杨珂
大庆油田水务公司泉韵饮品公司 163000
摘要：随着城市化的快速发展，环境问题变得越来越重要，污水是对环境的影响最为重要的一个因素。当前，中国的污水处理自动控制系统相对滞后，污水处理成本仍然很高，从污水处理设施排放的污水的质量波动较大。因此，如何建立有效的自动控制系统，优化运营效率，减少成本投入非常重要。
关键词：自动控制，PLC，电气参数，软件设计
在现代社会中工业化的快速发展和人们对物质的追求，忽视了由此引起的全球环境的严重变化，特别是水资源的缓慢短缺。同时，城市化的快速发展也造成了水污染的加剧，严重影响着人们的正常生活和经济的可持续发展。如何减少水资源和水污染已经成为人类面临的重要问题和重大挑战。
一、PLC污水处理的优势
相较于发达国家的污水处理相比，中国的污水处理仍有很大的改进空间。其中，城市污水处理是污水处理的重要组成部分，大量城市污水排放是重要原因。但是，中国污水排放量逐年增加，迫切需要加快污水处理的发展。据统计，我国城市污水处理率仅为43.6％，高效，高水平，低消耗的污水处理技术是未来研究，开发和工程应用的重点。实现污水的有效处理和回收是一项长期而艰巨的任务，自“十一五”以来，我国的污水处理技术有了很大提高。国家污水处理项目受到政府的高度重视，污水处理项目被列入国家重大计划投资项目计划。因此，持续提高污水处理效率和技术创新对于改善人们的生活质量，改善生活环境，促进社会和谐和可持续发展具有十分重要的意义。在污水处理过程中，PLC控制器具有高度的可靠性，多功能性和成熟的技术，在工业控制系统中起着不可替代的作用。
二、污水处理系统的控制需求及技术难点
1.1控制需求
（1）可以在触摸屏上实时显示每个设备的关键电气参数（当前大小，正常运行时间设置等）和操作状态，以便员工可以了解每个设备的性能状态。（2）如果在系统运行期间设备损坏，则可以及时保护系统并发出警报消息。（3）系统采用PLC进行自动控制，无需人工干预即可完全自动执行，有自动/手动自由切换两种模式，可及时调整系统控制方式和工业参数。（4）在手动模式下，每个可以独立运行的设备（污水泵，紫外线灯，砂滤池等）。（5）如果水量少，那么一个污水泵就足够了；如果污水流量高，备用泵将自动打开。如果污水泵不能正常工作，则还需要备用泵来启动泵。两个水泵一起工作以减少能耗。
1.2技术难点
该控制系统需要克服两个主要的技术问题。（1）当水位改变时，抽水时污水泵的流量和扬程会发生很大变化。该系统使用电流传输模块将负载设备的大电流转换为小电流，并通过PLC模拟模块将其连接到PLC以确保系统的稳定性，因此接下来是电流的变化，从而控制精度影响更大。（2）关闭水泵时，流经设备的电流急剧上升，因此PLC自动断开以保护电路，但PLC无法自动复位，因此污水如果流速高，它将自动重置。需要进一步研究，以控制流入污水泵的水的过滤精度，并对整个系统进行自我检查，因为一段时间后它会引起溢流和其他后果。
三、污水处理的工艺流程
(1）进水阶段
操作周期从污水进入反应堆开始。可以根据设备本身的特性和要处理的污水目标等各种因素来设置水的流入时间。进水段的主要功能是确定反应堆的水力特性。当进水段很短时，其特性就像是瞬时过程负荷，并且该系统类似于多级串联配置中的连续污水处理过程。在这种情况下，微生物从一开始就暴露于高浓度的有机物质和其他成分。但是，每种成分的浓度会随着时间逐渐降低。相反，更长的入水时间将大大降低瞬时负荷，系统性能将类似于完全混合连续处理过程，这意味着微生物首先与相对低浓度和相对稳定的污水接触。
(2）反应阶段
水流入结束后，反应阶段是该过程中最重要的阶段。此时，关闭进气门并打开空气阀。同时，水下混合器和鼓风机开始运行并开始充气，暴露时间通常为约7.5小时。实际上，这些反映实际上是微生物生长和底物利用的过程。
(3）沉淀阶段
当达到反应暴露时间时，水下混合器和鼓风机关闭并开始进入沉降阶段，在此阶段重力开始将沉降和水分离。沉降具有两个功能，沉淀的水必须满足排水要求并保持微生物控制。
(4）排水阶段
反应池中的水达到设定的高度，沉降后进入排水阶段。激活排水器，以缓慢排出上清水。当反应容器中的水达到设定的最低水位时，将水倒出。排水器停止运行，污泥排放泵开始运行，并排放剩余的污泥。
四、污水处理厂工艺流程分析
尽管污水处理技术发展相对较快，但污水处理的流程并没有太大变化，并且有很多相似之处。 最常见的污水处理过程包括：污水进入系统（包括污水沟，废水通道，进水管等）→粗格栅的物理处理→污水提升泵，回水泵站→细格栅 物理处理→储油槽→氧化池（包括厌氧，缺氧，好氧池和其他重要的污水处理过程）→沉淀池→消毒排水池→污泥和排水净水的输送。 废水处理厂的过程大致可分为三个部分：
一级处理：主要目的是物理去除新流入的污水中所含的相对较大的固体污染物。粗格栅过滤掉有机物和大物质，阻塞并清除污水中的各种杂物，初步进行处理污水。经过初步处理后，BOD5通常可以去除约30％，但不符合当前的排放标准。因此，有必要继续进行二次处理。
二级处理：二级处理是整个废水处理过程的核心阶段。它主要对主要污水处理（即生化药物处理）后残留的有机污染物进行化学处理。当前，我国污水处理厂中最常用的处理方法是活性污泥法。 生化处理污水的BOD5去除率可达到90％或更高，符合有机污染物排放标准[1]。
三级处理：
三级处理是经过高度处理的污水，该污水经过生化处理以完成污泥的浓缩和对沉淀池中水的消毒。实际上，水中的细菌和病毒已被消毒，一次和二次处理后的水被反硝化和去磷酸化。
以上三个步骤成功完成了污水处理，处理后的水被送入通道作为非饮用水。
五、PLC软件设计
为此系统选择的PLC是Siemens S7200系列CPU226。PLC模拟模块使用EM235系列，该系列通过专用电缆连接到PLC，PLC可以通过内部地址直接访问EM235。 PLC控制程序由西门子提供的V4.0 STEP7 Mi-croWin SP4软件编写，该程序由一个主程序和数千个小程序组成，程序可以在计算机上编译，然后通过PC / PPI电缆下载到PLC，以控制任务的完成。
以污水泵为例。泵的额定输出为700w，正常运行时的电流约为3.3A，实际启动电流约为4A。但是，如果发生问题，则可能在短时间内达到6A或更高。因此，为了设备安全，所选电流变送器模块的范围为10A。即可以将0至10A的电流高度线性地转换为4至20mA的小电流。因此，如果泵电流超过5.5 A并持续超过5秒钟，则可以确定泵将被阻塞，并且将通过PLC控制的交流接触器将其关闭。另外，由于冬季污水流量低，污水箱中的水位通常会持续一段时间，并且通常无需打开污水泵。现场调试和分析表明，测试设备在污水最少的时间产生污水水平，水泵浮子一次上升到起始高度。因此，如果水泵电流在2小时内不超过0.5 A，则可以确定水泵已损坏，并自动发出警报消息。在不同的现场环境中，您可以更改程序的每个参数以执行相应的调试并实现最佳控制[2]。
4结语
设计了以PLC为控制核心的污水处理控制系统，实现了污水处理过程的自动控制。其工艺流程简单，操作管理方便，大大提高了污水处理的可靠性，操作安全性和处理效率。设计过程考虑了系统的安全性和可靠性，从硬件和程序的角度设计了多种保护措施，以确保您的系统长期安全稳定地运行。整个监控系统提供远程监控，当每个零件返回的参数发生变化时，整个过程由终端控制。通过生产检查，系统可以安全可靠地运行，并且设计符合要求。
参考文献
[1]高超，韩丹.污水处理厂电气设计若干问题探讨[J].黑龙江科技信息，2009(23);52—56.
[2]蒋兴加.现场总线变配电系统在智能建筑中的应用设计[J].低压电器，2007,(10);43-47.
作者简介：杨珂，出生年月:19901101，性别:男，籍贯: 四川渠县，职称:助理工程师，专业方向：水处理工艺流程.