對(duì)污水廠儀表及自控設(shè)計(jì)的應(yīng)用初探

1、<p>　　對(duì)污水廠儀表及自控設(shè)計(jì)的應(yīng)用初探</p><p>　　摘要：信息時(shí)代，自控技術(shù)及理論日趨成熟和規(guī)范化，但在污水處理領(lǐng)域儀表的設(shè)計(jì)、自控的設(shè)計(jì)、使用維護(hù)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)中，仍存在諸多的不完善和欠科學(xué)之處。同時(shí)，由于各種工程技術(shù)的不斷改進(jìn)，硬件、軟件開(kāi)發(fā)的多樣性和通用性，污水處理廠自控設(shè)計(jì)面臨較多的選擇、與巨大的挑戰(zhàn)。這就有必要探討下針對(duì)污水廠儀表與自控設(shè)計(jì)方面的一些話題。 </p>&

2、lt;p>　　關(guān)鍵詞：污水廠；儀表；自控；設(shè)計(jì) </p><p>　　中圖分類(lèi)號(hào)：P634.3+6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p>　　1. 污水處理中自動(dòng)化儀表的作用 </p><p>　　在污水處理過(guò)程中，無(wú)論采用何種工藝，其工藝過(guò)程都存在大量需要檢測(cè)的參數(shù)，因此目前大型生活污水處理廠或者工藝污水處理廠一般都設(shè)有液位、液位差、流量、壓力、pH

3、值、溫度、溶解氧、污泥濃度、氧化還原電位、污泥界面、在線BOD、在線COD、在線氨氮、在線總磷等自動(dòng)化儀表。通過(guò)這些檢測(cè)儀表獲取的各種工藝檢測(cè)參數(shù)從而對(duì)工藝過(guò)程中的各種工藝設(shè)備進(jìn)行控制，協(xié)調(diào)供需之間、系統(tǒng)各組成部分之間、各污水處理工藝之間的關(guān)系，以便使各種設(shè)備與設(shè)施得到更充分、合理的使用。其中工藝過(guò)程中的一些重要工藝參數(shù)例如溶氧值、曝氣量等都是保證工藝自動(dòng)控制的重要保證，通過(guò)這些儀表檢測(cè)值來(lái)自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制工藝設(shè)備的合理運(yùn)行。這些自動(dòng)化儀

4、表不僅對(duì)于污水處理工藝過(guò)程起著不可替代的指導(dǎo)作用，同時(shí)也可以多工藝處理過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控報(bào)警，保障生產(chǎn)和設(shè)備安全，而且還起著向相關(guān)管理部門(mén)提過(guò)檢測(cè)指標(biāo)的重要作用。可見(jiàn)，自動(dòng)化儀表對(duì)于污水處理過(guò)程起著重要的作用，是計(jì)算機(jī)控制的前提條件和自動(dòng)化控制的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。 </p><p>　　2. 污水處理中儀表設(shè)計(jì)的原則與要點(diǎn) </p><p>　　2.1儀表主要設(shè)計(jì)原則 </p><p

5、>　　通常，在污水處理工藝的流程中，現(xiàn)場(chǎng)儀表不僅負(fù)責(zé)采集工藝參數(shù)，以確保自動(dòng)控制系統(tǒng)正常運(yùn)行和控制，還是科學(xué)管理、環(huán)保監(jiān)控的重要基礎(chǔ)保證，因此，在設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)：（1）盡量選用高精度、高穩(wěn)定性、免維護(hù)或低維護(hù)的智能儀表。為了生產(chǎn)過(guò)程中便于現(xiàn)場(chǎng)巡視與儀表維護(hù)，設(shè)計(jì)中可采用帶現(xiàn)場(chǎng)顯示的變送器，同時(shí)盡量注意儀表的性?xún)r(jià)比。（2）在設(shè)計(jì)配置污水處理儀器儀表時(shí)，必須考慮到安全防護(hù)手段。由于污水處理環(huán)境比較惡劣，很多現(xiàn)場(chǎng)儀表在井下或則露天環(huán)境，更

6、有些浸泡在污水里。井下儀表和浸泡在污水里的儀表防護(hù)等級(jí)可選IP68，露天的儀表選IP65，同時(shí)應(yīng)該根據(jù)儀表的具體考慮設(shè)置儀表保護(hù)箱，在北方等溫度較低地區(qū)還應(yīng)考慮保溫措施。（3）儀表的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮環(huán)境的適應(yīng)性。特別是傳感器如直接與污水、污泥介質(zhì)接觸，很容易腐蝕和結(jié)垢。因此應(yīng)盡量選擇非接觸式的、無(wú)阻塞隔膜式、電磁式和可清洗式的傳感器（如超聲波、電磁式等）。在儀表設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量選用不斷流拆卸式和維護(hù)周期較長(zhǎng)的儀表，方便維護(hù)管理。(4)儀表設(shè)計(jì)中優(yōu)

7、先考慮節(jié)能型的儀表產(chǎn)品。儀表設(shè)計(jì)中對(duì)于特殊場(chǎng)合應(yīng)考慮儀表的防爆性能。對(duì)于處于雷區(qū)的污水處理廠，儀表變送器的電源和送信號(hào)到PLC的輸出</p><p>　　2.2儀表設(shè)計(jì)中的要點(diǎn) </p><p>　　往往很多分析儀表的傳感器是電極（pH計(jì)、溶解氧等）組成的，而在實(shí)際使用中，電極易被油脂或污物覆蓋而不能測(cè)量。因此在這些分析儀的選型時(shí)，必須充分考慮電極的清洗問(wèn)題。目前，清洗方式有人工定期清洗，

8、或機(jī)械清洗、超聲波自動(dòng)清洗、溶液噴射清洗以及空氣噴射清洗。 在儀表設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量選用不斷流拆卸式和維護(hù)周期較長(zhǎng)的儀表的同時(shí)，對(duì)于清洗、維護(hù)及更換時(shí)必須拆卸的管道式安裝儀表及其傳感器，應(yīng)在管道上設(shè)計(jì)安裝旁通閥，以免在其更換或發(fā)生故障時(shí)，需要停止工藝運(yùn)行。污水處理中儀表設(shè)計(jì)需要與工藝緊密結(jié)合，選取合適的測(cè)量或取樣位置。分析儀表的安裝位置一定要選擇在活動(dòng)的區(qū)域，不能設(shè)置在死區(qū)。若設(shè)置在引出工藝管路時(shí)，這根工藝管路中介質(zhì)必須是流動(dòng)的。 </

9、p><p>　　3. 污水處理中自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則分析 </p><p>　　通常從污水處理廠的工藝流程來(lái)看，主要工藝AA/O活性污泥法工藝是生物除磷脫氮工藝的一種，在提供足夠氧氣條件下，并在生物反應(yīng)池中營(yíng)造缺氧/厭氧、好氧環(huán)境，利用生物反應(yīng)池中大量繁殖的活性污泥，降解水中污染物，以達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。生物反應(yīng)池需要周期運(yùn)行，厭氧、缺氧、好氧階段都有電動(dòng)設(shè)備支持。好氧階段采用鼓風(fēng)機(jī)曝氣，需維持

10、曝氣池溶解氧值在允許的范圍內(nèi)，以保證曝氣池中的好氧微生物順利進(jìn)行有機(jī)物氧化分解。曝氣空氣量的調(diào)整，采用控制鼓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉片的方式，即通過(guò)改變鼓鳳機(jī)導(dǎo)葉片的角度來(lái)控制鼓風(fēng)機(jī)出口總管上的壓力恒定，再根據(jù)污水量和DO值來(lái)調(diào)整生物反應(yīng)池空氣調(diào)節(jié)閥控制曝氣空氣量的大小，從而保證溶解氧的需求量。大量的電動(dòng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)都需要自控系統(tǒng)來(lái)完成，因此自控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)周期的正確運(yùn)行操作至關(guān)重要。而且好氧系統(tǒng)作為整個(gè)污水處理工藝能量消耗的大戶(hù)，它的自控系統(tǒng)優(yōu)化程度越高

11、，整個(gè)污水處理工藝的運(yùn)行費(fèi)用也會(huì)越低，這也說(shuō)明了自控系統(tǒng)在整個(gè)處理工藝中的重要性。 </p><p>　　一般，為保證污水廠生產(chǎn)的穩(wěn)定和高效，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善操作環(huán)境，同時(shí)提高污水廠的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理水平，在充分考慮本污水處理工藝特性的基礎(chǔ)上，將建設(shè)現(xiàn)代化污水處理廠的理念融入到自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，本自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循：先進(jìn)合理、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、開(kāi)放靈活等的原則。 </p><p>　　4.

12、 污水處理中自控儀表系統(tǒng)配置的要點(diǎn) </p><p>　　我們應(yīng)根據(jù)不同工藝要求，自控儀表的配置應(yīng)在滿足工藝要求的前提下，采用國(guó)內(nèi)外先進(jìn)及成熟、可靠、穩(wěn)定的產(chǎn)品。同時(shí)提高污水處理廠的自動(dòng)化程度，盡量減少定員數(shù)量，這一點(diǎn)對(duì)減少污水處理廠的經(jīng)營(yíng)成本有很重要的意義。比如對(duì)于一個(gè)小型城鎮(zhèn)的污水處理廠來(lái)說(shuō)，由于污水廠較小，如果沒(méi)有自動(dòng)化程度較高的自控系統(tǒng)，往往需要按崗定員，這樣3000-30000噸/日的污水處理廠也需要1

13、0-30人。實(shí)際上，對(duì)于規(guī)模稍大的污水廠，定員也不過(guò)如此，所以相對(duì)人力成本很高。在條件允許的情況下，應(yīng)盡量提高污水廠的自動(dòng)化程度。因此切合實(shí)際的控制系統(tǒng)對(duì)于污水廠的正常運(yùn)行至關(guān)重要。根據(jù)對(duì)多座污水廠的設(shè)計(jì)、運(yùn)行研究確定了儀表控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則：（1）污水廠采用基于PLC的集中管理、分散控制的分布式控制系統(tǒng)，中央控制室為生產(chǎn)監(jiān)控層，現(xiàn)場(chǎng)控制站組成現(xiàn)場(chǎng)控制層，位于現(xiàn)場(chǎng)的在線檢測(cè)儀表和現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行設(shè)備組成檢測(cè)執(zhí)行層。（2）中控室設(shè)置于廠前區(qū)綜合樓

14、內(nèi)，中控室內(nèi)設(shè)一臺(tái)數(shù)據(jù)服務(wù)器及二臺(tái)冗余的監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)。服務(wù)器負(fù)責(zé)廠內(nèi)數(shù)據(jù)庫(kù)，完成各類(lèi)數(shù)據(jù)的運(yùn)算、整理和儲(chǔ)存。二臺(tái)監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)中一臺(tái)作為工程師站，一臺(tái)作為操作員站，故障時(shí)可互為熱備，計(jì)算機(jī)配有彩色顯示</p><p>　　綜上，污水處理廠自控系統(tǒng)是整個(gè)污水處理工程的重要組成部分，其設(shè)計(jì)好壞與控制設(shè)備選擇是否適當(dāng)，不僅關(guān)系著自控系統(tǒng)的性?xún)r(jià)比的高低而且對(duì)以后整個(gè)污水處理廠運(yùn)行維護(hù)的難易有著重要影響。污水處理廠自控系

15、統(tǒng)，必須根據(jù)工藝要求在確定的設(shè)計(jì)原則下制定應(yīng)用方案，才能保證污水處理系統(tǒng)的正常運(yùn)行，又能降低工程的投資成本。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　1.汪靜，費(fèi)然。試析污水處理中自動(dòng)化儀表的設(shè)計(jì)及其應(yīng)用[J]，科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011年34期 </p><p>　　2.宋頡，李偉，申蓁，李玉鑫。污水處理廠自控儀表系