城市污水处理厂控制

第一篇：城市污水处理厂控制

工业控制系统污水处理厂防雷方案

污水处理厂防雷方案

第一部分、概述

污水处理厂一般位于城市郊区，厂区占地面积较大，并且厂区附近没有高大建筑物，附近较空旷，易遭受雷击。经过我们对现场的实地勘察，须进行实施防雷保护的内容为：

沼气发电厂房顶部排风装置的高度超出了厂房避雷带的保护范围。须增设防直击雷装置。

厂区内监控系统外部摄像头没有防直击雷措施，支撑摄像头的杆塔没有接地。外部摄像头须安装防直击雷装置。

消化池数据处理系统和中控室机房没有防雷电波侵入和雷电感应的措施。 数据处理系统机房包括电源供配电系统和数据信号传输系统。电源供配电系统为市电双路供电，数据信号传输系统采用4-20mA模拟信号线路。

中控室机房位于办公大楼的六楼，电源供配电系统为市电双路供电，闭路电视监控系统信号传输采用同轴电缆，控制信号为485数字信号。

为此，依据系统防雷的设计理论，我们建议进行以下各方面的系统防雷保护：

A. 沼气发电厂房顶部防直击雷保护; B. 厂区内监控系统摄像头防直击雷保护; C. 数据处理系统机房电源系统防雷及电涌保护; D. 中控室机房电源系统防雷及电涌保护;

E. 数据处理系统数据信号传输线路接口防雷及电涌保护; F. 中控室机房视频信号传输线路接口防雷及电涌保护; G. 中控室机房485控制线路接口防雷及电涌保护; H. 机房均压等电位系统的连接。

1 第二部分、防雷保护方案

一、厂区内监控系统的防雷保护

监控系统的防雷保护包括：监控系统摄像头外部防护;监控系统摄像头交流供电系统防雷及电涌保护;监控系统摄像头视频信号传输线路接口防雷及电涌保护;监控系统中控室机房电源系统防雷及电涌保护;监控系统中控室数据传输线路接口防雷及电涌保护。

1、监控系统摄像头外部防护

厂区内有监控摄像头，均未做防直击雷保护，为保护摄像头在距支撑塔3M处建一座高3M的支撑杆并安装一支HD系列优化避雷针。直击雷防护要有合格的地网与避雷针相连接，做10组地电阻≤10Ω的地网。

2、监控系统摄像头交流供电系统防雷及电涌保护

监控系统摄像头供配电系统电源为单相三线制。为此，我们在电源供配电箱内安装HD系列浪涌保护器，对厂区内的动力设备实施一级防雷及电涌保护。

3、监控系统摄像头视频信号传输线路接口防雷及电涌保护

视频信号传输线路为监控系统摄像头至中控室视频信号接收装置的线路，依据视频信号传输线路的技术参数，我们选用黑龙江恒电防雷工程公司公司生产的HD系列过电压保护器，用于高传输速率的接口的过电压保护装置。该抗高频干扰的转换头外壳上有用于连接同轴电缆的BNC或者N连接件。

4、监控系统中控室机房电源系统防雷及电涌保护

中控室机房电源供配电系统电源线是雷电入侵监控设备的重要途径，为此，我们在机房电源入户处实施第一级防雷粗保护，选用HD系列间隙型雷击电流放电器对直击雷进行防护，吸收90%的大能量雷电流，。第二级为中级保护，对雷电流进一步吸收。第三级为细级保护，吸收第一级和第二级变量后的残压。同时第三级还将起到吸收线路上的感性负载和容性负载的“通”“断”引起的浪涌电压及对相电压可能的误输入线电压的保护，最终送给设备一个洁净的电源环境。

5、监控系统中控室数据传输线路接口防雷及电涌保护

监控系统中控室数据传输线路为：视频信号传输线路和485数字信号传输线路两种。

视频信号传输线路为监控系统摄像头至中控室视频信号接收装置的线路，依据视频信号传输线路的技术参数，我们选用HD系列过电压保护器，用于高传输速率的接口的过电压保护装置。该抗高频干扰的转换头外壳上有用于连接同轴电缆的BNC或者N连接件。

485数字信号传输线路为中控室控制信号线路，依据485数字信号传输线路的技术参数，我们选用HD系列快速大功率保护器件，它无感解偶，保护电流高达5KA甚至10KA。

6、监控系统中控室机房均压等电位带

防雷工程技术设计和防雷工程具体实施都是基于执行IEC-1024国际防雷标准要求，设置均压等电位联接的地线系统，从而以将雷过电流泄入大地为最终目的。同时对综合布线系统存在的不规范进行改进和完善。在具体的防护工程实施过程中，将在不同的工作现场分别设置良好的均压等电位联接的地线系统，保证在发生雷击的瞬间，使被保护设备与均压等电位带处于一均压等电位状态。 关于均压等电位带的实施，我们在中控室机房的地板下设机房专用均压等电位地线带，机房UPS供电系统电源插座及信号地均在最近的距离内与均压等电位带相连，避免因设备间电势差而使设备损坏。

二、沼气发电厂的防雷保护

沼气发电厂的防雷保护包括：沼气发电厂厂房外部防护和沼气发电厂动力设备配电系统防雷及电涌保护。

1、沼气发电厂外部防护

经现场勘察，沼气发电厂厂房长约70M，宽约50米，高约20米。屋顶有避雷带。排风管高出避雷带约1～1.5米。根据《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010) 3 的规定，该发电厂应为第一类防雷建筑物。据此，本方案设计在发电厂的屋顶装设独立避雷针。

沼气发电厂房顶的设备高出原有的防雷装置，极易发生雷击，对设备和人员的安全构成隐患，本方案设计在屋顶的中心装设一座高4M的支撑塔并在塔顶安装一台HD系列提前放电型避雷针，该针具有限流作用能有效改变雷电流的放电过程，雷电波型展宽、波头平缓、幅值降低，从而有效抑制和削弱地电位反击。

2、沼气发电厂动力设备配电系统防雷及电涌保护

沼气发电厂外设动力设备等共2处。供配电系统电源为三相五线制。为此，我们在动力设备电源入户处实施防雷保护，选用HD系列加装在动力设备配电箱内。

三、消化池数据处理系统的防雷保护

消化池数据处理系统的防雷保护包括：数据处理系统电源供配电系统防雷及电涌保护和数据信号传输线路接口防雷及电涌保护。

1、消化池数据处理系统电源供配电系统防雷及电涌保护

消化池数据处理系统电源供配电系统电源线是雷电入侵数据处理设备的重要途径，为此，我们在机房电源入户处实施第一级防雷粗保护，选用HD系列间隙型雷击电流放电器对直击雷进行防护，吸收90%的大能量雷电流，。第二级为中级保护，对雷电流进一步吸收。第三级为细级保护，吸收第一级和第二级变量后的残压。同时第三级还将起到吸收线路上的感性负载和容性负载的“通”“断”引起的浪涌电压及对相电压可能的误输入线电压的保护，最终送给设备一个洁净的电源环境。

2、消化池数据处理系统信号传输线路接口防雷及电涌保护

消化池数据处理系统数据信号传输线路为4-20mA模拟信号数据传输线路。 4-20mA模拟信号传输线路为各消化池(罐)顶部流量计和液位仪等传感器至数据处理系统PLC等设备的线路，依据信号传输线路的技术参数，我们选用HD系

4 列过电压保护器，4-20mA模拟信号传输线路为中控室控制信号线路，依据4-20mA模拟信号传输线路的技术参数，我们选用HD系列快速大功率保护器件，它无感解偶，保护电流高达5KA甚至10KA。

3、数据处理系统机房均压等电位带

防雷工程技术设计和防雷工程具体实施都是基于执行IEC-1024国际防雷标准要求，设置均压等电位联接的地线系统，从而以将雷过电流泄入大地为最终目的。同时对综合布线系统存在的不规范进行改进和完善。在具体的防护工程实施过程中，将在不同的工作现场分别设置良好的均压等电位联接的地线系统，保证在发生雷击的瞬间，使被保护设备与均压等电位带处于一均压等电位状态。 关于均压等电位带的实施，我们在中控室机房的地板下设机房专用均压等电位地线带，机房UPS供电系统电源插座及信号地均在最近的距离内与均压等电位带相连，避免因设备间电势差而使设备损坏。

四、厂区内外设照明灯具和动力系统电源供电的防雷保护

厂区内外设照明灯具和动力系统共10处。供配电系统电源为三相五线制。为此，我们在照明灯具和动力系统电源入户处实施防雷保护，选用HD系列加装在配电箱内。

第二篇：重庆市巫山县污水处理厂工程自动控制系统

1 引言

重庆市巫山县位于四川盆地东部，长江三峡库区腹心地带，东北与湖北省神农架国家自然保护区毗邻，西北与重庆市区连壤相依。巫山县城就坐落在长江北岸巫峡西口、大宁河与长江汇合处，其污水排放水体为长江，故建立完善的污水处理系统，是维护长江水系的水质清澈的重要保障。

而污水处理厂的各处理设备分布分散，每个工艺区段相对独立;I/O点中以离散量为主，模拟量为辅;由于这些特点，使其更适宜以PLC为主要控制器的集散式控制方案。本文介绍的就是这样的一套以PLC为主组成的顺控系统。

2 污水处理工艺流程简介

由重庆地区的污水水质状况，及国家对三峡地区污水排放水系的严格控制，结合巫山县的地理条件，经多方论证与方案比较，决定采用Orbal(奥贝尔)氧化沟并辅助化学除磷装置的污水处理工艺。

该厂污水处理过程主要分为机械处理、生化处理、污泥处理三个阶段。现将其工艺流程介绍如下(见图1所示)。

机械处理段——由进水泵提升、粗细格栅拦截漂浮物和悬浮物，再经钟式沉砂池及计量槽进行沉砂处理后，转入生化处理。

Orbal(奥贝尔)氧化沟由三个相对独立的同心圆(椭圆)沟道组成，污水通过淹没式进入口由外沟道进入，然后依次进入中间沟道和内沟道，最后由内沟流出，至二沉池(二沉池来取代中心岛)。进入氧化沟的污水在旋转曝气圆盘的作用下，混合液得到有效的混合、曝气和推流，悬浮有机物在沟内可获得较彻底地降解，并较高程度地实现“同时硝化反硝化”的效果。为了适应出水的高要求，在二沉池的进水处投加铝盐，在二沉池沉淀的同时进行辅助化学除磷，再经过接触池加氯消毒处理，最终经排水管排出。

Orbal(奥贝尔)氧化沟具有延时曝气的特点，悬浮有机物在沟内可获得较彻底地降解，污泥在沟内达到相对好氧稳定，剩余污泥量少，无需厌氧消化，可直接进入污泥浓缩脱水处理过程。二沉池排出的污泥，一部分经回流污泥泵返回外沟，剩余部分污泥经剩余污泥泵送至脱水机房的污泥调节池，再经投泥泵送入带式污泥浓缩脱水系统的处理，最终泥饼装车送至厂外。

通过以上工艺过程的描述，我们可以知道污水处理过程是按一定流程和顺序循环进行的，有其固有的顺序性和周期性。

3 控制系统的设计

控制系统设计目的是对污水处理过程的机械处理阶段、生化处理阶段、污泥处理阶段进行顺序控制，及在故障情况下的紧急停车等一系列处理过程进行全自动PLC控制。

3.1 机械处理段的自动控制系统：

(1)每台格栅前后安装了一台液位差计，PLC根据液位计检测到的水位差值和时间设定，自动控制格栅除污机的运行;当水位差值超过设定值或时间设定值时，自动控制格栅和螺旋输送机按照预先编制的程序运行。

(2)污水提升泵房是全厂的咽喉，一旦出现故障，全厂就得停产，泵的控制至关重要。设在前池的液位计将检测到的水位信号送到控制运算器，PLC根据检测值与设定值的差值来自动控制水泵的运行。当水位升高到预定的水位值时，自动控制水泵按照预先编制的程序依此逐台启动;当水位减低到预定的水位值时，自动控制水泵按预先编制的程序依此逐台关闭。同时累积水泵运行时间，自动轮换水泵，保证水泵累计运行时间均等，并处于在最佳运行状态。当水位降到设定下限水位时，干运转保护起动，自动控制水泵全部停止运行，以保证水泵的安全。

(3)钟式沉砂池由一套变速及调整系统机构控制箱来就地控制，其转盘的转速和高度均可根据除砂效率和有机物分离效率的要求，哪个更高而定来进行调整。另外进出水口及池中水位可视需要去除的砂粒的粒径而定。沉砂池系统各设备的运行状态及故障信号送至中控室去显示监控。

(4)为了提高污水处理厂的工作效率和运转管理水平，正确掌握处理污水量及动力消耗，反映运行成本，在沉砂池后设置了巴式计量槽。每个计量槽安装超声波流量计一台、温度计和PH计一台，将信息输入计算机，对全厂污水进行连续监测。

3.2 生化处理段的自动控制系统：

Orbal(奥贝尔)氧化沟的运行控制：我们在外沟、中沟、内沟各设置1台溶解氧测量仪表，将仪表检测到的溶氧仪测量值送至现场PLC控制子站，PLC根据氧化沟中的溶解氧含量，按照预先已编制好的程序(为保证氧化沟内流速均匀;所预先编制的动作顺序)，自动控制转碟的运转台数和运行时间;以满足外、中、内沟的溶氧值稳定在生化反应的设定值。在外沟，因所需溶氧值较低，溶氧仪将不能工作在其测量范围的精确量程内，检测值的误差较大，为此在外沟另设有一台氧化-还原电位计，用来校正被监控参数的测量。同时，还可调节氧化沟的出水堰板，以改变转碟浸没水深来增减空气曝气量，既保证了氧化沟生物处理过程的稳定又节约了能源。

根据以往的Orbal(奥贝尔)氧化沟的运行情况，在编制氧化沟的运行控制程序时，还需注意三点：一，考虑水中溶解氧的变化速率，避免控制系统的不稳定，需设置溶解氧的控制死区;二，为避免转碟的控制不稳定，在程序中设置转碟的时间死区，在此时间内转碟不可启停;三，为了平衡转碟的工作时间，应开转碟和应停转碟要符合先开先停、先停先开的原则，目的是减少转碟电机的损耗，达到节能的要求。

另外，在中沟我们还设置了混合液浓度检测仪表，在外沟设置了检测液位的超声波液位计。以加强对氧化沟生物反应情况的监控。

3.3 污泥沉淀浓缩处理段的自动控制系统：

(1)在污泥浓缩加药系统，我们根据容积比设置了一套自动控制配药系统(见图2)。

加药系统按照预先编制的程序运行，定时加药、配水及搅拌。首先进行药液的配置控制，由PLC根据所确定的容积比去自动控制除磷药剂原液与稀释水的投加量，配制成所需浓度的除磷药剂;在配药罐上还设有超声波液位计，液位信号送至PLC，当药液量和水量比例满足配比要求，配药过程结束后，PLC自动控制打开配药罐出口的电动球阀，进入加药阶段。除磷药剂的投加量，由PLC控制计量泵去完成。

(2)脱水机房设带式脱水机及全部附属装置。负责脱水、加药、进泥、出泥、反冲洗等设备的连锁控制，整套脱水系统按照预先编制的程序运行，PLC负责对各设备的运行情况进行监控及连锁保护。

4 控制系统的实现 4.1 系统硬件构成

PLC控制系统由工艺过程监控系统、通讯系统、可编程序控制器及检测仪表组成。采用分布式计算机集散控制系统，实现对全厂的工艺流程进行分散控制、集中管理。控制系统采用了过程监控级(即中央监控站-主站)和现场控制级(即两个智能子站—PLC站)的两层结构，划分为中央控制室、第一分控室、第二分控室三个区域。

过程监控级设在中央控制室(主站)内，由两台工控机、两台打印机和通讯卡等组成工程师站、操作员站及数据通讯系统。操作员站

是操作员用以完成对整个污水处理厂进行实时监控功能的岗位，负责对全厂的工况进行监控和管理调度，可对每个智能子站中的设备进行 操作，但在同一时间内只允许一个站操作同一个设备;工程师站可以实现在线控制系统的编程及各种参数的设定与修改等任务;数据通讯系统则用来提供或接受工业过程的实时信息及与上级管理站的通讯等任务。

现场控制级为两个智能子站，分别设置在两个分控室内，由PLC控制器、I/O处理单元及现场检测仪表组成，用以完成数据采集、处理等功能，负责对污水处理厂各个反应处理阶段进行就地分散控制，分站的操作权限由主站来分配。两个智能子站和主站通过现场通讯总 线相连(PLC控制系统的结构配置如图3所示)。

PLC选用的是施耐德公司的PREMIUM可编程序控制器，它具有模拟量、开关量的采集处理和计算功能以及逻辑控制、计时比较等顺序控制功能，并且具有集成的批处理功能和高速数据通讯网，以满足连锁控制的快速响应的要求。

根据本系统的要求，我们选用以下设备(详见表1) ：

4.2系统软件

PREMIUM PLC控制系统软件为两部分。 4.2.1监控级应用软件

监控级应用软件为Monitor Pro监控软件。具有实时数据库、趋势和实时图表、模拟画面、报警管理、数据库巡航等功能，监控软件采用全汉化界面，设计有工艺流程图、各工艺单元流程图、趋势图、报表、报警、各种电量参数图、各种设备的操作和参数设定画面。操作员通过菜单命令或鼠标点击，可浏览所有工艺过程画面，显示当前状态并按顺序记录、输出;能完成各类数据的记录、存盘、报警，处理打印各种生产报表、曲线图和站图表(显示出泵/阀的状态，提供最重要的检测值和报警)，以及对各阶段的反应时间和给定值的调整等。同时，全厂所有可操作的设备均可由操作员在工作站上通过鼠标和权限进行遥控操作，完成生产指挥调度过程。

由于污水处理厂自控系统需要经过长期运行，获得经验数据，然后重新调整控制系统。所以各种可能需要调整的参数均可在上位机进行设定，如回流污泥泵、剩余污泥泵的工作时间，溶解氧的控制死区，转碟工作的时间死区等。这样，操作人员可以随时根据现场情况调整控制参数，优化工艺的运行效果。 4.2.2编程工具软件：

PLC编程工具为PL7 Pro，该软件可在WINDOWS系列操作系统上运行，采用图形编程界面，具有梯形图(LD)和功能块图(DFB)指令表(IL)及结构化文本语言等多种编程语言可供编程人员编程时使用。可对I/O设备进行 组态和参数化，能对任何连接到控制总线的节点进行测试和启动，可在线修改系统中任一点 的用户程序。并包括先进的系统诊断能力、过程诊断工具和远程维护等。

污水处理厂控制程序流程图见图4所示。

5 PREMIUM PLC 控制系统的功能和工作状态

为了确保在PLC系统意外情况下污水处理的顺利进行，我们配备了自控、手控两套装置，各工艺参数的显示信号分别经计算机和就地常规仪表显示，这样当计算机由于某种原因产生故障或设备检修维护时，可以手动操作。

5.1 手动状态(MAN)

在刚开始初试阶段，系统尚未稳定之前，可以使用手动操作，用鼠标直接遥控现场工艺操作。

考虑到现场调试和全自动运行时故障处理的需要，设计的手动控制程序，可以对机械处理段、生化处理段及污泥浓缩处理段各个反应阶段实现手动控制，各工艺根据状态转移条件转移，中途可退出状态。在需要关闭整个控制系统时，还可在现场对重要的部分单元进行手工操作。

5.2 自动状态(AUTO)

当工艺处理过程由不稳定运行转为稳定运行，工艺参数达到工艺要求时，将系统由手动切换为自动状态。整个系统完全由PLC可编程控制器来自动控制。无论由A/M、M/A，偏差是否为零，切换过程都是无扰动的，调节输出决不会发生突变。

5.3 自诊断

过程诊断、实时时钟，状态和故障显示报警。当设备发生故障时，上位机画面对应设备有红灯闪烁，直至故障消除。报警内容加入报警数据库，并在报警画面显示;报警信息可通过打印机打印;通过报警画面可以查询全部历 史故障情况。

6 结束语

该污水处理厂所设计的控制系统具有以下特点：

(1)该厂采用的Orbal(奥贝尔)氧化沟污水处理工艺流程简单，构筑物及机械设备少，控制系统所选用的PREMIUM PLC可编程控制系统可靠性高，运行管理很方便，为设备安全稳定地运行提供了更好的保障。

(2)考虑到该厂还将实施二期工程，控制

系统的设计在控制网络和可扩展性方面予以了较强的能力，选用的PLC控制器为完全模块化，配置灵活，扩展方便，易于升级。PREMIUM PLC系统还具有标准的总线系统接口，用现场总线可实现PLC与上位机之间的数据通讯，上位机还可以通过以态网与公司管理级及调度室实现远程数据传输。

参考文献：

[1]孙慧修. 《排水工程》. 北京：中国建筑工业出版社, 2002.1 [2]白焰等. 《分散控制系统与现场总线控制系统》. 北京：中国电力工业出版社, 2001.3 [3]施耐德电气公司. Modicon TSX Premium 系列手册[M] .北京：Schneider Electric China, 2001 [4]施耐德电气公司. Modicon TSX Premium 自动化平台[M] .北京：Schneider Electric China, 2001

作者简介：

李文华，自动化仪表工程师。1983年毕业于南京师范大学动力分院自动化专业，毕业后在化工设计研究院从事十几年自控设计，曾在《工业仪表与自动化装置》发表题为《工业燃煤锅炉微机节能控制系统分析与设计》;在《工业水处理》发表题为《SIMATIC S7 300控 制系统在工业水处理药剂生产中的设计及应用》。现在天津市市政工程设计研究院给排水一

第三篇：怀柔污水处理厂自动化控制系统改造方案(北京金控)

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北京市怀柔污水处理厂自动控制系统改造方案

一、概述

怀柔区污水处理厂

一、二期共计日处理量5万吨，再生水处理量5万吨，污水处理工艺采用A/A/O工艺，再生水处理采用某公司的MBR膜工艺，整体工艺运行良好。由于历史原因，污水处理自控系统与再生水处理自控系统独立运行，互不影响，但系统结构不完善，数据采集不全面，给用户的使用带来一些不便，本次系统改造即是针对系统中存在的问题进行改造。

二、实际情况分析

1、污水处理系统 1.1简介

污水处理自控系统(以下称“污水系统”)由某公司负责集成，主要采用施耐德品牌的设备，PLC采用Primium系列，共7个PLC分站，通讯方式采用总线通讯，上位软件采用AB公司的RSView组态软件，I/O点数约2000点，原系统结构图如下：

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1.2系统存在的问题

(1)通讯方式落后

由于污水系统建立较早，采用了较早的CANopen总线通讯方式。该方式相比于施耐德公司MODBUS TCP/IP以太网方式具有通讯速度慢、可靠性低、拓扑结构落后等缺点。特别需要注意的是，作为总线通讯的主干线路，如果发生断路，则该断点之后的总线通路上的所有数据将无法与主站进行通讯，主站将无法对这部分子站中的设备进行监测和控制，直接影响到正常生产。

(2)PLC与上位软件不配套

PLC采用了法国施耐德公司的产品，上位软件采用了美国罗克韦尔公司的产品，就使得他们的通讯不能采用任何一方的特有方式，不利于两种产品之间的稳定通讯，不利于日后的扩展。

2、再生水系统 2.1简介

再生水MBR处理自控系统(以下称“MBR系统”)由某公司负责集成，主要采用西门子品牌的设备，PLC采用S7-300系列，共3个PLC分站，采用TCP/IP光纤以太网通讯方式，上位软件采用Wincc组态软件，I/O点数约1000点，原系统结构图如下： 北京金控自动化技术有限公司

2.2系统存在的问题

(1)数据采集不完善

MBR系统没有将现场的所有设备信号采集到上位监控系统中，因此，对一些重要设备的监控不及时、不准确，数据不完善，并且不能实现远程控制，操作不方便，给运营管理人员造成工作上的不便。

(2)网络拓扑结构不合理

MBR系统采用了光纤以太网方式进行通讯，网络拓扑结构采用了星型连接，虽然问题没有污水系统的严重，但是，如果中控室与现场通讯的主光纤断路的话，中心控制室就无法与现场PLC进行通讯，无法对现场设备进行监测和控制。

作为该污水处理厂的整个自控系统来说，可以总结成以下两点：(1)自控设备先进，工艺运行良好;(2)自控系统没有合理组合，品牌太多，造成系统不兼容，扩展性差，使用不方便。

由于污水和MBR的自控系统采用了法国施耐德、德国西门子、美国罗克韦尔三个不同品牌的PLC和组态软件，并且互不兼容，通北京金控自动化技术有限公司

讯方式不同，因此，两套系统不可能在现有平台基础上进行合并或整合，只能分开使用，使用上不方便，也为将来污水处理厂的扩建升级留下了隐患，也成为本次改造工作的重点。

三、改造方案

随着技术的创新和不断发展，污水处理厂的自控系统发挥了越来越重要的作用，管控一体化技术不断在污水处理厂实现和发展。光纤以太环网技术已经成为主流，具有速度快，扩展性好，兼容性好等优点，下图为目前较为典型的某厂自控系统结构图。虽然目前该污水处理厂还达不到此案例中的先进程度，但可以据此结构确定未来改造或扩建方向。

1、改造原则

根据自控技术的发展趋势和该污水处理厂自控系统的现状，我们北京金控自动化技术有限公司

确定以下改造原则：

(1)坚持主干，丰富枝叶 (2)统一平台，易于扩展 (3)立足现实，完善创新

2、改造方案

根据该污水处理厂的实际情况和我们在自控领域的专业经验，我们认为，解决目前的问题仍然需要依靠现有底层PLC系统，对底层PLC及其通讯方式不进行大的改造，以保持现有设备的良好运行，待日后合适的机会可以再次进行改造。系统结果图如下：

在具体实施方面，我们提出，分三步对该污水处理厂自控系统进行改造。

(1)第一步——基础改造

/基础改造主要解决现场PLC数据采集准确性和全面性问题，按点检查，重新编制程序，画出准确竣工图，具体包括：

①对照图纸，检查MBR系统的PLC点是否连接，是否与图纸一北京金控自动化技术有限公司

致，不一致的情况下进行修正，在原竣工图上进行准确标记。

②将MBR系统PLC系统中包括故障、运行、自动和仪表信号在内的所有信号采集到中控室监控计算机，对不完善的数据点重新编制PLC程序和上位软件程序，实现报警信号报表、实时数据、历史数据报表和数据存储;

③改变原系统网络采用的星型拓扑结构，增加两条光纤，使其成为光纤环网，以增加该系统的可靠性。

④在中控室监控计算机实现MBR系统中的设备启动/停止等远程控制;

⑤检查污水系统的PLC点的连接情况，与原竣工图进行核对，对不一致的地方在原图上进行准确标记;

工作流程： 北京金控自动化技术有限公司

进厂收集整理竣工资料备份原工控机系统读取并备份原上位软件读取并备份3个现场PLC程序校对竣工资料与实际情况否是否一致现场重新校对、整理、定义是PLC程序中添加变量、编程在上位监控软件中添加变量上位监控软件画面修改、增加、制作通讯测试检查验收 经过基础改造，使MBR系统和污水系统的图纸描述准确，资料齐全，以便于未来进行扩建和检修等，同时，核对MBR系统中的数北京金控自动化技术有限公司

据点，对PLC编制控制程序，在上位监控软件中实现远程控制。

(2)第二步——整合改造

从业主单位的长远利益考虑，注重于系统的整合改造，使改造后的系统具有完整性，并且兼容性良好，便于以后扩建工程的扩展。主要增加至少一台高性能工控机和一台数据服务器，增加一套第三方监控软件KingTrol SCADA，在此基础上对上位监控系统重新设计、集成。改造后的系统具有以下功能和特点：

①污水与MBR系统合并，在同一台监控主机上对所有PLC分站进行监控;

②所有设备可实现中控室远程控制，便于全过程控制和流程优化;

③故障报警信号具有全面、良好、完整的显示和记录; ④仪表信号实时数据和历史数据存储和查询，采用数据库存储。 工作流程： 北京金控自动化技术有限公司

进厂收集整理竣工资料备份原两台工控机系统读取并备份原两台上位软件读取并备份8个现场PLC程序校对竣工资料与实际情况否是否一致现场重新校对、整理、定义是再生水系统PLC程序中添加变量、编程污水系统PLC读取变量设计、集成上位系统通讯测试检查验收 北京金控自动化技术有限公司

经过整合改造，污水系统和MBR系统在统一的监控平台进行监测、控制和管理，数据采集全面、存储完善、查询方便、操作简单。

(3)第三步——信息化建设

根据目前国际国内污水处理厂建设的发展趋势和业主单位的管理需要，以完善的自控系统为基础，进行污水处理厂信息化建设，实现管控一体化成为本次工作的又一个重点。根据与业主单位的沟通，主要实现以下功能：

①电能管理。将配电中心的电力数据与现有系统进行通讯和存储，以车间为单位，可对每个车间以日或月为查询统计条件，分别进行电能监测和成本核算，为管理者的优化调度管理及绩效考核提供参考。

②成本分析。对全厂的电费和药剂费进行统计和分析，形成全厂的运营管理成本分析系统，并且与水量结合分析，对单位污水处理成本进行监控和管理，为管理者调度、全过程优化运行、节能降耗提供参考，切实降低企业运营成本。

③数据仓库。为便于长时间、大容量存储运行数据，必须建立全厂的实时数据仓库，采用企业版SQLSever实时数据库软件和IBM服务器相结合的方式。通过建立数据仓库，对报表进行全面改进，改变以往表格形式的报表，全部采用趋势图、柱状图、饼图等直观的、便于分析的方式进行汇总，方便管理者进行查阅。

④WEB访问与管理、网站建设。为提高污水处理厂的管理效率，提高信息化水平，为管理系统建立一个网站，设置WEB远程访问与北京金控自动化技术有限公司

管理的功能，便于管理者进行远程管理，随时随地掌握污水厂的运行情况。同时，不同车间单位(例如化验室)可随时通过站点将管理数据统一到同一个数据平台上，方便管理者进行实时管理和调度。 总结

通过北京金控自动化技术有限公司对怀柔区污水处理厂的改造，彻底解决了原有系统的问题，改变了其厂污水处理系统与再生水系统长期独立运行，无法融合的局面，从而大大提高了企业的自动化管理水平，尤其是信息化系统改造，全面提升了也得管控水平，通过这次改造，达到了提升管理水平，节能降耗的目的。

第四篇：自动控制系统在污水处理行业的应用

摘 要：以保定市银锭庄污水处理厂一期工程为背景，介绍了自动控制系统在城市污水处理工程中的组成及重大作用，并说明了该系统在实际工作中的可行

性。

关键词：污水处理;PLC;自动控制系统;SCADA

1 概 况

随着工业自动化技术的飞速发展和产品价格的不断降低，PLC(Programmable Logic Controller)技术和SCADA(Supervision Control and DataAcquisition)系统的应用范围和应用规模越来越大，大大加快了我国工业自动化的进程。近年来，随着中央和各级地方政府对城市基础设施建设和环境保护的高度重视，城市污水处理工程的建设正以前所未有的速度发展，决策人员、工程技术人员和运行管理人员所共同关注的一个方面就是怎样提高和保证这些工程设施的功能、效率和管理水平，所以创建适合自己的自动控制系统，使污水处理工艺流程按最优设

计方案运行，就显得尤为重要。

2 自动控制系统在污水处理行业中的实例

保定市银锭庄污水处理厂一期工程设计排水量80 000 t/d，总变化系数KX=1.3，其中生活污水占65%，工业污水占35%，采用带前置厌氧段普通活性

污泥工艺。工艺流程如图1所示。

进水水质设计为：COD≤330

保定市银锭庄污水处理厂一期工程自动控制系统采用集散式测控管理系统，控制系统采用PLC+PC的监控方式，设置一个中央控制室和4个PLC现场控制站，分为管理层(中控室操作员站)、控制层(PLC控制站)和执行层(现场测量仪表)。中央控制室与现场之间通过Sattbus总线形式通讯。

图1 工艺流程图就地控制时PLC只能监测设备的运行状态，由现场工作人员手动操作设备;在自动状态下，中央控制室还具有自动(Auto)与手动(Manual)两种控制方式：当处于Auto方式时，机器设备完全由中央控制室计算机按程序设计要求控制，而中央控制室只能监测设备的运行状态，此时使用的控制方法是PID(比例微分积分控制)调节，其数学表达式为：

其中：ΔP为调节器的输出变化量; Kp为调节器的放大倍数; e为调节器的输入，即偏差;

Ti为积分时间;

Td为微分时间。

当处于Mannal控制方式时，中央控制室人员可以通过SCADA系统远程监控设备的运行，并通过计算机向机器设备发送指令。所用PLC均采用芬兰Alaflaf公司生产的系列PLC，配置有开放式的网络通信平台，支持串行通信、现场总线

通信。

分布控制系统示意图如图2所示。

2.1 中央控制室

随着4C技术(computer，control，communication，CRT)及监控软件的发展，使用上位机监控管理系统已成为大中型控制系统的流行趋势，以PC机作为上位机应用于控制系统中能提供一种良好的人机界面，减轻操作人员的负担，提高管理水平。本控制系统设有一个中央控制室，属于管理层。内有一面模拟屏和2台计算机操作员站。模拟屏可显示全厂的工艺流程及主要控制参数以及全厂的设备运行状态;2台计算机操作员站操作系统为UNIX，组态软件为Sattgraph1200。2台计算机操作员站互为备用，他们均可各自独立完成整个工艺过程的监控。操作员站具有以下功能：

(1)显示工程设备的运行状态，显示工艺流程的动态参数，显示相关参数

的趋势、历史数据及历史记录。

(2)打印过程回路控制的参数给定值、报警记录和班报表等。

(3)报警设有优先级管理，任意管理均在屏幕上显示。

(4)在操作过程中，设有启动、停止和选择等软手动操作功能。

(5)实现编程、组态和修改等，操作员站装有功能强大的上位软件，以便

能方便、直观地组态和编程。

组态软件以UNIX操作系统为平台，用来操作图形、监控画面和图形内部管理。驱动程序用来构造和生成操作员站监控系统，提供了集数据采集、数据处理、流程控制、报警和报表打印等功能于一体的系统操作工具。图形界面包括2大部分：主画面和各个工艺阶段和报表、报警的分画面。主画面有全厂的所有厂房、设施设备和管道流向，分别用不同的颜色和形状表示，用来展示全部的工艺流程。分画面用来显示各个工艺阶段的详细参数和测量值，远程控制也需要进入到分画面进行操作。报表分画面用于打印和输出各个时段各个设备的历史数据，报警分画面用于设置报警级别、显示报警原因等用途。

2.2 PLC控制站

污水处理过程的共同特点是开关量多，模拟量少，以逻辑控制为主，闭环控制为辅。本控制系统根据工艺流程和生产控制要求及现场位置情况，设有4个现场控制站，包括进水泵房及马达控制中心、鼓风机房和脱水机房现场控制站。进水泵房和脱水机房及鼓风机房配有PLC操作员终端，可监视并控制PLC的运行状态和显示状态，代替常规设备如按钮、信号灯、数显表，并具有报警功能。每个PLC均由电源、处理器、接口、输入输出模块和通讯模块组成，他们之间通过Sattbus总线连接，每个PLC均采用相同的编程方法，有利于程序的编写和扩展。PLC工作方式为循环法，即每个周期扫描输入端口一次，读入输入模拟量和数字量，存入程序制定的存储单元;按照程序设计对每个模块进行检查，如发现错误，则运行相应的错误管理程序并报警;如各个单元正常，则通过输出模块管理各个设备的工作状态，控制机器运行。同时对这个周期的输入输出数据进行保存，通过Sattbus总线传递到上位机，进行数据曲线显示和报表打印。

2.3 现场测量仪表

污水处理厂的主要测量仪表有流量计、液位计、PH计、悬浮物浓度计、温度计、压力计、溶解氧计和取样器等。其中流量计按测量物分为气体流量计和液体流量计，按工作原理分为热传递流量计和电磁流量计，分别用于测量鼓风机输出的气体流量和管道污水

39和污泥的流量。液位计用于测量积水池和出水口的液位，量程为0～10 m;PH计用于测量进水和曝气池溶液的酸碱度。由于曝气池是整个污水处理工艺的核心，所以曝气池中的测量仪表作用非常重要，直接关系到污水处理质量。其中溶解氧计测量曝气池中污水的含氧量和曝气池中的微生物生存环境息息相关，必须控制在一个适合微生物生存的范围。溶解氧计将测得的数据传递到控制鼓风机的Oxygard系统，和系统设定值比较，根据差值由系统自动调整鼓风机的出风电磁阀门，控制鼓风量，防止曝气不足或曝气过量。悬浮物浓度计测量曝气池中污水的污泥浓度，传感器将水中的光线转换为电信号，变送器将电信号转换成4～20 mA标准信号，传递到Oxygard系统，经PID环节运算，再输出4～20 mA标准信号，控制鼓风量。曝气池阶段还有温度计和氧化还原电位计等，也十分重要，测量和控制原理大体和溶解氧计与悬浮物浓度计相同。所有的现场测量仪表的测量值都及时传送到中控室计算机操作员站，显示到

界面上。

3 结 语

保定市银锭庄污水处理厂一期工程从建成运行到现在已经7年了，其自动控制系统运行良好，控制效果显著，达到了设计要求。由于其具有设计简单、投资少、控制效果好、易维护等优点，很适合中小型污水处理厂采用。

参考文献

[1] 胡寿松.自动控制原理[M].北京：科学出版社，2001.

[2] 侯志林.过程控制与自动化仪表[M].北京：机械工业出版社，1999. [3] 王洪臣.城市污水处理厂运行控制与维护管理[M].北京：科学出版社，1997.

第五篇：城市污水处理厂

生活污水处理厂

见 习 报 告

1

目 录

一、见习目的

二、见习要求

三、见习经过

四、见习地点

五、见习形式

六、见习内容

1、污水处理厂概况

2、污水处理厂平面图

3、污水处理厂工艺

4、工艺流程图及介绍

七、见习中遇到的问题

八、见习总结

九、见习历程

一、 见习目的

1、通过对污水处理厂的参观，了解理论知识与实际存在的差距提高观察问题、分析问题的能力。

2、通过见习，明确自身专业特点，深入掌握专业知识。

3、理解和掌握BAF曝气生物滤池这种城市污水的处理工艺。

4、通过见习，学到课本以外的专业知识，进一步了解环境保护工作的实际。为以后在将所学知识运用到实际、理论联系实际打下坚实的基础。

二、见习要求

1、 见习注意安全，要有集体观念，遵守组织纪律，不得擅自离开队伍。

2、专心听取有关人士的讲解，不懂就问，见习结束之后仔细完成见习报告。

三、见习经过

20

13、

11、16

7:40 西华师范大学正大门集合

8:00 上车前往污水处理厂

9:20 到达污水处理厂，集合之后厂长带着参观

10:30 参观完毕，集体回宾馆，然后安排住宿，自由活动

四、见习地点

阆中市金沙污水处理厂

五、见习形式

厂长带领同学们边参观边讲解，解答同学们问题的疑问，拍照。

六、见习内容

1、污水处理厂概况

阆中市金沙污水处理厂有限责任公司于2002年12月省发改委川计投资【2002】1045号文批准立项，2004年11月开工建设，2007年10月投入试运行，采用BAF曝气生物滤池法，处理阆中市城区的所有生活污水，设计日处理生活污水3万吨，出水水质达到国家一级B标标准，COD≤60 mg/L，BOD5≤20mg/L,SS≤20 mg/L。 2009年7月由市人民政府将其收回，交市供排水公司经营管理， 并成立国有独资的阆中市金沙污水处理有限责任公司。

2、污水处理厂平面图

3、污水处理厂工艺

工艺：曝气生物滤池(BAF)

曝气生物滤池是80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜法污水处理工艺。该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX(有害物质)的作用。

优点：有机负荷高、占地面积小(是普通活性污泥法的1/3)、投资少(节约30%)、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高、出水水质好。

缺点：对进水SS要求较严(一般要求SS≤100mg/L，最好SS≤60mg/L)，因此对进水需要进行预处理。同时，它的反冲洗水量、水头损失都较大。

4、工艺流程图及介绍

①进(出)口在线监测

进口：监测城市生活污水水质状况 氨氮：18.77mg/l 出口：对出水水质进行监测 氨氮：6.42mg/l CODcr：29.6mg/l ②粗格栅

处理厂的第一个处理单元，通常设置在处理厂各处理构筑物之前。由一组平行的金属栅条制成，栅条间形成缝隙。截留效率取决于栅条缝隙。

作用：污水通过干管收集，流经粗格栅，去除污水中的粗大物质，保护处理厂的机械设备(特别是泵)并防止管道赌塞。 ③厂内加压提升泵站

提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程

过程中流过 ，从而达到污水的净化。

6 ④细格栅

将污水中的细小悬浮物、漂浮物等截留在格栅上出去，可除去2.0mm的污染物。 ⑤旋流沉砂池

旋流沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速、加速沙粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置。

特点：旋流式沉砂池(钟氏)具有占地省、除砂效率高、操作环境好、设备运行可靠等特点，但对水量的变化有较严格的适用范围，对细格栅的运行效果要求较高。 ⑥斜管沉淀池

加药反应区域(主要加铝盐)。加药分解污水中的大分子， 污水一部分通过超细格栅(小的微粒进一步过滤)，一部分进入浓缩池。 优点：a、利用了层流原理，提高了沉淀池的处理能力;

b、缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间; c、增加了沉淀池的沉淀面积，从而提高了处理效率。

⑦曝气生物滤池(采用的鼓风曝气)

一级曝气，泡多、磷过高(脱氮除磷效果差，达不到处理标准)，经过反冲洗，把杂质再次冲散，回到沉淀池(不用格栅)再处理。 每天冲洗一次，每次1小时左右。

二级曝气，含P高。供氧、细菌生活，吞噬有机物。反冲洗每两天一次。

7 曝气生物滤池构造图：

⑧二氧化氯生产车间(消毒车间)

使用二氧化氯消毒，使其产生氯气，杀灭某些细菌 ⑨浓缩池

初步降低废水污泥含水率的废水处理构筑物。浓缩的目的是减少污泥体积，便于后续处理 ⑩污泥脱水机房

浓缩污泥、脱水、加药、加压，进入垃圾填埋场。

现使用带式脱泥压滤机，只符合含水率在80%内，正在改建为版式污水脱泥机，含水率在60%以内。

七、见习中遇到的问题

在此次见习中，同学们虽然很积极的听取讲解，对自己不懂的方面提出疑问，但是，由于各方面原因，有的时候不能听见有关工艺的讲解，有的时候讲解不够详细，同学们似懂非懂。

八、见习总结

对阆中市生活污水处理厂的参观以及厂长讲解，让我对污水处理厂的流程以及有关BAF工艺流程有了一定的了解，同时也让我学习到了污水处理的一个完整的工艺流程，从中了解了更多关于污水处理工艺的知识。在厂长给我们讲解时，自己还有很多地方不能理解，明白了自己知识储备的不足，也意识到我们在学习中不能仅仅学习理论，也要注重实际， 但是理论是实际的基础，只有掌握好了理论知识才能更好地与实际结合。

城市污水处理厂建设作为城市水污染防治的主要基础设施，所以作为城市污水处理厂建设前期筹备阶段的厂址选择非常关键，它关系着整个污水处理工程建设的方案合理性，选址时有必要综合考虑当地规划、环境保护、处理工艺以及总投资费用等影响因素，确定最优化厂址。

九、见习历程 格栅

9 反冲洗水池

曝气池