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分析污水处理厂自动化控制系统及控制功能

发表时间：2020/12/15 来源：《基层建设》2020年第24期作者：施发杰刘延涛房锦楼

[导读] 摘要：污水处理的主要目的是去除污水中的上述有害物质，或降低其浓度，改善污水的物理、化学和生物性质，并满足固体物质、pH值、大肠菌群数等指标的相应要求，可以满足人们生活和生产用水的需要。

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        摘要：污水处理的主要目的是去除污水中的上述有害物质，或降低其浓度，改善污水的物理、化学和生物性质，并满足固体物质、pH值、大肠菌群数等指标的相应要求，可以满足人们生活和生产用水的需要。根据处理程度，城市污水处理可分为预处理、一级处理、二级处理、深度处理和污泥处理。预处理装置包括沉砂池、细格栅和粗格栅，一级为初沉池，二级为曝气池和生物滤池，深度处理主要满足生产、工业用水或其他高标准用水的特殊用途。深度处理后的污水可以达到较高的指标，这是今后城市污水处理的方向。
        关键词：污水处理；自动化控制；信息化
        1引言
        目前，城镇化发展迅速，污水处理运营管理面临较大的影响，电气信息自动化技术在其中的应用进一步提高了相关工作的信息化水平。自动化技术在污水处理厂的应用不仅提高了污水处理厂在职人员的工作效率，也使得污水的处理质量提高，降低了污水处理成本。但是目前自动化技术在污水处理厂的应用依然存在一些问题，本文基于自动化控制技术在污水处理厂的应用现状，分析其目前应用中存在的一些不足之处，并对未来的应用前景进行展望。
        2污水处理厂的自动化控制技术现状
        自动化控制技术就是基于通信网络的基础，将控制设备、检测元件、执行器件与主计算机连接起来，通过计算机进行信息管理和采集，实现远程监控、过程控制、故障诊断、集中调度等功能于一体的智能生产控制系统。发展至目前，自动化控制技术有DCS、FCS、SCADA、PLC等，在污水处理方面有着高效的应用。
        相较于国外而言，国内污水处理厂自动化控制技术的运用时间较晚。国外这方面的技术由于起步较早，无论是大型的污水处理厂，还是小型的氧化塘，都完成了由计算机控制的自动一体化进程。我国污水处理厂直到20世纪90年代之后才开始引进自动化控制技术，但大多都是直接复制国外的一整套自控系统和设备，很少有国内自主研发或创新的自控系统。先后设置PID调节、比值、前馈、后馈、FCS，DCS和最初的以太网技术，在几次技术改革之后，近年来也有了一定的发展。目前我国污水处理厂最为先进的自动化控制系统是用工业以太网配合FCS作为系统网络，在世界上也是名列前茅的先进技术。该处理系统以PLC控制站为核心，特点为性能高，准确性高，是较为可靠的控制系统。
        3污水处理厂自动化控制技术存在问题
        目前，我国的污水处理行业现状为资金较为短缺，设备比较落后，导致污水处理效率较低，处理能力较为低下，使得污水处理结果也较差。如上文所述，我国污水处理厂的自控技术起步较晚，与国外相比，缺乏先进的科技水平，处理结果很难满足居民的使用需求。因此，为了进一步改善环境，促进污水处理行业的有效发展，下文对污水处理厂的自动化控制技术的应用功能现存问题进行分析，并对出现的问题提出了解决方案。
        （1）大部分污水处理厂的自动化控制设备较差，其中系统中的自动化检测设备、仪表、阀门的功能和精度目前还很不完善，在实际的污水处理中，所检测的结果与实际相比有较大误差。因此，这些设备的检测结果并不能反映真实的情况，如果依靠这些来判断污水处理情况并实施自动控制，无法完成环境改善的任务。从自动化系统的结构来看，当前我国普遍采用三级污水处理厂管理和分布式现场总线控制方式。但是从实际情况来看，主从式结构的现场总线由于系统的可靠性受主控制器的制约，并不适用于全分布式现场总线控制。
        （2）在污水处理中，水的生化反应过程较为缓慢，并且在过程中处理参数较为复杂，导致污水水质的监测与控制存在滞后问题，自动化控制的难度较大，其研发过程需要长期的积淀才能实现。仪器设备的维护难度较大。例如PH计、污泥浓度计、泥位计等长期浸没在污水中，造成仪器检测结果的不准确性。而检测器件定期都需要专业的维护，例如仪表清洗，设备损耗维修等，但这种情况会造成仪表的清洗难度加大，维护费用增高。并且，大部分污水处理厂的仪器都是从国外进口的，价格比较昂贵，这使得污水处理厂的资金投入更高，工作难度更大。
        （3）电子自动化控制技术基础薄弱。

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污水处理厂引进自动化控制设备后，并没有引进专业的技术支撑，只是把普通的员工简单培训之后就直接操作，很可能出现问题。由于自动化控制系统较为复杂，导致平时会出现错误操作的情况。因此，人员素质的提升亟需重视。在自动化控制技术应用方面，还存在需要加强和完善的部分，例如人员的配备问题。操作人员和工作人员的配备应该进一步加强，对相关的工作人员应该尽量挑选专业的人员，尤其是较为重要的岗位。辅助岗位的人员在上岗前一定要进行专业化的培训和考核。这样在实际工作中才能很好的利用专业的知识和技能。未来厂还会有更大的发展，因此污水处理的技术和科技还会有更大的变化，要在实际工作中重视对于相关技术进行创新，才能适应不断发展的新时代，真正的有助于污水处理水平的进一步提升。
        4提升污水处理厂自动化控制技术的主要措施
        （1）自动化控制系统的选择或设计应该根据实际情况出发，通过污水处理厂的规模、处理的环节进行合理设计，使得自控水平、设备水平与实际相符，避免造成资源浪费或影响结果的准确性。针对自身污水处理厂的工艺特地啊，开发相适应的自控系统。（2）积极引入新的技术及设备。随着科技的不断发展，污水处理技术也在日新月异地更新着，自控系统已经从固定程式向智能化不断发展。因此，为了提高污水处理效率，提高经济效益，必须紧跟时代步伐，及时更新自身技术及设备手段，提高处理效果。（3）合理平衡进口设备和国产设备的配套比例。就目前而言，市场上还是进口设备占主体地位，但随着我国科技的不断发展，自控系统设备的国产化和系列化已成必然。
        5自动化控制技术的功能运用
        5.1视频监视
        视频监控是指通过自动化控制技术可以实现生产过程的影像监控。装设影像装置，并把监控器的主控设备和影像控制器都安装在主控制室的监视平台上，利用控制视频影像、显示方式、摄像机的监控角度和位置，全方位的巡视生产区域，能够更为全面和系统的处理各种工作。
        5.2故障诊断
        若自动化控制系统某个环节发生故障，通过自动化技术控制的污水处理系统将受到影响，可能导致污水处理工作无法正常开展。因此，对于设备设施的故障诊断是极为重要的工作。现在的自动化控制技术已经可以能够很好的对各种故障进行诊断，这样可以为工作人员及时提供各种信息，有利于及时的处理故障，避免带来严重的后果。
        5.3运行监管
        自动化控制技术中的图控软件可以实时监控污水处理系统的设备情况，其主要的操作界面是污水处理的流程图，不管是局部还是整体都有单独的流程图，监控工作人员可以利用流程图完成设备的监控，跟进流程图对其进行有效控制。此外，流程图中还可以体现工艺流程、设备数据等，利用图控软件可以实现对污水处理系统的细化管理。
        5.4远程监控
        利用自动化控制系统，操作人员可在中控室等进行远程监控，无需一直在处理系统的现场，比如对曝气设备、除污设备以及污泥脱水设备进行监控，远程了解掌握设备情况。并可通过计算机终端等对监控设备进行操作，在设备正常运行的情况下，还能获取各种必要的生产数据。
        结束语
        综上所述，自控技术的智能化将成为未来污水处理厂的发展方向，只有清楚认识到国内自控技术存在的问题，积极解决改变，开发创新的系统和配套设备，更好地满足污水处理的需求，切实做到改善环境的任务。
        参考文献
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