流比例，內、外回流比控制等實現(xiàn)。整個控制系統(tǒng)包括監(jiān)控、通訊、PLC及自動儀表組成，通過設置的4個PCL分控站點，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，同時融合了先進的自動化技術，通訊能力強，快速響應，顯著提高了生產效率。
2.2 在SBR工藝中的應用
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)、控制柜、(PLC)、執(zhí)行機構及監(jiān)測儀表等，根據(jù)PLC的特點，針對性的選定OMRON，C200HS可編程序控制器。調試完成正式投運后，發(fā)現(xiàn)該系統(tǒng)設計合理、穩(wěn)定、可靠；同時本系統(tǒng)以PLC為核心，實現(xiàn)對SBR反應池的自動控制，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)同時具有很強的抗干擾性，大大減輕了工人的勞動強度，具有推廣價值。
2.3 在氧化溝工藝中的應用
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號氧化溝預曝氣、硝化和2號氧化溝預曝氣，通過將氧化溝內曝氣機根據(jù)溶解氧的設定值，變頻運行調節(jié)曝氣量，達到節(jié)能降耗的效果，采用INTOUCH軟件進行研發(fā)，通過優(yōu)化后工藝上實現(xiàn)了恒溶解氧控制和曝氣設備等主要設備全自動運行和變頻啟動，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)通過對邊槽運行模式的調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。
三、PLC在其他方面的應用
3.1 PLC在提升泵站中的應用
污水泵站作為污水處理系統(tǒng)中的重要組成部分，其中包含了進水閘門、進水渠道、集水井、控制室、變電間等多種設備設施。蔣偉詳細介紹了PLC在污水泵站中的應用，首先PLC可以對數(shù)據(jù)進行采集和輸入，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)，并能夠對各數(shù)據(jù)進行分析和處理以及存儲，對泵站各設備的運行情況進行監(jiān)控和預警，在泵站控制室包含了PLC自動控制系統(tǒng)的動力設備，確保了整個系統(tǒng)的順利運行，實現(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)場提升泵電機的運行參數(shù)。通過模擬量模塊FX0N-3A，改變變頻器的頻率，使污水提升泵的轉速在設定的區(qū)間平滑地變化，實時控制進水量，以滿足污水處理廠對進水量的需求。
3.2 PLC在污水處理中pH值控制中的應用
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)污水進水的pH值隨著生產情況隨時會發(fā)生較大變化，因此，控制進水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)的特點是通過設置4個pH值的限制來控制酸閥、堿閥的開啟情況，達到了控制pH穩(wěn)定在一個范圍內變化，該自動控制系統(tǒng)其結構簡單投資少調節(jié)效果好，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
3.3 PLC在精確曝氣系統(tǒng)中的應用
目前，污水處理廠曝氣的控制方法一般有三種：人工調整法、不同時段的曝氣量控制，PLC自動調節(jié)法。人工調整法是操作人員根據(jù)經(jīng)驗人工調整鼓風機的開啟臺數(shù)，但人工調整并不精確，無法適應進水水質、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)，憑運行經(jīng)驗定量的調節(jié)閥門開度和鼓風機的導葉來達到控制鼓風機風量，該方法雖然不用頻繁的人工調整，但是對于進水水質波動較大的污水廠，難以進行及時的調整，容易造成曝氣效果與實際需要的曝氣量不符，影響出水水質;通過PLC自動調節(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曝氣池精確控制的策略，即有多少個曝氣池就細分多少個控制系統(tǒng)，每個控制系統(tǒng)獨立工作。控制系統(tǒng)協(xié)調各溶解氧檢測儀表，菱形空氣閥的動作。由PLC中編寫自動控制程序，對現(xiàn)場進行精確控制。控制系統(tǒng)通過通訊在中控室的終端上，顯示精確曝氣系統(tǒng)的運行參數(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構造的自動控制系統(tǒng)在該廠實現(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，污水廠實現(xiàn)了風量的優(yōu)化，明顯降低了運行成本，同時減輕了勞動人員的工作強度。何王金介紹了廣東某污水處理廠對曝氣池的溶解氧進行精確控制的情況，控制系統(tǒng)通過采集現(xiàn)場的各儀表的數(shù)據(jù)，進行程序計算，從而將控制方式傳給鼓風機，通過調整鼓風機的導葉開度，來調整曝氣池溶解氧，精確曝氣系統(tǒng)投入使用以后，系統(tǒng)內的溶解氧一直穩(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)，最終實現(xiàn)了鼓風機能耗的降低。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)境和勞動強度。同時自控系統(tǒng)的引入使得設備操作更方便、運行更可靠、效率更高，污水處理效果好的特點被國內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。而運行管理人員也需要提高對自控化管理水平來實現(xiàn)，實現(xiàn)運行水平的提高和污水處理廠的穩(wěn)定運行。( >
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