污水處理自動化控制系統(tǒng)方案

污水處理自動化控制系統(tǒng)方案
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1隨著我國城市化建設(shè)力度的加強(qiáng)，大城市的改建及中小城市的擴(kuò)容速度越來越快。我
國在七、八十年代興建的市政污水處理廠隨著城市化步伐的加快，無論從處理工藝還是從日
處理污水吞吐量上，都已經(jīng)不能滿足城市污水處理的需求。另一方面，隨著我國人民對環(huán)保
意識的整體提高，我國政府對污水處理建設(shè)方面的投資力度也在逐漸加大。從95年開始，
我國政府開始逐漸把污水處理的建設(shè)正式提到工作日程上來。
在一些市政設(shè)施的自動化工程中，由于工程的重要性和投資力度的龐大，加上早期的
控制系統(tǒng)發(fā)展比國外晚，所以一些大型市政污水處理工程主要還是以國外的控制系統(tǒng)為主。
到了二十一世紀(jì)由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)的控制系統(tǒng)在組態(tài)軟件、通信、測控終端、
一次儀表等諸多方面都取得了長足的進(jìn)步，很多產(chǎn)品已經(jīng)大量應(yīng)用于各大行業(yè)，可靠性和穩(wěn)
定性等都達(dá)到了國際先進(jìn)水平。
本系統(tǒng)是北京易控微網(wǎng)科技有限公司聯(lián)合業(yè)界的一流組態(tài)軟件廠商北京華富惠通共
同推廣的污水處理控制系統(tǒng)，具體高度集成化、高度開放性、高度穩(wěn)定性、極高性價比等特
點(diǎn)，已應(yīng)用于國內(nèi)許多同類場合，北京易控微網(wǎng)的具體國際品質(zhì)的 RTU 已運(yùn)行于西氣東輸
主管線監(jiān)控、天津路燈監(jiān)控、各大油田自動化監(jiān)控等諸多場合，并出口哈薩克斯坦等國，幾
千套的現(xiàn)場運(yùn)行，穩(wěn)定可靠，在業(yè)界具有良好的聲譽(yù)。北京華富惠通的開物 2000，在全國
各地運(yùn)行也近千套，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，表現(xiàn)不俗。本系統(tǒng)根據(jù)用戶的需要，合理配置，將用戶
的自動化成本在保證性能情況下，降至最低，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品供應(yīng)商、集成商、最終用戶多贏。
下面以某市污水處理廠實(shí)際案例來介紹本系統(tǒng)。
工程背景：
某市全市轄 2 區(qū)、5 縣、1 市，總?cè)丝?587 萬人，是食品、輕工、紡織工業(yè)基地，經(jīng)濟(jì)
建設(shè)正以前所未有的速度發(fā)展，水電站、火電廠、石長鐵路、高速公路、某市機(jī)場等一大批
國家“八五”、“九五”重點(diǎn)建設(shè)工程相繼在某市市建成并投入使用，投資環(huán)境正在迅速改善，
經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景十分廣闊。
某市現(xiàn)有大中型工礦企業(yè)72家，涉及造紙、化工、紡織、制革、釀酒、食品、機(jī)械加
工制造等行業(yè)。根據(jù)某市市環(huán)境監(jiān)測站 1995 年、1996 年對某市 35 家主要工業(yè)企業(yè)實(shí)施環(huán)
境監(jiān)測的情況，以及某市市的第二自來水廠的年供水量估算，某市開發(fā)區(qū)目前的城市日用水
量在8.5萬噸以上，其中生活用水1.5萬噸，工業(yè)用水7萬噸。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城市人口
的增長，生活污水和工業(yè)廢水的排放量將會越來越大，預(yù)計(jì)到2010年將增加到15萬噸左右。
但是到目前為止，某市市只在城市主干道有一些清、污合流的管道，還沒有一個統(tǒng)一規(guī)
劃建設(shè)的清、污分流城市污水排放管網(wǎng)和污水處理廠。除少量工業(yè)廢水僅經(jīng)過初步處理以外，
大部分的工業(yè)廢水和全部生活污水，都未經(jīng)任何處理而直接排入城市下水道或天然溝渠和河
湖港叉，使城區(qū)及其周圍水域受到了嚴(yán)重污染，不僅使大片水面失去水產(chǎn)養(yǎng)殖功能，而且直
接威脅到人民群眾身體健康，破壞了正常的生態(tài)環(huán)境，影響了經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會事業(yè)的發(fā)展。
據(jù)測算，由于未經(jīng)處理，某市開發(fā)區(qū)15家主要工業(yè)企業(yè)目前排出的工業(yè)廢水在6萬噸/日以
上，每年排放的污染物中，有固體懸浮物8,530噸，有機(jī)物12,964噸，COD 15,444噸。
工程概況：
1 項(xiàng)目名稱：某市城市污水處理系統(tǒng)
2 項(xiàng)目規(guī)模：日處理污水15萬噸
3 占地面積：8公頃（120畝）
4 建設(shè)規(guī)模：據(jù)測算，某市目前的城市污水日排放量已達(dá) 8.5 萬噸以上，并以每年 5%的速
度遞增。再根據(jù)《某市市城市發(fā)展總體規(guī)劃》，到2010年，某市城市污水日排放量將增加到
15 萬噸左右。因此本工程規(guī)模擬定為日處理污水 15 萬噸，計(jì)劃分兩期實(shí)施，于 2012 年底
2全部建成。首期工程實(shí)施時間為2000年至2002年，包括敷設(shè)全區(qū)污水管網(wǎng)和建造一個占地
8公頃，日處理10萬噸污水的污水處理廠。第二期工程則將污水處理廠的處理能力由10萬
噸/日擴(kuò)大到15萬噸/日，實(shí)施時間為2010年至2012年。
5 廠址選擇：根據(jù)城市排水現(xiàn)狀和城市排水規(guī)劃，通過多次實(shí)地察勘和選擇，確定污水處理
廠選址在某市南郊。該處位于某市市造紙廠的南面和清江西面，是某市開發(fā)區(qū)的城鄉(xiāng)結(jié)合部
和工業(yè)污染源較集中的地帶，周圍有某市市造紙廠、某市市棉紡織廠、某市市清江制藥廠、
某市市滌綸廠、某市市機(jī)械廠，不遠(yuǎn)處還有某市市酒精廠、某市市肉聯(lián)廠等大中企業(yè)，隔東
風(fēng)河還有某市市化工廠；另外，由于該處地勢較低，平均海拔只有 31.2 米，遠(yuǎn)低于某市城
區(qū)其它部位（42米～57米），利于匯集城市污水，符合城市發(fā)展的要求，是建設(shè)某市城市污
水處理廠比較理想的地方。
6 工藝方案：目前國內(nèi)污水處理工藝可分為三類，即一級處理，二級處理，三級處理，還有
考慮綜合利用的。國內(nèi)目前綜合考慮投資，運(yùn)行成本，處理效果等因素，根據(jù)污水水質(zhì)情況，
大多采用一級和二級處理方式。一級處理也稱物理法處理，其工作原理是利用過濾、旋流分
離等方法去除污水中的懸浮物和泥砂。一級處理可去除污水中約50%的污物，適用于污水中
有機(jī)物質(zhì)含量較低的情況，常作為二級污水處理廠的預(yù)處理工序。
在本工程案例中采用了一級和二級處理方式串聯(lián)的模式。工業(yè)污水經(jīng)工業(yè)企業(yè)自行處理
達(dá)標(biāo)后，連同生活污水一起，經(jīng)由污水管網(wǎng)集中輸入污水處理廠，一級污水處理工藝如圖1
所示。主要設(shè)備有格柵、水泵、沉砂池、風(fēng)機(jī)、吸砂泵、旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)、除渣機(jī)、濾清器等。工
藝的流程為：城市污水匯集到集水池，由一組水泵提升到前池；弧形格柵清除污水中的體積
較大的污物和漂浮物；在沉砂池中，壓縮空氣與污水混合，分離出的泥砂沉淀于底部，由吸
砂泵吸出；旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)進(jìn)一步的濾除污物；濾清器用于對篩網(wǎng)進(jìn)行沖洗。
圖1中的水位、濁度、流量等為被調(diào)量；生物耗氧量和酸堿度測量值供監(jiān)視。
3（圖1）一級污水處理工藝示意圖
經(jīng)過一級污水處理設(shè)備處理后的污水進(jìn)入二級處理環(huán)節(jié)，二級處理工藝如圖2所示。使
污水中pH值、固體懸浮物、動植物油類、酚類、石油類、氨氮類、表面活性劑類及BOD、
COD等污染物及汞、鎘、銅、鋅、鉛、鎳、鉻、鈷等元素或化合物含量接近漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
(TJ35-79)，凈化后的出水水質(zhì)達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）二級以上標(biāo)準(zhǔn)。凈化
后，一部分污水可作為工業(yè)循環(huán)水循環(huán)使用，一部分就近排入清江，污泥干化后送鄰近的城
市養(yǎng)漁場，垃圾處理場處理。
（圖2）二級污水處理工藝示意圖
一：功能劃分：
結(jié)合用戶的需求和上面的兩個工藝流程。由開物軟件搭建的某市市政污水處理廠監(jiān)控系
統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下的功能。
1． 廠區(qū)變配電系統(tǒng)，重要機(jī)房的供電監(jiān)控
對變電站和配電的監(jiān)測采用交流采樣的小型化RTU，一條線路或一個變壓器的遙測
遙信遙控一個RTU就可以解決。RTU較高的EMC指標(biāo)和工作溫度范圍(零下20到
70度)保證系統(tǒng)的正常和穩(wěn)定工作，完全適應(yīng)戶外的各種運(yùn)行環(huán)境。
2． 辦公區(qū)暖通送風(fēng)的監(jiān)控
通過PLC來對空調(diào)系統(tǒng)的變風(fēng)量進(jìn)行控制，使系統(tǒng)的空調(diào)效果達(dá)到最佳，通過合理
的控制策略降低空調(diào)系統(tǒng)的使用能耗。
3． 一級和二級污水處理工藝流程的監(jiān)控：
·機(jī)械處理部分：完成對污水泵，粗細(xì)格柵，沉砂池?cái)嚢杵?，空壓機(jī)械的狀態(tài)監(jiān)控；實(shí)
4施泵閥聯(lián)動，備用輪換，格柵清洗，旋轉(zhuǎn)篩網(wǎng)清洗，污泥池刮泥，自動打包等控制操作。
·生化處理部分：完成對處理工藝參數(shù)的監(jiān)測控制，如對溶解氧，污泥濃度，PH 值，
ORP，BOD 值等參數(shù)的測控。對曝氣設(shè)備，攪拌設(shè)備，排水設(shè)備，污泥回流泵，鼓風(fēng)機(jī)
等進(jìn)行操作控制，以滿足對處理出水水質(zhì)的要求。
·加藥處理部分：對于污水處理工藝流程中的加藥處理系統(tǒng)要求上位軟件實(shí)現(xiàn)對污水處
理等級自動識別加藥，及專家算法配藥系統(tǒng)。
·淤泥處理部分：監(jiān)測控制污泥錯池，污泥消化池，污泥脫水機(jī)及干燥設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)
和狀態(tài)。
4． 自動生成每月城市污水處理情況圖文統(tǒng)計(jì)報(bào)表，圖文報(bào)表的存儲時間不少于10年
5． 對暴雨季節(jié)的排洪系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。

污水處理自動化控制系統(tǒng)方案是一種針對污水處理過程專門設(shè)計(jì)的現(xiàn)代化控制技術(shù)應(yīng)用。它主要包括以下幾個方面的內(nèi)容： 1. **系統(tǒng)架構(gòu)**：該方案通常采用先進(jìn)的自動化控制系統(tǒng)，如PLC（可編程邏輯控制器）、DCS（集散控制系統(tǒng)）或SCADA（ supervisory control and data acquisition，集散型監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)），對整個污水處理廠的各個環(huán)節(jié)進(jìn)行集中監(jiān)控和管理。 2. **流程監(jiān)控**：通過傳感器網(wǎng)絡(luò)實(shí)時監(jiān)測進(jìn)水水質(zhì)、生物處理池活性污泥濃度、沉淀池固液分離效果、消毒工藝等關(guān)鍵參數(shù)，確保各個處理步驟在最優(yōu)條件下運(yùn)行。 3. **工藝控制**：包括調(diào)節(jié)曝氣量、污泥回流比、污水提升泵頻率等，以維持穩(wěn)定的處理效率并滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求。此外，還包括設(shè)備啟?？刂?、故障診斷及報(bào)警功能，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。 4. **數(shù)據(jù)分析與優(yōu)化**：通過收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度分析，運(yùn)用先進(jìn)算法如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等實(shí)現(xiàn)污水處理過程的自動優(yōu)化，持續(xù)改進(jìn)處理效果并降低能耗。 5. **遠(yuǎn)程監(jiān)控與運(yùn)維支持**：方案可能包含無線通信模塊，實(shí)現(xiàn)實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控和遠(yuǎn)程故障診斷服務(wù)，便于維護(hù)人員及時響應(yīng)并處理突發(fā)狀況。 綜上所述，污水處理自動化控制系統(tǒng)方案旨在通過集成化、智能化手段，大幅提高污水處理的效率和管理水平，同時減少人工干預(yù)，降低成本，保護(hù)環(huán)境資源。