城市污水來源通常為生活污水與生產污水，是各種形式的有機物和無機物的復雜混合物。在進行污水處理時，凈化等過程是為了使污水達到排水再次使用水質。城市污水處理應用廣泛，例如：餐飲、環(huán)保、醫(yī)療、能源、農業(yè)、交通、城市景觀、建筑等領域。城市中應建立自動控制網絡，是城市污水處理控制系統(tǒng)的主要概念，是控制污水處理的對象。城市污水處理控制系統(tǒng)分為管理、協調、現場等分級控制，而在環(huán)保監(jiān)督、調度管理以及控制工藝設備等方面也將城市污水處理控制系統(tǒng)的作用劃分出來。文章提出了城市污水處理系統(tǒng)控制模式，為處理、解決城市污水提供技術基礎。

一、污水處理工藝

城市污水的處理的工藝流程較為復雜，該工藝在物理、化學、生物等學科中充分涉獵，是一項綜合性技術。現階段，在對處理效果、運營成本、投資、水質量等因素綜合考慮的前提下，我國采用了物理法與生化法污水處理方式，即一級處理和二級處理。物理處理法具有較快的工藝過程，除渣機、沉淀池、沉砂池、水泵、篩網、格柵等均為該方法所使用設備。城市污水中所包含的泥沙和懸浮物SS利用一級物理處理方法進行分離、處理、和回收。城市污水中的有機污染物質多呈現膠體狀亦或溶解，對此，為了能夠有效降解代謝有機物功能，就需要利用生化法。傳統(tǒng)的活性污泥法來對城市污水進行治理具有滯后性大、變化過于緩慢等特點，因此控制生物處理過程時，采用傳統(tǒng)的控制方法難于提升效果。通過物理處理和生化處理，能夠將污水中百分之九十以上的BOD以及SS去除。

二、創(chuàng)建系統(tǒng)及系統(tǒng)功能

1.加強環(huán)保監(jiān)督力度

通過對城市污水處理廠各指標的定期檢測，如能耗、進出水、流量等，可為科學、合理管理及規(guī)劃城市污水處理提供必要數據，并評價出各處理廠的運營效率。這是因為盡管城市污水系統(tǒng)具有社會效益巨大，但存在較差的經濟效益和較高的運行成本。在污水處理廠和環(huán)保局的管理下，有序開展環(huán)保監(jiān)督，并對污水處理數據是否完整、準確、可靠、實時等方面進行確保，對各個污水處理廠的相關數據進行采集。

2.管理調度

隨著計算機與網絡信息化技術的誕生與發(fā)展，計算機網絡的普及給予人們工作極大的幫助，提升了生活品質。在城市污水處理方面，計算機集成系統(tǒng)的應用也發(fā)揮出很大作用。在優(yōu)化污水處理廠運行為目標，進行調度的優(yōu)化，計算最佳工作參數是調度管理應負責的工作，并對各項工序之間質量和負荷存在的關系進行大力協調。在設備狀況、氣候、季節(jié)、時間等因素都與污水處理工藝的運行密切相關。

3.控制工藝設備

為了促使污水處理廠能夠實現經濟運行，提高安全性，降低勞動強度，從而確保污水處理質量，自動化監(jiān)控系統(tǒng)的應用能夠協助滯后性大、連續(xù)性強、隨機干擾因素多、分布范圍廣、被控設備與監(jiān)測參數多、過程復雜等特點的污水處理工藝進一步提高質量。該控制系統(tǒng)具有計算性能參數、連鎖保護、數據采集、閉環(huán)控制等一系列功能，而工藝的流程、機電機械設備、變電站等都是控制系統(tǒng)所控制的對象。

三、控制系統(tǒng)介紹

控制城市污水處理系統(tǒng)分別涉及到分析、監(jiān)視、質量、調度、管理等方方面面，而不只是控制或調整各項工藝流程。

1.系統(tǒng)結構

從下階段我國已投入運行的城市污水處理廠的情況來看，主要應用的雙層分布式監(jiān)控系統(tǒng)由現場PLC和中央管理微機組成。該控制方式不僅僅應用于我國，世界很多國家都在應用。工藝設備級控制系統(tǒng)為現場控制設備，主要的工作就是控制污水處理工藝。將執(zhí)行機構、MCC柜、測量儀表等連接于PLC后，可處理并完成，自控控制、傳輸數據、采集開關量和模擬量的數據等一系列功能。根據被控設備及分散程度和工程規(guī)模，通常有6臺至10臺PLC�，F場控制網絡通訊應用于PLC之間，并分別設置與中制室、物理處理步驟、生化處理步驟、變電站等處。在對PLC進行選型時，僅僅考慮復雜算法的實現與組成網絡即可，引起具有很高的可靠性。人機界面的主要設備時CRT，可通過靈活操作CRT畫面來實現對設備的控制及操作。系統(tǒng)采用了SCADA軟件，硬件平臺則為IPC。以此為基礎，現場可不需要安裝控制盤臺。操作人員能夠對控制器的結構進行修改，并糾正、修改設置值，實時監(jiān)控聯網的PLC，實現了協調控制。

2.管理調度及監(jiān)督

一般采用冗余設計廠級控制級別的調度管理，工作站和服務器構成了調度管理，在直接連接了現場PLC后，可可實現深度處理數據，并向城市監(jiān)督系統(tǒng)和MIS提供該數據;并為了確保最高全廠效率，以實現控制協調各項工序的目的。冗余設計的目的是為了讓服務器具有逐步開發(fā)分析應用軟件的能力。而通訊方面，相比于傳統(tǒng)采用無線傳輸的方式，市話網絡、數據打包傳輸的方式功能實用且成本低廉，極大程度上降低了運行維護費用和投資，只需將MODEM加裝于各項污水處理廠即可實現。

四、控制方法

處理城市污水工藝過程中，參數具有復雜性，且還會呈現出非線性特征。例如：污泥泵、水泵、曝氣機等受控設備以及進水量、溶解氧量、濃度、溫度等參數過程都較為復雜。污泥回流量和曝氣量的確定都采用了經驗法。應用智能控制的措施能偶達到良好控制效果。輸入變量與水指標之間的關系用該公式進行描述：

公式中，Qw代表回流污泥量，為調節(jié)變量;t代表處理時間;T代表水溫，為隨機變量;D0代表水中溶氧量，為調節(jié)變量，其可通過對曝氣量進行控制來實現;Q代表進水流量，為隨機變量;Si代表進水水質，為隨機變量;S0代表出水水質，為被調量。

五、結束語

城市污水處理應用廣泛，例如：餐飲、環(huán)保、醫(yī)療、能源、農業(yè)、交通、城市景觀、建筑等領域。文章簡要討論了城市污水處理系統(tǒng)的控制，城市中應建立自動控制網絡，是城市污水處理控制系統(tǒng)的主要概念，是控制污水處理的對象，該系統(tǒng)實現信息化管理，如通過MODEM，向城市監(jiān)督管理部門實時提供城市污水處理廠工作情況，這樣有助于為決策和管理提供有效依據。該系統(tǒng)還具有很強的可擴展性和靈活性，根據重構和需要，系統(tǒng)中PLC之間的拓撲結構和數量將不同功能的系統(tǒng)功能單元實現。通過對城市污水處理廠各指標的定期檢測，可為科學、合理管理及規(guī)劃城市污水處理提供必要數據，在城市污水處理方面，計算機集成系統(tǒng)的應用也發(fā)揮出很大作用。在優(yōu)化污水處理廠運行為目標，進行調度的優(yōu)化，除此之外，系統(tǒng)還具有很高的可靠性，確保整個系統(tǒng)的安全、可靠。功能單元互相之間為獨立的關系，在并行多臺PLC后，通過底層網絡實現了數據共享，有效控制整個工藝流程。

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