污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)介紹：

　　一、污水處理的意義及現(xiàn)狀

　　隨著中國(guó)城市化、工業(yè)化的加速，同時(shí)近年來(lái)江南水鄉(xiāng)出現(xiàn)嚴(yán)重干旱，水資源的需求缺口也日益增大。在這樣的背景下，污水處理行業(yè)成為新興產(chǎn)業(yè)，目前與自來(lái)水生產(chǎn)、供水、排水、中水回用行業(yè)處于同等重要地位。雖然由于國(guó)家和各級(jí)政府對(duì)環(huán)境保護(hù)重視程度的不斷提高，中國(guó)污水處理行業(yè)正在快速增長(zhǎng)，污水處理總量逐年增加，城鎮(zhèn)污水處理率不斷提高。降低運(yùn)營(yíng)成本，提高污水處理率，一直是污水處理行業(yè)面臨的最現(xiàn)實(shí)的問(wèn)題。

　　采用計(jì)算機(jī)技術(shù)、跟蹤經(jīng)常變化的水處理情況，檢測(cè)不同時(shí)間的水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，在計(jì)算機(jī)上動(dòng)態(tài)現(xiàn)實(shí)，對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并記錄下來(lái)，以備在需要的時(shí)候查閱。通過(guò)分析數(shù)據(jù)趨勢(shì)走向，隨時(shí)調(diào)整個(gè)設(shè)備及工藝過(guò)程參數(shù)，使其達(dá)到優(yōu)化控制狀態(tài)，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，節(jié)省能耗。采用計(jì)算機(jī)代替人工操作，減少事故，保證安全，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約人力，甚至可以完成許多人工難以完成的任務(wù)，提高運(yùn)行的可靠性。

　　二、污水處理工藝過(guò)程

　　污水處理是將污水中的污染物質(zhì)分離去除，使有害的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無(wú)害的物質(zhì)、有用的物質(zhì)，水得到凈化，并使資源得到充分利用。城市生活污水處理工藝按流程和處理程序劃分可分為預(yù)處理工藝、一級(jí)處理工藝、二級(jí)處理工藝、深度處理工藝和污泥處理工藝，以及最終的污泥處置。預(yù)處理工藝：主要是物理處理，通過(guò)格柵、沉砂池等將污水中大塊污物攔截出來(lái)，保證后續(xù)單元的正常運(yùn)行。預(yù)處理過(guò)程就去除污染物質(zhì)而言，可能不起關(guān)鍵作用，但是至關(guān)重要。預(yù)處理不好，對(duì)一級(jí)處理影響水質(zhì)均勻及管道暢通、潛水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)；對(duì)二級(jí)處理，沙粒進(jìn)入曝氣池，在池底沉積，減少有效容積，增大曝氣阻力，有時(shí)還會(huì)堵塞微孔擴(kuò)散器；對(duì)污泥處理，極易從格柵流走的一些破布條、塑料袋等雜物，進(jìn)入濃縮池后將在濃縮機(jī)柵條上纏繞，影響排泥均勻，還將堵塞排泥管或排泥泵，如進(jìn)入離心式脫水機(jī)，會(huì)使轉(zhuǎn)鼓失去平衡，從而產(chǎn)生震動(dòng)或嚴(yán)重的噪音，一些破布片、毛發(fā)有時(shí)會(huì)塞滿轉(zhuǎn)鼓與渦殼之間的空間，是設(shè)備過(guò)載。污泥處理，主要包括濃縮、消化、脫水、堆肥或者農(nóng)用填埋等。

　　三、污水處理制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)采用近控/遠(yuǎn)控方式，方式選擇通過(guò)提升泵控制箱中的二次回路、接觸器、中間繼電器、選擇開(kāi)關(guān)等的切換實(shí)現(xiàn)。正常情況下，選擇開(kāi)關(guān)置于遠(yuǎn)控位置，當(dāng)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，需到現(xiàn)場(chǎng)切換為近控方式。遠(yuǎn)控包含兩種控制方式：中控軟手動(dòng)（點(diǎn)動(dòng)）和自動(dòng)，切換方式在中控監(jiān)控畫面中點(diǎn)擊點(diǎn)動(dòng)/自動(dòng)按鈕。每臺(tái)設(shè)備的控制方式都可以單獨(dú)選擇。

　　1.格柵單元控制。

　　格柵單元，作用是用來(lái)去除水中粗大的懸浮物和雜物，以保護(hù)后續(xù)處理設(shè)施能正常運(yùn)行的一種預(yù)處理方法。一般根據(jù)水源情況分別設(shè)有出格柵和細(xì)格柵兩個(gè)步序，粗格柵去除的是那些可能堵塞水泵機(jī)組及管閥門的較粗大的懸浮物，而細(xì)格柵用以去除粗格柵難以去除的呈懸浮物狀的細(xì)小纖維。本項(xiàng)目中水源由泵站供應(yīng)，泵站出水時(shí)已經(jīng)經(jīng)過(guò)了粗格柵的篩濾，所以只有兩臺(tái)細(xì)格柵和一臺(tái)負(fù)責(zé)運(yùn)輸?shù)穆菪斔蜋C(jī)?？刂魄疤峒耙笳f(shuō)明：（1）水源不是很穩(wěn)定，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)斷源；（2）水中大塊雜質(zhì)含量隨季節(jié)性及白晝交替而變化；（3）啟動(dòng)格柵之前，先啟動(dòng)螺旋輸送機(jī)；停止時(shí)反順序；（4）盡量提高格柵的利用效能，力求有水流動(dòng)時(shí)才啟動(dòng)該單元系統(tǒng)。

　　2.進(jìn)水泵房單元控制。

　　進(jìn)水泵房潛水泵屬于整個(gè)污水處理廠用電大戶之一，合理的控制效果能起到節(jié)能作用。很好的控制效果應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)以下要求：1.避免泵啟停頻繁；2.盡量保持泵在高液位運(yùn)行：3.保證所有的泵均衡使用。

　　傳統(tǒng)的控制由人工根據(jù)液位及經(jīng)驗(yàn)人為手動(dòng)啟動(dòng)泵的臺(tái)數(shù)，所以現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制很常用的就是根據(jù)液位分段運(yùn)行，在不同的階段啟動(dòng)的臺(tái)數(shù)不一樣，交替使用，通常低中液位階段液位差設(shè)置比較寬，高液位階段液位差設(shè)置比較窄。目的是為了避免低液位階段泵啟停頻繁，而是為了盡量保證泵在高液位運(yùn)行提高泵的運(yùn)行效率。當(dāng)然也有恒液位變頻控制，只是大多數(shù)用在設(shè)備為一用一備的場(chǎng)合，一臺(tái)變頻器拖兩臺(tái)泵，通常只有在小型污水處理廠或者工業(yè)污水預(yù)處理場(chǎng)合

　　對(duì)要求恒液位變頻控制本文提供兩種方案：（1）變頻器一拖多，共兩套。為每臺(tái)泵配置一臺(tái)變頻器既不實(shí)惠也增加了自控的干擾源?？刂圃硎牵阂何贿_(dá)到控制目標(biāo)液位時(shí)，變頻器啟動(dòng)（泵所在的那套系統(tǒng)的變頻器），拖動(dòng)停止時(shí)間最長(zhǎng)的那臺(tái)泵，同時(shí)對(duì)該臺(tái)泵進(jìn)行運(yùn)行時(shí)間累計(jì)，并清除停止時(shí)間，進(jìn)行改進(jìn)型PID控制，當(dāng)頻率大于等于50HZ時(shí)，工頻啟動(dòng)剩下的泵中停止時(shí)間最長(zhǎng)的，依次類推。（2）一臺(tái)變頻控制，剩下的泵全部為工頻控制。本項(xiàng)目中采用的就是該控制方案，現(xiàn)場(chǎng)一臺(tái)變頻控制泵，2臺(tái)工頻控制泵，遠(yuǎn)期將再擴(kuò)展兩臺(tái)工頻泵；該控制方案設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，缺點(diǎn)是如果要實(shí)現(xiàn)恒液位控制，變頻控制的泵將長(zhǎng)期運(yùn)行，為了解決這問(wèn)題，我們?cè)诔绦蛏献隽它c(diǎn)工作，選擇一個(gè)擇中的辦法，使其達(dá)到很好的運(yùn)行效果。

　　3.改良SBR池單元控制。

　　改良SBR池閥門及設(shè)備繁多，時(shí)段控制要求高，操作復(fù)雜，應(yīng)采用全自動(dòng)控制，盡量減少人為手動(dòng)操作或者人為中控點(diǎn)動(dòng)操作。改良SBR池設(shè)有4組SBR池。SBR池系統(tǒng)按一定的循環(huán)過(guò)程進(jìn)行。每一循環(huán)可劃分下列階段：（1）進(jìn)水/曝氣；（2）沉淀；（3）潷水。

　　4.鼓風(fēng)機(jī)房單元控制。

　　曝氣系統(tǒng)是一個(gè)嚴(yán)重滯后的控制系統(tǒng)，所以采用一般PID控制算法在該系統(tǒng)中很難實(shí)現(xiàn)，結(jié)合實(shí)際情況，比如2mg/L的溶解氧要求，是最低限，不要求精確控制到目標(biāo)值，同時(shí)DO檢測(cè)儀也有一定的誤差，只能作為近似參考，且鼓風(fēng)機(jī)最低頻率不能太低，否則會(huì)很容易造成熱繼故障以及很大的噪聲，現(xiàn)場(chǎng)鼓風(fēng)機(jī)最低頻率不能低于25HZ。

　　當(dāng)已經(jīng)啟動(dòng)了一臺(tái)工頻鼓風(fēng)機(jī)且變頻鼓風(fēng)機(jī)也達(dá)到了45HZ以上，如果此時(shí)DO值還是低于2m∥L，則提示報(bào)警，由人工檢查是否管路有問(wèn)題，因?yàn)閺S建之前一期工程鼓風(fēng)機(jī)是一臺(tái)變頻鼓風(fēng)機(jī)控制，兩臺(tái)軟啟控制（一用一備），超出這范圍，肯定是現(xiàn)場(chǎng)有其他原因，比如鼓風(fēng)機(jī)管路漏氣等。

　　此外鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備是重要設(shè)備，所以保護(hù)措施非常重要，一次當(dāng)如果所有進(jìn)氣閥出現(xiàn)關(guān)到位狀態(tài)，則立馬得停止所有鼓風(fēng)機(jī)；且如果現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有進(jìn)氣閥處于開(kāi)到位狀態(tài)，但有半開(kāi)狀態(tài)信號(hào)，如果此種情況存在持續(xù)5s以上則也得停止鼓風(fēng)機(jī)設(shè)備。

　　5.加氯間單元控制。

　　加氯間設(shè)備共有兩臺(tái)軸流增壓泵（一用一備），兩套二氧化氯發(fā)生器。采用順序控制方式，及先啟動(dòng)軸流增壓泵，約30s左右再啟動(dòng)二氧化氯發(fā)生器，原因是消毒過(guò)程采用的是負(fù)壓原理，只有在負(fù)壓達(dá)到一定的程度之后二氧化氯發(fā)生器才能其作用將消毒液和水混合達(dá)到消毒的目的。停止時(shí)反順序，兩增壓泵都發(fā)生故障或者兩個(gè)二氧化氯發(fā)生器都故障時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)緊急停止。

　　6.脫水機(jī)房單元控制。

　　脫水機(jī)房設(shè)有三臺(tái)臺(tái)膿縮脫水一體機(jī)（遠(yuǎn)期兩用一備）、一臺(tái)螺旋輸送機(jī)、兩臺(tái)加藥泵（一用一備）、兩臺(tái)清洗泵（一用一備）、兩臺(tái)進(jìn)泥泵（一用一備）、兩臺(tái)除磷加藥泵、五臺(tái)攪拌器。

　　結(jié)論：

　　主要完成的工作和結(jié)論如下：1.從工程實(shí)際項(xiàng)目出發(fā)，針對(duì)改良SBR工藝（CAST工藝）特性及要求，構(gòu)架了完整的控制方案，展現(xiàn)了整個(gè)控制方案設(shè)計(jì)思想過(guò)程并進(jìn)行了詳細(xì)的分析，其中包括工藝分析、硬件配置、網(wǎng)絡(luò)配置、通信配置、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、自控設(shè)計(jì)、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程訪問(wèn)、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試等，對(duì)類似的設(shè)計(jì)有很強(qiáng)實(shí)踐指導(dǎo)意義；2.結(jié)合PLC技術(shù)很好的實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)改良SBR工藝自動(dòng)控制要求，該系統(tǒng)已經(jīng)成功的投入運(yùn)行，至今運(yùn)行良好，可以作為相應(yīng)工程的參考模板。