污水處理工藝電氣工程自控系統(tǒng)的運(yùn)用

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摘要：改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展猶如燎原之勢(shì)，工業(yè)發(fā)展進(jìn)程也在持續(xù)加快，與此同時(shí)，我國(guó)環(huán)境污染現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重，需要引起政府及有關(guān)部門的重視?，F(xiàn)階段，在環(huán)境污染中水源是重要污染源，城市的污水排放量正在逐年增加，導(dǎo)致我國(guó)的環(huán)境污染問(wèn)題日趨嚴(yán)重，加強(qiáng)對(duì)污水的處理迫在眉睫。傳統(tǒng)污水處理工藝具有復(fù)雜性，且強(qiáng)度較大，使得污水處理效果比較低。將電氣工程自控系統(tǒng)應(yīng)用于污水處理之中，不僅能夠進(jìn)一步提高污水處理的自動(dòng)化水平，同時(shí)還能使污水處理的效率得到大幅度提高。因此，在污水處理工藝中應(yīng)用電氣工程自控系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義?；诖?，文章主要對(duì)電氣工程自控系統(tǒng)在污水處理工藝中的運(yùn)用進(jìn)行探索。

關(guān)鍵詞：電氣工程；自控系統(tǒng)；污水處理工藝；具體運(yùn)用

現(xiàn)階段，我國(guó)污水排放量不斷增加，而傳統(tǒng)的污水處理方式由于污水處理效率低，污水處理質(zhì)量難以得到保障，已經(jīng)沒(méi)法滿足現(xiàn)代污水的處理需要。將電氣工程自控系統(tǒng)合理地應(yīng)用于污水處理工藝中，可以很好地滿足現(xiàn)代污水處理的需要，實(shí)現(xiàn)我國(guó)城市建設(shè)的更好發(fā)展。

1電氣工程自控系統(tǒng)概述

電氣工程自控系統(tǒng)是指利用計(jì)算機(jī)軟件與硬件、PLC實(shí)施有效控制的人機(jī)操作系統(tǒng)。操作人員利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)每一臺(tái)設(shè)備進(jìn)行控制，從而確定控制對(duì)象的控制量。在對(duì)污水進(jìn)行處理的過(guò)程中，電氣自控可以實(shí)時(shí)監(jiān)督控制污水處理整個(gè)過(guò)程的各項(xiàng)參數(shù)，把采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中實(shí)施分析、校正以及驗(yàn)證，從而發(fā)出合理的指令，優(yōu)化控制整個(gè)處理工藝。開(kāi)展污水處理工作的時(shí)候，電氣自控系統(tǒng)主要可以分為PLC和VB程序設(shè)計(jì)，其中PLC程序設(shè)計(jì)是指對(duì)自動(dòng)化的控制系統(tǒng)進(jìn)行負(fù)責(zé)，VB程序設(shè)計(jì)是指通信PLC與PC端。

2電氣工程自控系統(tǒng)在污水處理工藝中的應(yīng)用

2.1PLC控制站設(shè)計(jì)

在開(kāi)展污水處理工作時(shí)，因污水處理工藝具備不穩(wěn)定的性能，會(huì)對(duì)污水處理水平造成直接影響，而應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)可以很大程度提升污水處理控制水平。首先，在進(jìn)行污水處理時(shí)，可以科學(xué)設(shè)計(jì)PLC控制站，這樣相關(guān)處理人員就可以全方面了解生活和化學(xué)污水排放完成之后在系統(tǒng)中的停留時(shí)間，也可以了解污水處理中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，并且與污水內(nèi)的微生物新陳代謝相結(jié)合，綜合處理吸附在微生物表面中的細(xì)菌，以此防止水資源二次污染的發(fā)生，使水分子可以得以快速地氧化和分解。其次，需要與污水處理廠中的污水處理流程相結(jié)合安裝PLC控制站（包含各項(xiàng)檢測(cè)儀器儀表），同時(shí)把污水處理中心控制室建設(shè)在地面，在電氣工程自動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用PLC控制系統(tǒng)。這一系統(tǒng)采用的控制模式非常先進(jìn)，通常情況下，是采用開(kāi)放式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、流行通用組態(tài)軟件以及PLC模塊。在進(jìn)行系統(tǒng)配置中，相關(guān)工作人員要根據(jù)不同的工藝處理流程來(lái)設(shè)計(jì)。此外，在污水處理廠內(nèi)部進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，作為設(shè)計(jì)人員需要嚴(yán)格遵守分層分布的設(shè)計(jì)原則實(shí)施設(shè)計(jì)工作。其中，電氣工程自控系統(tǒng)主要分成為現(xiàn)場(chǎng)控制單位和中控室層，通過(guò)充分利用PLC模塊使監(jiān)控設(shè)備的監(jiān)督管理功能得以充分發(fā)揮，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控單位既要能接收中控室層的各項(xiàng)指令，把指令傳輸給中控室層，在系統(tǒng)內(nèi)部形成較為獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，還需要與PLC模塊的運(yùn)行情況相結(jié)合，確保設(shè)計(jì)人員可以獨(dú)立地完成對(duì)污水處理廠內(nèi)部各項(xiàng)設(shè)備的監(jiān)督管理。

2.2中間控制層

中間控制層主要是對(duì)各個(gè)監(jiān)控站和控制站進(jìn)行銜接，一般為了將各站點(diǎn)之間的銜接工作做得更好，在選擇網(wǎng)絡(luò)時(shí)主要以光纖工業(yè)以太網(wǎng)或比較成熟的工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)為主，再通過(guò)對(duì)PLC控制的混合結(jié)構(gòu)通信方式的使用，對(duì)各設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)、采集和分析等處理工作。該污水處理廠共有3個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站點(diǎn)：1號(hào)站點(diǎn)的控制箱被設(shè)置在細(xì)格柵間配電室的內(nèi)部，這一站點(diǎn)內(nèi)所控制的運(yùn)行設(shè)備有電動(dòng)進(jìn)水閥、變頻分離器等；2號(hào)站點(diǎn)的控制箱則被設(shè)置在了污水廠的變電所處，這一站點(diǎn)所控制的運(yùn)行設(shè)備有相應(yīng)的攪拌器、排泥泵、曝氣機(jī)等；3號(hào)站點(diǎn)的控制箱則被設(shè)置在了污泥回流泵房?jī)?nèi)，這一站點(diǎn)所控制的運(yùn)行設(shè)備主要以帶式壓濾機(jī)為主。一般情況下，在對(duì)運(yùn)行設(shè)備的控制器進(jìn)行選擇時(shí)，往往會(huì)在中間控制層的站點(diǎn)之中進(jìn)行選擇，從而使其成為整個(gè)控制系統(tǒng)內(nèi)的控制器，再以加強(qiáng)傳輸功能的網(wǎng)絡(luò)為媒介，可以了解各個(gè)運(yùn)行設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并且還能將所收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)的分析，能夠及時(shí)地找到設(shè)備的故障所在，進(jìn)而采取有效的措施加以處理，確保各運(yùn)行設(shè)備的更好運(yùn)行。

2.3設(shè)置智能設(shè)備層

智能設(shè)備層的設(shè)置能夠?qū)崿F(xiàn)在無(wú)人看守的情況下，實(shí)現(xiàn)各運(yùn)行設(shè)備自動(dòng)化的控制和管理，從而實(shí)現(xiàn)各設(shè)備的高效、穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。在對(duì)智能設(shè)備層在進(jìn)行設(shè)置的時(shí)候，需要將變頻器、流量計(jì)以及熱電阻等智能設(shè)備設(shè)置在每一個(gè)控制站點(diǎn)之內(nèi)，這樣便于智能化的設(shè)備將所采取到的設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)以信號(hào)的形式傳輸?shù)絇LC系統(tǒng)。值得注意的是，在對(duì)大型或者中型的污水處理廠進(jìn)行智能設(shè)備層的設(shè)置時(shí)，是以現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)方式進(jìn)行布置的。如果是對(duì)小型的污水處理廠進(jìn)行智能設(shè)備層的設(shè)置，則需要通過(guò)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行布置。在將自動(dòng)化儀器儀表和控制設(shè)備進(jìn)行連接時(shí)，需要使用硬接線電纜實(shí)施連接。

2.4實(shí)施在線儀器監(jiān)測(cè)

通常情況下，污水處理廠要將脫氮處理的污水集中在污水池中，再按照一定的比例分配為硝化段和反硝化段。因此，可以引入在線監(jiān)測(cè)的檢測(cè)儀器實(shí)時(shí)監(jiān)督控制硝化反應(yīng)段與反硝化反應(yīng)段，從而準(zhǔn)確地檢測(cè)器溫度、流量以及pH值、分子氧等影響反應(yīng)的含量，將部分不符合實(shí)際情況的范圍調(diào)整到合理指標(biāo)范圍之內(nèi)。此外，在線儀器檢測(cè)系統(tǒng)還可以通過(guò)利用自動(dòng)化技術(shù)，使得儀器可以很長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)督控制污水段，監(jiān)控污水變化情況。另外，整合數(shù)據(jù)后可以更加科學(xué)合理地應(yīng)用技術(shù)。此外，污水處理廠還會(huì)在污水廠污水排口安裝檢測(cè)儀器，對(duì)脫氮后的水是否與放回大自然標(biāo)準(zhǔn)相符合進(jìn)行把握。

2.5完善控制體系，實(shí)現(xiàn)全廠監(jiān)控污水處理廠

在自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，應(yīng)實(shí)現(xiàn)中控室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的完備性，從而實(shí)現(xiàn)全廠監(jiān)控覆蓋。（1）在電氣與自控設(shè)計(jì)中，要著力完善控制體系，通過(guò)高功率系統(tǒng)的創(chuàng)設(shè)，更好地滿足實(shí)際需求，如在監(jiān)控計(jì)算機(jī)的選擇中選擇計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行集中控制，保障自動(dòng)化控制體系的控制功能。（2）全自動(dòng)化控制對(duì)自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)有更高要求，要求系統(tǒng)構(gòu)建應(yīng)著眼于全局，能夠基于各流程要素的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的升級(jí)改進(jìn)，以更好地提高控制效率。（3）污水處理廠要優(yōu)化計(jì)算機(jī)控制體系結(jié)構(gòu)，特別是在自控體系建設(shè)中，要從實(shí)際需求出發(fā)，通過(guò)全廠監(jiān)控設(shè)計(jì)，提高自控效率。

3污水處理中電氣自控系統(tǒng)影響因素及設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）污水處理廠在進(jìn)行污水處理的過(guò)程中，對(duì)于電氣自控系統(tǒng)的應(yīng)用，還會(huì)受到檢測(cè)儀器的影響，主要體現(xiàn)在一部分的檢測(cè)儀器工作穩(wěn)定性不夠，如在對(duì)深度除磷處理的亞硝酸氮進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)設(shè)備的不穩(wěn)定性將會(huì)導(dǎo)致最終所檢測(cè)的結(jié)果有所偏差；（2）電氣自控系統(tǒng)中的傳感器往往只發(fā)揮出了其相應(yīng)的檢測(cè)功能，在對(duì)污水處理過(guò)程中的污水流量控制及前饋控制等方面并沒(méi)有發(fā)揮出其應(yīng)有的作用；（3）早期的污水處理廠在進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用時(shí)，配備的自動(dòng)化設(shè)備和儀器性能大多較低，在排放標(biāo)準(zhǔn)提高的同時(shí)要想構(gòu)建健全的自動(dòng)系統(tǒng)需要克服許多方面的問(wèn)題。為了保證污水處理廠的電氣自控系統(tǒng)能夠更好地運(yùn)行，針對(duì)以上3個(gè)方面的問(wèn)題，需要采取有針對(duì)性的措施加以解決。比如，在對(duì)自控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，需要在每一個(gè)工藝階段都按照無(wú)人看守的原則來(lái)設(shè)計(jì)，并且對(duì)于整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中所使用到的電氣設(shè)備，都需要保證其可靠性和穩(wěn)定性，從而確保其在工作的過(guò)程中能夠高效運(yùn)行。此外，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器的高效利用，需要充分利用中控室層來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行的監(jiān)控和控制，并且需要將PLC的作用充分發(fā)揮出來(lái)，實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制功能的獨(dú)立完成。針對(duì)落后的設(shè)備，需要及時(shí)進(jìn)行更新?lián)Q代，確保相關(guān)設(shè)備運(yùn)行的高效性。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在城市建設(shè)中，污水既污染了環(huán)境，也嚴(yán)重威脅人們的日常生活，因此必須高度重視污水處理問(wèn)題。在污水處理中選擇科學(xué)合理的方式是非常重要的，而電氣自控系統(tǒng)的運(yùn)用具有非常顯著的效果，可以很大程度提高污水處理的質(zhì)量和效率，改善生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的和諧發(fā)展。

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作者：魯剛 單位：長(zhǎng)春市市政工程設(shè)計(jì)研究院