自动控制系统在污水处理中的应用研究

城市污水处理厂自动化控制系统的应用摘要：本文主要分析了城市污水处理中自动化控制系统的发展概况，介绍了自动化控制系统的基本组成及其总体构成设计。

并对自动化控制系统的控制过程及其使用效果进行了说明。

一、前言随着我国社会和经济的发展，现代化工行业也在不断的发展，因此更多污染物的产生使污水处理行业面临着越来越严峻的挑战。

与此同时，自动化技术的应用也有了新的要求和更为广阔的应用前景。

二、城市污水处理中自动化控制系统的发展概况1.城市污水处理中的常见问题就国内污水处理过程来说，部分污水处理厂设置了自动化控制系统，力求对整个污水处理过程实行全面监控。

但由于这项工作在国内尚处在实践摸索阶段，与国外水平相比存在较大差距，主要问题是：（一）主要控制设备功能不稳定，特别是在仪表的准确性和稳定性来看，不能完全达到由计算机控制的要求。

（二）自控水平低，距智能化自动控制还有很大差距。

（三）运行条件变化范围大，某些工艺环节尚在不断调整。

（四）运行操作人员尚不能对工艺进行全方位控制操作。

由于以上条件限制，大多数污水处理厂的自控系统只能发挥监视和对部分设备进行远程控制的功能。

2.污水处理厂自控技术发展概况自动化控制系统是通过通信网络把众多的带有通信接口的控制设备、检测元件、执行器件与主计算机连接起来，由计算机进行智能化管理，实现集中数据处理、集中监控、集中分析和集中调度的新型生产过程控制系统。

dcs，fcs，scada，plc 等技术的蓬勃发展为自动化技术的发展带来了新的生机，它们在工业控制领域的广泛应用为各行业现代化生产提供了极大的方便。

我国污水处理厂直到90 年代以后才开始引进自动控制系统，但多是直接引进国外成套自控设备，国产自动控制系统的应用还比较少。

先后设置pid 调节、比值、前馈、后馈、fcs，dcs 和最初的以太网技术，经历了几次重大的变革，自动化水平有了较大的提高。

目前我国污水处理厂最为先进的自动化控制系统是用工业以太网配合fcs 作为系统网络，也是世界上最先进的自动化系统，该系统配以高性能、高可靠的plc 控制站，并具有服务器的最新一代的控制系统。

污水处理厂自动化控制系统的建立与应用污水处理厂是为了处理城市生活污水、工业废水等而设立的设施，其目的是将污水中的有害物质去除，达到环境污染的控制和水资源的合理利用。

随着科技的进步和社会的发展，传统的人工操作方式已经不能满足污水处理厂的需求，因此建立和应用自动化控制系统是十分必要的。

污水处理厂自动化控制系统的建立首先需要进行前期规划，包括确定污水处理工艺、处理能力以及设备配置等方面。

在这个阶段，需要进行土地选址、环境评估等工作，以保证污水处理厂的正常运行和环境保护。

在建立自动化控制系统中，关键要素是传感器、执行器和控制器。

传感器可以实时地将污水处理过程中的各种参数如流量、浓度、温度等转化为电信号，传输到控制器中进行处理。

控制器根据设定的参数和逻辑进行计算和决策，并通过执行器对设备进行控制。

通过这种方式，可以实现对污水处理过程的远程监控和自动调节，提高了处理效率和稳定性。

自动化控制系统的应用可以在多个环节中实现，例如进水处理、污泥处理、二次处理等。

在进水处理环节，通过对流量、浓度的实时监测和控制，可以实现对进水的自动过滤、沉淀、氧化等操作，提高了进水水质的稳定性。

在污泥处理环节，通过自动化控制系统可以实现对污泥的浓度、质量进行实时监测和控制，提高了污泥处理的效率和处理质量。

在二次处理环节，通过对溶解氧、氨氮等参数的实时监测和控制，可以实现对水质的自动调节，提高了处理出水的水质稳定性。

污水处理厂自动化控制系统的应用还可以提高运行的安全性。

通过自动化控制系统可以实时监测设备的运行状态，当设备发生故障或异常时，系统可以自动报警，实现对设备的及时修复和维护，降低了操作人员的工作强度和运行风险。

污水处理厂自动化控制系统的建立和应用能够提高处理效率、稳定性和安全性。

在未来，随着科技的不断进步，自动化控制系统将在污水处理行业中发挥更加重要的作用。

施工技术 ■
自动 控 制在 污水 处 理 中的 实 际 应用 研 究
口 吴建旗 徐 惠 ２
（ １ ． 河北 省 电 力勘测 设计研 究 院
河北
石 家庄 ０ ５ ０ ０ ３ １ ２ ． 陕西 渭河发 电有 限公 司 陕西
咸阳
７ １ ２ ０ ８ ５ ）
摘 要 目前 ， 国内外 的绝 大 多数 污水 处理厂都 在 不 同程 度上使 用 了 自动化 控制 系统， 通 过 计 算机 的控 制实现沉 淀、 过滤 、 药剂 的投放 和 臭氧 的处理 等 多个环 节 的 多环 路 的控制 。 中央控 制计 算机 可 以从 各 个环 节 的计 算机 中收 集 大量的运行 数据 ， 通 过对 数据 的 分析 和 汇总 ， 显 示污 水 处理 厂的 图标 和运 行 曲线 ， 控 制设 备 的运行 信 息 ， 能对 出现 的 异常 情 况及 时进行预 警 和报 警 处理 ， 当出现运行 故障 时， 可 以对 其 中的故障设 备 进行 及 时的检 查和 维修 ， 提 高污 水 处理厂 的高 效运行 。本 文根据 笔者工 作 实
践， 对Ｐ Ｌ Ｃ 自动控 制 系统原 理 及 其在 污 水处理 中的应 用 、 发展 方向进行 了探 讨 。 关键 词 自动 控 制 污水 处理 应 用
中图分 类号 ： Ｖ ２ ４ ９ ． １ ２
１ ． 引言
文献 标 识号 ： Ａ
文 章编 号 ： ２ ３ ０ ６ — １ ４ ９ ９ （ ２ ０ １ ３ ） １ ８ － ０ １ ３ ３ — １
２ ． 污 水处理 自动控制 系统 分析
２ ． １自动控 制系统 的特点 污 水处理 自动控 制系统 比较 复杂 ，涉及 到的物理量 也 比较 多 ， 既 有模 拟量 也有 数字量 ； 同时控制方 式也 多种 多样 ， 包括 实 时控制 和 顺 序 控制 等 ，还 有 闭环 控制 和 开环 控 制 。同 时 ，其 最 终控 制 对 象 是 Ｃ Ｏ Ｄ Ｃ ｒ 、 Ｂ Ｏ Ｄ５ 、 Ｓ Ｓ 和ｐ Ｈ值 ， 这 不同于 一般控 制 系统 。为 了使污 水 处 理 过程 中的上述 参数 合格 ， 需要对 处理设 备 的运 行状态 、 进 泥量 和排 泥量、 各 工 艺段 的 处理 时 间、 加 药量 、 进 水量 及 排 水量 等进 行综 合 控 制， 这些都 大大 增加 了 自动 控制系 统的 复杂 性 。 目前 ， 污水 处理 自动 控 制系 统 已经 由简 单 的逻辑 控制 发 展到 更 为发 展 的分 散控 制 阶段 ， 这使得 自动控 制系统有 更好 的开放性 、 适 应性 和经济 性及扩 展性等 。 ２ ． ２自动控制 系统 的组成与结 构 现代污水处理 自动控制系统通常设置有 总站和子站 ，总站是指厂级 的计算机系统， 子站指 的是现场级的计算机 系统 ， 实行 的二级监控集散模 式。厂级的计算机系统主要是对 污水 处理厂 的运行管理情况进行集中监 测， 对全厂所有工艺设备的控制和监测主要通过对 Ｐ Ｌ Ｃ的管理来实现 。 自动控制 系统 的子站 主要 包括 以下 几个 ： 鼓 风机 子站・ 、 污泥 回流 泵房 子站 、 鼓风机 子站 、 一级处 理子 站 、 回用 水加 压泵 房子 站 、 污 泥 脱 水 问子 站、 配 电子站等 。 自动控 制 系统 采 用通 讯技 术 、 自动 化 技 术 、 网络 技术 、 计 算 机 技 术、 图形显 示技术 、 数据 库技术 构建 成等 综合 技术 以实现 自动化 远 程 监控 。硬件构 成包括 Ｃ Ｏ Ｄ 、 ｐ Ｈ值 、 溶解 氧等 传感器 ； 采集 控制 单元 包 括Ｐ Ｌ Ｃ和数 据采集 模块 ； 中央监控 单元 包括 服务器 等 ， 另外还 有一 些 辅助 设备 ， 如显 示器和 打印机等 。 软 件 构成 包 括 自行 研 发 的 软件 ，还 有 主 流 的 １ Ｎ Ｔ Ｏ Ｕ Ｃ Ｈ 、 Ｆ Ｉ Ｘ 、 ＷＩ Ｚ Ｃ Ｏ Ｎ ， Ｋ Ｉ Ｎ Ｇ Ｖ Ｉ Ｅ Ｗ 等 。国内 自动化 系统基 本上 都 在 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ Ｓ 或 Ｎ Ｔ上 开发 运 行 ， 用 于 Ｗｉ ｎ ｄ ｏ ｗ ｓ 和 ＮＴ上 的数据 库 引擎通 常有 Ｓ Ｑ Ｌ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ ， Ｍｙ Ｓ Ｑ Ｌ ， Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ 等。 在 实际应 用 中， 根据污 水 处理 工艺 过程 要求 ， 为 了实 现 自动控 制 并保证 可靠性 ， 系统采用 分层控 制结 构 。整个 控制 系统分 为三层 结构 和二级 网络 。三 层结构 包括 ： 设备层 、 数据 采集层 和监控 层ｆ中心控 制 室） 。其 中 ， 设备 层 由设置 在各污 水处 理单 元 内的 Ｃ Ｏ Ｄ 监测 仪 、 氨 氮 监测仪 、 Ｐ Ｈ计 、 电流 传感器 等 等设 备组成 ： 数据 采集 层 由设置 在现 场 的Ｐ Ｌ Ｃ数据采集 单元 （ 下位机） 组 成； 监 控层 由设置在 中心 控制 室 内 的操作 站计算 机（ 上位 机１ 及 组态 软件 组成 。现场 各种 数据 通过现 场 数据采 集模块采 集 ，并 通过 Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ Ｄ Ｐ现 场通 讯总线 传送 到 中央控 制室操 作站进行集 中监 视和 管理 。二级 网络 包括 ： 现场 通讯 总线和 以 太 网。其 中 ， 现场 通讯总 线负责 设备层 和数据 采集 层之 间的通讯 和数 ２ － ３自动控制 系统 的功能 ２ － ３ ． １ 在 线监视 功能 在线 监视功 能是 自动控制 系统 的重要 功能之一， 借助 该功能 动态 的工艺 流程 图都 可 以在 中控 室的计 算机屏 幕上显示 ， 同时现场设 备的 运行状态 、 一些 重要工 艺参数 的变化 情况及 仪表监测数据 等也可 以很 清楚地 显示在子 站界面 上 。 可 以很 方便地利 用 鼠标和键盘 根据 设备 的 运行状态 对系统 进行干 预 。 ２ － ３ ． ２实时管理 显 示管线状 态参数 ， 全线工 艺流程 图， 方便 系统 的维护 。 并且 可 以 实时记 录操 作过程 ， 将操 作 行为 按时 问顺序 存 入历 史数 据库 ， 以便 有 据可查 ， 责任到 人 。 ２ － ３ － ３控制方 式的选 择 污 水处 理厂第 一级 由控 制 中心 集 中监控 ，第 二级 由各子 站 Ｐ Ｌ Ｃ 控制 ，对各操作 设备进 行手 动或 自动选择 在控制 系统 中就 可 以完 成。 同时 ， 应 将手动 操作 方式作 为 自动 控制方 式的一个 补充 。 ２ － ３ ． ４报警 处理 有 设备 出现 故 障时 ， 首 先预先 设定 的操 作命令 会对故 障进行 初次 处理 ， 并且系 统会显 示报警 画面 ， 来 提示操 作人 员对故 障进 行处理 。 报 警窗 口分为 两部分 ： 当前报 警和历 史报警 。当前报 警会显 示 目前存 在

DCS系统在城市污水处理中的应用案例分析城市污水处理是确保城市环境卫生和人民健康的重要环节。

随着城市化进程的加速，污水处理工艺和设备也不断升级。

其中，DCS系统（分散控制系统）作为先进的自动化控制技术，广泛应用于城市污水处理中，以提高处理效率、节约能源和减少环境污染。

本文将通过分析实际应用案例，探讨DCS系统在城市污水处理中的应用。

一、案例一：城市污水处理厂的DCS系统优化江苏省某城市污水处理厂使用传统的手动控制系统，存在运行效率低、操作复杂、能耗高等问题。

为了提高处理效率和降低成本，该厂引入了DCS系统进行优化。

DCS系统通过采集污水处理过程中的各种参数数据，并将其实时传输到控制中心，在该中心通过分析数据作出相应的调整。

该系统具备监测、控制、数据存储和报警等功能，大大减轻了操作人员的负担。

通过DCS系统的优化，污水处理厂实现了以下效益：1. 提高处理效率：DCS系统实时监测水质参数、流量和氧化还原电位等关键指标，可以根据实时数据自动调整处理设备的运行状态，从而提高处理效率。

2. 节约能源：DCS系统根据实时的水质数据和负荷情况，调整曝气装置和污泥泵等设备的运行参数，实现节能效果。

3. 减少环境污染：DCS系统能够准确监测和控制废水排放指标，并及时报警处理异常情况，有效减少废水对环境的污染。

案例一表明，DCS系统的引入能够使城市污水处理厂更加高效、智能化，进一步提升处理水平和节约资源。

二、案例二：DCS系统在污水处理中的智能运维某城市污水处理站引入DCS系统后，利用其强大的智能化运维功能，实现了自动化监控和设备故障预警。

DCS系统可以实现对污水处理站各项设备的监控、管理和运维。

通过传感器采集设备运行数据，系统可进行数据分析、异常检测和预警。

例如，当某设备温度、压力或电流等参数异常时，系统会自动发出预警信息，便于及时维护。

该污水处理站引入DCS系统后，取得了以下成果：1. 提升运维效率：通过DCS系统的智能化监控和预警功能，运维人员可以及时了解设备状态，减少了例行巡检的工作量，提高了运维效率。