污水厂自控方案含详细设备及PLC配置.docx

?一、引言

随着城市化进程的加速和环保要求的日益提高，污水处理厂在保障城市水环境质量方面发挥着至关重要的作用。自动化控制系统作为污水处理厂的核心组成部分，能够实现对污水处理过程的高效、精准控制，提高处理效率，降低运行成本，确保出水水质达标。本自控方案详细阐述了污水厂的设备配置及PLC控制系统，旨在为污水厂的自动化建设提供全面的指导。

二、污水厂工艺流程概述

污水厂一般采用预处理、生物处理和深度处理等工艺，具体流程如下：

1.预处理：包括格栅、沉砂池等，去除污水中的大颗粒杂质和砂粒。

2.生物处理：常见的有活性污泥法、生物膜法等，通过微生物的代谢作用分解污水中的有机物。

3.深度处理：如过滤、消毒等，进一步去除残留的悬浮物和病原体，使出水水质达到排放标准。

三、设备配置

1.格栅

-设备选型：采用机械格栅，根据污水流量和格栅间隙要求，选择合适规格的格栅机。

-数量：根据污水厂规模，一般设置多台格栅机，以确保处理效果和设备备用。

-控制要求：通过液位传感器监测格栅前后液位差，当液位差达到设定值时，自动启动格栅机运行，并可根据运行时间或累计处理量进行定时或定量清渣。

2.沉砂池

-设备选型：可选用平流式沉砂池或曝气沉砂池，根据污水厂实际情况确定。

-控制要点：通过调节进水流量和曝气强度，控制污水在沉砂池内的流速和停留时间，确保砂粒有效沉淀。同时，配备吸砂机定时排砂，排砂量可根据运行情况进行调整。

3.提升泵

-泵型选择：根据污水提升高度和流量要求，选择合适的离心泵或潜水泵。

-数量及配置：设置多台提升泵，包括工作泵和备用泵，以保证污水连续提升。

-控制策略：采用液位控制方式，根据集水井液位自动启停泵，实现恒液位运行。同时，可根据泵的运行时间和累计流量进行设备维护提醒，并可实现泵的轮换工作，延长设备使用寿命。

4.曝气系统

-曝气设备：常用的有微孔曝气器、曝气软管等。

-控制参数：根据生物处理工艺要求，通过溶解氧传感器监测曝气池中溶解氧浓度，自动调节曝气风机的运行频率，保持溶解氧在合适的范围内，一般控制在2-4mg/L。

-曝气风机：选择罗茨风机或离心风机，配置多台风机并可实现自动切换，确保曝气系统稳定运行。

5.生物处理设备（以活性污泥法为例）

-曝气池：根据污水厂规模和处理工艺，设计合理尺寸的曝气池，内部设置曝气装置和搅拌设备。

-污泥回流系统：通过污泥回流泵将二沉池的污泥回流至曝气池前端，维持曝气池内活性污泥浓度。回流比可根据实际运行情况进行调整，一般控制在20%-50%。

-二沉池：选择竖流式、平流式或辐流式二沉池，通过刮泥机或吸泥机定期排泥，控制污泥龄，保证生物处理效果。

6.深度处理设备

-过滤设备：可采用砂滤、活性炭过滤等方式，去除污水中的悬浮物和有机物。通过压差传感器监测过滤前后压力差，当压差达到设定值时，进行反冲洗操作，恢复过滤效果。

-消毒设备：常用的有紫外线消毒器、二氧化氯发生器等，根据出水水质要求选择合适的消毒方式和设备。通过流量传感器监测污水流量，自动控制消毒药剂的投加量，确保消毒效果。

四、PLC控制系统

1.PLC选型

根据污水厂的设备数量、控制要求和系统规模，选择西门子S7-1500系列PLC作为核心控制器。该系列PLC具有强大的运算能力、丰富的通信接口和高可靠性，能够满足污水厂复杂的控制逻辑和实时性要求。

2.I/O模块配置

-数字量输入模块：用于采集各类开关信号，如液位开关、设备启停信号、故障报警信号等。根据实际需求配置合适数量和通道数的数字量输入模块。

-数字量输出模块：控制各类继电器、接触器等执行设备，实现设备的启停控制。同样根据控制设备数量配置相应的数字量输出模块。

-模拟量输入模块：采集液位传感器、溶解氧传感器、压力传感器等模拟信号，将其转换为数字量信号供PLC处理。根据模拟量信号数量和类型选择合适的模拟量输入模块。

-模拟量输出模块：输出模拟信号控制变频器、调节阀等设备，实现对流量、液位、曝气强度等参数的精确控制。配置相应的模拟量输出模块。

3.控制程序设计

-工艺流程控制：根据污水厂的工艺流程，编写相应的控制程序，实现设备的顺序启停、联锁控制和自动调节。例如，在格栅机控制中，当液位差达到设定值时，启动格栅机运行，运行一定时间后进行清渣操作；在提升泵控制中，根据集水