浙江华业电力工程股份有限公司
摘要：近些年，我国工业发展的十分迅速，造成的水污染程度不断加剧，污水处理过程自控系统的重要性不言而喻。通过对污水处理厂污水处理现象的分析，在污水处理中，对电气自控系统进行设计运用，并针对污水的处理特点，进行污水整治方案的构建，降低污水排放对社会生态发展带来的影响，为现代城市的生态发展提供支持。
关键词：电气工程；自控系统；污水处理；运用探索
引言
当前，由于我国水环境污染和水资源短缺问题，污水处理厂的排放标准日趋严格。《城镇污水处理厂污染物排放标准》规定，城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级A标准。除了上述国家标准，各地还出台了更为严格的地方排放标准。污水处理厂提标改造主要是提高COD、氨氮、总氮、总磷等排放指标。要达到上述要求，就要对污水处理设施和处理流程进行重新设计，厂内电气系统、自动化系统不可避免地也需进行改造。
污水处理厂提标改造工艺设计一般会增加污水深度处理设施和处理流程，增加用电负荷、用电设施和控制设施。电气、自控设计需针对不同污水厂的改造需求提出不同的方案，但是根据电气自控的专业特点，在改造设计时，也应注重遵循一些共性的设计要点。
1污水处理工艺中科学应用电气工程自控系统的重要性
城镇人口数量在日益增多的同时，城市的配套管网越来越完善，污水收集量逐渐增加，特别是雨季，一旦降雨量超过相关规定负荷，没有经过科学处理的污水会直接排放，影响城市居民的用水安全。而污水处理工艺的合理应用，能够保证污水得到高效处理，不但能够减轻城市居民的用水压力，而且减少污水任意排放现象的发生。
在常规的污水处理工艺当中，有关人员通过找到污水来源，适当加强监测，能够保证污水得到有效处理，但是，在监测过程之中，会消耗一定量的人力和物力。电气自控系统的出现，能够保证污水处理工艺更加先进，有效节省能源，减少大气污染。将电气自控系统应用到污水处理工艺中，能够更好的提升居民用水质量，提高污水处理效率。
2污水处理厂自控系统设计原则
污水处理厂的自控系统是污水处理的“首脑”和中枢，与污水处理系统投资、运行稳定性有密切关联。为此，要注重把握污水处理厂自控系统的设计原则，以提升污水处理的有效性。
①集中管理、分散控制。污水处理厂自控系统要遵循集中管理、分散控制的原则，结合污水处理工艺的特点和整体管理要求，实现对污水处理工艺的控制和管理，可以降低人工管理成本。分散控制则是基于污水处理厂的构筑物相对分散而采用的一种方式，由于其生产工艺流程是连续性、不间断进行的，为此，还要考虑自控系统布线复杂的特点，通过分散控制的方式解决这一问题。
②经济实用性。污水处理厂自控系统设计要考虑实际要求，以节约投资为前提，建构与实际相契合的自控系统。
③先进可靠性。污水处理厂自控系统要引入先进、科学的自动控制技术，使之与未来发展方向相一致，较好地增强自控系统的运行安全与可靠性。
④开放可扩展性。污水处理厂自控系统要与国际标准相适应，具有方便、可扩展性的特点，从而较好地提升污水自动控制的投资效率。
⑤简便易管理性。污水处理厂自控系统要呈现出简单、直观的特点，并要注重设备选型，使之易于管理和维护。
3污水处理厂电气自控系统存在的问题
在信息技术不断发展的背景下，污水处理逐渐出现了新工艺以及新技术。通过电气自控系统的使用，可以在污水处理中实现低耗能、高效率的处理目的。但是，现阶段污水处理厂电气自控系统在运用中，存在着一定的限制性问题，具体内容如下：第一，在自动控制系统运营中，存在着测试工具不稳定性的现象，例如，在污水处理中，电气自控系统通过气味检测技术、深度除磷技术的运用可以去除污染，但是其稳定性不能得到保证。第二，在污水处理中，系统中的传感器可以发挥自身的检测功能，但是，其中的污水量控制以及前馈控制没有得到有效运用，为污水控制带来限制。
第三，对于一些早期建设的污水处理厂，由于自身控制水平的限制，污水的排放标准无法满足要求，对改造工程自动控制系统的设计造成了负面影响。第四，电气自控设计人员缺乏对污水处理工艺过程的整体认识，导致PLC控制站设置混乱，不利于现场调试和今后的维护。第五，在自动控制系统设计中，一些软件以及仪表缺少规范性、合理性及时代性，无法与当今智慧水务的发展相适应，影响污水处理的最终目效果。第六，对于很多污水处理厂，相关管理者没有认识到电气自动控制系统运用的价值。在污水处理厂电气自动控制系统的建设中，存在着重视度不够、投资热情不足的现象，机器设备老化严重、水处理效果不佳，导致污水处理的价值性难以发挥，限制了自动控制系统对污水的有效处理。
4电气工程自控系统在污水处理工艺中的运用探索
4.1基础系统扩容及改造
根据污水厂提标改造所增设的处理流程和仪表、设备，对PLC基础系统进行扩容，达到自动化功能实现的目的。比如利用现状PLC预留输入输出点或增加输入输出模块实现新增设备的信号采集和控制；如果当前设备没有预留或新增设备距离现状PLC较远，可新设置PLC站点，用以实现对扩建设备的监控。
4.2设计自控系统网络
在污水处理厂中，自动控制系统的性能受到了网络通信的辖制，一旦网络通信可靠性不足，将直接影响自控系统的性能，对此在自控系统设计中，设计人员对网络拓扑结构、传输介质、参数等提出更高要求。本文以污水处理厂为依据，为其设计的自控系统的结构主要包含2方面：上位机的监控系统、下位机的监控系统。
自控系统网络选择工业以太网，以TCP/IP协议作为基础，系统抗干扰能力较强，实时性较强，监控系统能够延伸至处理厂的设备控制层面，实现了处理厂的远程控制和资源共享。因此，在自控系统设计时，工业以太网应选择环形光纤，作为自控系统组网，为处理厂自控系统的有效实施提供数据支持。
在整个自控系统网络结构中，主要包含了3个网络层面。
（1）监控管理层。位于上位机，是系统网络最上层，主要有WinCC组态构建。（2）通讯层。为系统网络的中间层，由环形的工业以太网组成，通过将通讯模块CP343—1实现以太网，将其与S7—300PLC有效连接，设置WinCC组态的网络参数，以收发器将以太网、上位机有效连接。（3）执行层。为系统网络最底层，位于下位机，主要包含了下位机的PLC和污水处理厂的设备，实现了对污水处理过程的控制，实现了设备执行。
4.3视频监控系统的整合
污水厂的安防主要以视频监控为主。对于提标改造增设的构筑物，可在适当位置上补充视频监控点位；新增点位尽量采用光纤与视频监控主机通信；如果现状视频监控主机的备用接口不足，则需增加主机或更换主机；如果已有系统为模拟系统，需将新增的数字视频监控系统与其整合；还应将新老摄像机的视频图像信息整合到中控室的显示大屏中统一显示。
4.4检测及控制
在污水处理厂电气自控系统运行中，粗、细格栅的具体自动控制功能：第一，通过进水粗格栅的工艺设计，可以有效拦截污水中的大块固体垃圾，将其及时清理。在粗格栅前后设置超声波液位差计控制粗格栅的启停，可以实现自动控制系统的使用目的。第二，在进水泵控制的过程中，通过变频控制方法的使用，将进水泵设定为恒定水位，使自动控制系统根据集水池液位的状况，进行水泵启停和调速的控制，提高污水处理的整体效率。第三，细格栅的液位差控制。对细格栅的控制，与粗格栅的控制方法相同。通过对上述检测及控制方案的分析，可以认识到自动控制系统在污水处理中的价值，所以通过自动技术的使用，可以提高污水处理的效率。
结语
在污水处理厂的电气自动化设计中，应全面掌握水质水量，区域间的地貌特征与位置，地理条件与城镇经济，处理厂的管理能力与员工水平等，通过综合考虑选择最恰当的电气自控设计方式，有效发挥污水处理厂的作用，降低污水带来的负面影响，改善水资源短缺的现象，提高小镇居民饮水健康。
参考文献：
［1］给水排水设计手册第8册电气与自控（第三版）［M］．北京：中国建筑工业出版社，2013．
［2］黑健宁，李静豪．污水处理厂电气设计若干问题探讨［J］．中国给水排水，2017，33（18）：82-85．