摘　要：污水處理廠的自動控制系統(tǒng)不僅要保障工藝設(shè)備的連續(xù)運行，還要滿足出水穩(wěn)定達標和節(jié)能降耗的需求。本文闡述了AAO污水處理工藝中自動化儀表的設(shè)置以及自動控制系統(tǒng)的設(shè)計，以獲得良好的經(jīng)濟技術(shù)指標，并能夠長期、穩(wěn)定、高效的運行。

關(guān)鍵詞：污水處理;AAO工藝;自動化儀表;自動控制系統(tǒng)

隨著社會的進步，人類對環(huán)境保護越來越重視，國家對各個污水處理廠的排放標準也有了更高的要求，因此在新建污水處理廠中，AAO工藝越來越多的被應(yīng)用，已達到更好的脫磷除氮的效果。AAO工藝處理流程主要分四階段：預(yù)處理階段，生化處理階段，深度處理、出水階段以及泥處理階段，以下分別探討各個階段中儀表自動控制系統(tǒng)的設(shè)計。

一、預(yù)處理階段

該階段主要包括粗格柵及進水泵房、細格柵及沉砂池以及進水水質(zhì)檢測、計量。主要需要參與聯(lián)鎖控制工藝設(shè)備為粗格柵、污水提升泵、細格柵等。因此需要設(shè)置的自動化儀表為：

在粗格柵前以及進水泵房分別設(shè)置超聲波液位計1套，利用2套超聲波液計檢測的液位值，由上位機計算出液位差值來控制粗格柵的運行、停止;利用進水泵房的超聲波液位計來控制污水提升泵的啟動、停止。由于超聲波液位計檢測的液位值是連續(xù)的，因此可根據(jù)工藝要求，只用1套超聲波液位計即可在上位機通過軟件實現(xiàn)對多臺污水提升泵的啟動停止控制。

在細格柵前后設(shè)置超聲波液位差計，直接檢測細格柵前后的液位差值，以控制細格柵的運行、停止。

在細格柵后還應(yīng)該根據(jù)國家環(huán)保部門要求，對污水處理廠進水水量、酸堿度(PH)、濁度(SS)、生物需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)等檢測，相應(yīng)的需要設(shè)置電磁流量計、在線PH測定儀、在線SS測定儀、在線COD分析儀以及在線氨氮分析儀。該部分儀表檢測的數(shù)據(jù)不僅需要上傳到污水處理廠控制室，還需要上傳到當?shù)丨h(huán)保部門。

在儀表設(shè)置上，粗格柵采用超聲波液位計而細格柵采用超聲波液位差計主要從經(jīng)濟指標上考慮，粗格柵后面的超聲波液位計及參與粗格柵前后液位差的計算又可參與污水提升泵的控制。

二、生化處理階段

該階段主要包括AAO生物反應(yīng)池(主要分為厭氧池、缺氧池以及好氧池)、鼓風機房、污泥泵房、二沉池以及加藥部分。主要需要參與聯(lián)鎖控制的工藝設(shè)備為鼓風機以及回流污泥泵等，生物處理階段是整個污水處理廠的核心部分，是影響出水水質(zhì)的關(guān)鍵。同樣也是整個處理過程中自動化控制最復(fù)雜的部分。需要設(shè)置的自動化儀表主要有：

在AAO生物反應(yīng)池的厭氧池設(shè)置在線氧化還原電位(ORP)測定儀，檢測厭氧池的厭氧程度;在缺氧池設(shè)置在線溶氧(DO)測定儀，檢測缺氧池的溶氧濃度值;厭氧和缺氧的溶氧值控制污泥回流量，為污泥反硝化和磷的釋放提供良好的反應(yīng)條件，確保生物除磷、脫氮的效果。在好氧池的中部以尾部設(shè)置在線溶氧(DO)測定儀以及在線污泥濃度(MLSS)測定儀，檢測好氧池的溶氧濃度值以及污泥濃度值。

在鼓風機的出風管設(shè)置熱值式空氣流量計以及壓力變送器，熱值式空氣流量計既可以檢測鼓風機的曝氣量又可以檢測空氣溫度。

在污泥泵房設(shè)置超聲波液位計，檢測污泥泵房的液位值，用于對污泥泵的啟動、停止控制。

鼓風曝氣系統(tǒng)的控制：作為廠區(qū)的控制關(guān)鍵，控制水平的高低直接關(guān)系到整個污水處理廠的經(jīng)濟、合理運行。傳統(tǒng)方法中主要采用溶氧單回路定制調(diào)節(jié)或者溶氧、流量串級調(diào)節(jié)的方法，由于鼓風曝氣系統(tǒng)的非線性，大滯后性、多擾動性、決定傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)方法在控制的實時性，準確性都有一定的欠缺，并且能耗相對高，因此為了節(jié)能降耗，越來越多的智能型精確曝氣系統(tǒng)被運用到實際中，智能型精確曝氣系統(tǒng)的模型能在其控制過程中根據(jù)系統(tǒng)的在線數(shù)據(jù)(溶氧值、壓力、溫度、流量、PH)自動的優(yōu)化調(diào)整，可以實現(xiàn)間歇曝氣、微量曝氣、正常曝氣以及溶解氧分布控制等各種復(fù)雜的的曝氣方案，并且根據(jù)曝氣量的需要，通過鼓風機MCP控制柜實現(xiàn)對多臺鼓風機的循環(huán)啟停，變頻控制等，譬如當下比較流行的AVS(Aeration Volume control System)精確曝氣系統(tǒng)。

三、深度處理、出水階段

該階段主要包括濾池(高效濾池/濾布濾池等)、紫外線消毒渠以及出水水質(zhì)、流量檢測部分。深度處理各個部分的設(shè)備一般成套化，有獨立的控制系統(tǒng)，水力學(xué)控制模型比較成熟。出水部分主要設(shè)置電磁流量計、在線PH測定儀、在線SS測定儀、在線COD分析儀、在線氨氮分析儀以及在線TP(總磷)分析儀。該部分儀表檢測的數(shù)據(jù)也既需要上傳到污水處理廠中央控制室，也要上傳到當?shù)丨h(huán)保部門，做為污水廠收費以及達標排放的依據(jù)。

四、泥處理階段

泥處理階段主要指剩余污泥的脫水、濃縮、暫時儲存以及外運等，是整個污水處理工藝的附加階段。污泥的堆肥或者焚燒發(fā)電等處理方法是現(xiàn)階段污泥處理中比較先進的工藝，也有利于實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟和廢物的利用。

單獨的自動化儀表僅做為檢測執(zhí)行級是不能夠滿足廠區(qū)的自動控制運行，根據(jù)集散型控制系統(tǒng)的原理，一個完整的控制系統(tǒng)由檢測執(zhí)行級、現(xiàn)場控制級以及中央監(jiān)控級組成。綜合污水處理工藝過程、構(gòu)筑物布局、設(shè)備和檢測儀表分布等相關(guān)因素，可在每個工藝處理階段設(shè)置一個現(xiàn)場控制站PLC，現(xiàn)場控制站PLC做為現(xiàn)場控制級負責各個工藝處理階段工藝設(shè)備運行數(shù)據(jù)以及自動化儀表數(shù)據(jù)的采集、控制。中央監(jiān)控級主要由互為熱備的兩臺中央監(jiān)控計算機組成，并設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫存儲服務(wù)器以及投影儀、打印機等附屬管理設(shè)備。所有的工藝設(shè)備均采用手動(就地)、自動(遠程)兩種控制方式，手動-自動控制轉(zhuǎn)換由設(shè)備就地控制箱上的轉(zhuǎn)換開關(guān)實現(xiàn)。二種控制方式手動優(yōu)先，自動次之。

中央監(jiān)控級通過組態(tài)軟件能直觀的對整個工藝流程進行動態(tài)模擬，趨勢分析，對整個污水處理過程實行實時監(jiān)控，實時接收跟蹤PLC數(shù)據(jù)，并對實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)分析處理，并且制表打印等，污水廠的三層控制結(jié)構(gòu)保證了生產(chǎn)過程的獨立性和安全性。

現(xiàn)場控制級與中央監(jiān)控級之間采用100M光纖快速工業(yè)以太網(wǎng)，組成環(huán)形冗余結(jié)構(gòu)，100M光纖快速工業(yè)以太網(wǎng)傳輸距離遠和網(wǎng)絡(luò)速度快的特性適應(yīng)了中央監(jiān)控級覆蓋全廠地域的特點和大數(shù)據(jù)量交換的要求。冗余的通訊網(wǎng)絡(luò)避免了單一線路故障帶來的系統(tǒng)失效，大大提高了可靠性。以太網(wǎng)的應(yīng)用符合現(xiàn)代化信息技術(shù)的發(fā)展的趨勢，靈活的拓撲形式和開放的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以便于系統(tǒng)擴展。

隨著經(jīng)濟的發(fā)展,生產(chǎn)生活自動化水平的提高是必然的趨勢,關(guān)鍵要實現(xiàn)設(shè)計的自動化水平和應(yīng)用水平相結(jié)合,因此在線檢測儀表與自動控制系統(tǒng)以適用、可靠、先進、經(jīng)濟為基本原則，充分考慮處理規(guī)模、工藝特點等綜合因素，對污水處理過程進行實時監(jiān)測和控制，保證出水水質(zhì)、安全生產(chǎn)、降低運行成本，獲得良好的經(jīng)濟技術(shù)指標。同時可以減輕勞動強度，提高勞動效率和效益，使污水廠的資源最優(yōu)組合，有效的節(jié)約能源。

參考文獻:

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