污水处理工艺是一个复杂的处理过程..doc

污水处理系统中全自动控制的应用设计方案 一、方案可行性论证 污水处理工艺是一个复杂的处理过程, 在处理过程中由于受到原水浊度、PH 值、配水流量、原水温度和其他水质污染等因素的影响，同时由于污水处理水质具有复杂性、非线性、时变性、不确定性和不完全性的特点, 对数学模型的建立要求高, 控制方式相对复杂, 计算量大处理难度相当大，因此现时的污水处理系统普遍存在处理后的水质不稳定和处理成本高等问题。根据某集团情况和污水具体特点，拟设计PLC自动控制系统处理方案。该方案中自动化检测设备、仪表多, 因此采样响应快、抗干扰能力强；对大量阀门、泵、鼓风机和吸(刮)泥机、曝气池和污泥消化池内的搅拌器等机械设备及沉淀池和消化池进、排泥量进行有效控制。此外PLC 无论从采样、分析、计算和输出具有自身的优势, 能满足该集团污水处理要求[1]。 二、工艺流程的设计 本方案采用目前广泛应用的二级生化处理工艺，工艺流程见图1。原污水经集水井流过粗格栅及细格栅, 除掉城市垃圾( 如烂菜叶、果皮等) 后流入沉沙池, 用重力沉掉水中泥沙。随后, 在厌氧池中去除污水中的含氮物质, 在氧化池中去除污水中的含氮有机物。该过程可除掉污水中大部分有机物而达到排放标准。在生物处理过程中产生的活性污泥在沉淀池中与污泥分离, 由污泥泵抽出, 一部分回流, 另一部分送到污泥消化处理设备中, 经过脱水、浓缩进入贮泥池, 最后在消化池中产生沼气。 ` 图1 工艺流程图 三、污水处理厂控制系统设计原则 污水处理厂控制系统为了实现被控对象( 如电机、电磁阀等) 的工艺要求, 以提高生产效率和出水水质, 在设计控制系统时应遵循以下基本原则: (1) 可靠性原则: 污水处理关系到一个城市居民的身体健康和居住投资环境, 因此设计的可靠性原则为各原则之首。 (2) 技术成熟性原则: 在设计中, 既要考虑满足设计的需要, 又要注重采用成熟、先进、便于日后维护的设备和技术。 (3) 技术经济性原则: 注重现在及将来技术发展的需要, 选用实用强、兼容性好、性价比高的方案和设备配置。 (4) 可扩展性原则: 设计时采用开放性好、易于扩展的软、硬件系统。 四、自动控制系统的构成和特点 1、系统硬件配置 污水处理自动控制系统主要硬件配置如下: (1) 采用MB+冗余网络作为控制主网络, 与其他设备构成一个以太局域网。 (2) 中央控制站采用10 Mb/s～100 Mb/s 工业以太网络, 通过网络数据服务器与控制网相连。 (3) 选择具有智能通信功能的作为现场控制器。 (4) 配置各种工艺仪表、传感器、通用变频器。 (5) 不间断电源、控制室大型模拟屏和投影仪、操作站计算机和打印机。 2、系统软件配置 污水处理自动控制系统的组态和运行管理采用 国际上流行的开放性组态软件, 操作平台使用操作系统。 3、系统网络构成 污水处理自动控制系统网络结构见图二。 整个污水处理厂自动控制系统从结构上分为三级: 中央控制站为第一级, 主要完成所有污水处理设备的集中控制和数据汇总管理, 并给管理员提供操作参考, 同时能对现场各个设备进行操作; PLC 分控站为第二级, 主要完成数据采集, 并根据给定或反馈信号进行运算, 对现场设备进行控制, 同时向中央控制站提供监控数据; 各现场设备为第三级, 主要用于数据测量和执行动作, 并能在现场进行手动操作。 根据污水处理厂的工艺流程，可以知道第二和第三级其实可以分为四个模块：污水进水泵房、格栅和初次沉砂池的处理；曝气池、鼓风机和二次沉砂池的处理；污泥脱水、浓缩的处理以及回流污泥量的控制；各个阀门、闸门、搅拌机的控制。由于四个模块具有很明显的分界性，所以设计四个PLC从站，即1#PLC 站、2#PLC 站、3#PLC 站和4#PLC 站用于现场的过程控制。另外，我们还配置了两台上位监控计算机及标准外设作为第一级核心设施，以便于对四个现场PLC 站的运行状态进行实时监控。 4、PLC 各从站的控制设计 4.1 1#从站的控制设计 1#PLC 站为污水进水泵房、格栅和初次沉砂池工作站。检测的设备状态主要有：潜水泵、格栅、皮带输送机、闸门、配电柜、刮砂机、砂水分离器；检测的数据有：流量、液位、压力、浊度、pH 值、COD、氨氮；控制的设备有：潜水泵、沉砂池进水闸门。 按水泵池的液位控制4台潜水泵，按预定的顺序逐台开启。潜水泵在中央控制室点动开启，其自动方式通过液位来实现：液位在-1.5m～-0.6m，开1 台潜水泵；液位在-0.6 m～0.1m，开2 台潜水泵；液位在0.1m～0.2 m，开3 台潜水泵。泵的优先工作级由工作时间来决定，先开时间最短的泵，时间最长的泵为备用泵，若工作时间相同，则按A、B、C、D 的顺序来决定。4 台泵三用一备，一旦其中1 台出了故障，则由备用泵补充，水位