自动化控制系统在城市生活污水处理中的应用及改造

2022-09-10

城市生活污水是城市发展过程中产物, 早期城市生活污水处理主污水收集系统排放到附近下游水体之中, 利用水体稀释以及水体自净作用来进行简单处理, 我国国民经济迅猛发展, 城市规模不断扩大, 人口数目增长迅速, 随之而来是城市生活污水水量不断加大, 水质也越来越复杂, 仅仅依靠稀释及水体自净作用处理过污水已经无法满足达标排放要求, 会对下游水体产生较大污染和影响。这种情况下, 我们就不不采取措施加大对城市生活污水处理力度, 以改善不断恶化水环境污染趋势。

城市污水处理厂管理方面, 早期主由技术人员现场检测、调试, 处理厂处理构筑物较多, 需要进行实时检测项目指标多而复杂, 例如:进出水p H值、进水流量、曝气池溶解氧量等等, 如要对这些指标逐一实时检测, 无疑会耗费大量人力物力。随之我国工业化进程迅速发展, 自动控制系统渐渐应用到污水处理工艺过程监测过程当中, 取了相当好效果, 既节省了人力资源又节约了能源, 有着广阔发展前景。近年来, 各相继利用外资建设了一批城市污水处理厂, 将先进工艺及设备引进国内, 提高工艺设备技术水平同时, 控制系统和管理水平也有了很大提高。结束了污水处理全部用人工或简单电器控制落后局面。

发达国家二级处理普及以后投入大量资金和科研力量加强污水处理设施监测、运行和管理, 实现了计算机控制、报警、计算和瞬时记录。美国20世纪70年代中期开始实现污水处理厂自动控制, 目前主要污水处理厂已实现了工艺流程中主要参数自动测试和控制。80年代以来美国召开了两次水处理仪器和自动化国际学术会议, 会上发表数百篇论文反映出水处理自动化已发展到实用水平[1]。与国外相比, 我国污水处理自动化控制起步较晚, 进入90年代以后污水处理厂才开始引入自动控制系统, 但多是直接引进国外成套自控设备, 国产自动控制系统污水处理厂应用很少。

1 瀍东污水处理厂简介

我厂规划占地面积24公顷。建设规模日处理污水20万吨。主要处理洛阳市西工区、老城区、瀍河区的工业和生活污水。污水处理工艺采用改良连续环形生物池活性污泥法二级生化处理工艺, 污泥脱水采用离心浓缩脱水机方案, 并设置污污泥厌氧消化处理。主要构筑物包括污水提升泵站、曝气沉砂池、环形系列化池、污泥浓缩脱水机房、综合楼等。处理后的水质可达到国家《GB8978-1998》的一级排放标准, 使洛河、瀍河达到地面水体环境规划Ⅲ类水体的要求, 并对黄河水质的改善起到积极作用。

我厂采用自动化控制系统主要包括以下几个部分:中央控制室监控设备, 可编程控制器) PLC) 部分——Control Logix5000系列大型PLC, 生产过程的监测和自动控制系统;生产管理计算机网络系统;检测仪表部分, 避雷部分, 全厂CCTV电视监控系统。自动化系统可以实现生产现场的无人值守和全厂微机化管理, 为具有先进水平的现代化污水处理企业提供一个生产控制和管理的信息交流处理平台。

我厂所采用的污水处理自动化控制系统借鉴了罗克韦尔自动化有限公司先进的计算机软、硬件技术, 控制理论及算法, 实现了污水处理全过程自动智能控制, 节省了人力资源, 能够及时、准确地反映工艺过程中各个工艺参数的变化情况, 并通过声光报警, 数据溢出时自动暂停设备等方式提醒工作人员根据参数变化及时做出调整对策, 保证整套处理过程长期稳定、高效地运行。

2 但是在两者相结合的过程中仍然存在许多问题, 我厂主要问题

泥沙量含量大、季节等因素变化造成数据不稳定与控制存滞后问题。

洛阳水质问题:洛阳水质泥沙量偏高, 而且水质随季节变化大, 因此溶解氧监测一直不稳定, 影响数据采集和控制。

控制滞后:好氧池中DO来控制鼓风机曝气风量, 生化处理系统本身是处于动态平衡当中, 操作人员线实时监测发现DO偏低) 或偏高) , 并调节鼓风机叶轮转速来实现增加) 或减少) 曝气量, 此过程中, DO值监测与鼓风机风量调节之间滞后可能会导致鼓风机无法准确好氧池中实际溶解氧浓度来提供曝气量。

解决办法:结合上述问题, 利用Control Logix系统、VB、ACCESS数据分析、电气自动化设计综合解决上述问题。

Control Logix系统不同于传统的PLC, 它是以先进的系统构建理念, 高性能的硬件, 以及功能强大的软件而组成的一个可实现多种性质控制任务的复杂多任务控制平台。Control Logix系统是Rockwell最新推出的控制平台, 它提供了单一的集成化控制架构, 能够实现离散、传动、运动、过程控制任务。系统结构以三层网络为构架, 以Control Logix控制器为核心, 配以功能强大的RSLogix5000软件, 以及相关的网络组态软件RSLinxs。它提供了通用的控制工具、软件环境, 以及跨平台的通讯支持。

洛阳水质含沙量偏高, 影响溶解氧分析仪的采集, 而且, 季节的变化和温差的变化直接影响到采集的稳定性, 生物池内因为有少许的杂物有时候会缠住溶解氧采集器的取样杯, 造成数据值严重失真, 我们通过在DO仪器连接固定杆上设计加装自动上下提动装置通过表定制自动进行提升动作从而抖动掉取样杯上的杂物, 我们通过Control Logix信息网络平台采集数据, 并且通过ACCESS数据库分析每个季节和温度造成溶解氧的变化曲线, 跟踪数据并且科学分析数据, 总结出每个季节、24小时内数据变化曲线, 从而合理有效、降低生产成本来调节鼓风机叶轮转速来实现增加) 或减少) 曝气量。

3 结语

现今我国污水处理厂多是采用国外进口设备与控制系统, 但是国外进口设备很多情况下不能完全的适应中国各地区水质情况, 并且价格高, 维护困难。目前我国国产线分析测定仪器设备还不能达到精度要求, 进行我国自主研发设计制造自动化控制系统, 并提高仪器设备测量精度和质量, 降低维护费用, 是我们现阶段以及今后污水处理厂自动化控制系统发展主要方向。

摘要：结合瀍东污水处理厂工程实例, 简要介绍了自动化控制系统城市生活污水处理工艺中过程监控及应用, 并总结了当前阶段自控系统实际应用中存问题, 设计改造生产监控控制。

关键词：自动控制,污水处理,改造