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[摘 要]伴随着我国经济的快速发展，我国的水资源的污染程度也日趋严重，传统的污水处理技术已经不能适应现代科技的时代，本文探讨了污水处理技术的现状，对自动化系统在污水处理中的应用进行研究。
[关键词]自动化；控制；污水处理；应用
中图分类号：TU855 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）06-0554-01
1 当前我国自动化系统现状
污水处理自动控制技术在国外发展的比较早，其技术上也具有明显的优势，西方很多国家的污水处理厂在多年前就实现了污水处理的计算机控制，甚至有的国家已经在污水处理过程中实现了无人值守。在20世纪70年代，美国的一些污水处理厂已经实现了利用计算机对加药过程进行控制，如一些污水处理厂利用计算机对加钒过程进行控制，每年使钒的消耗量降低了20%，同时也使水质大为改善，管理效率大大提高。此外，德国的柏林污水处理厂、日本东京、大阪等地的污水处理厂等也很早实现了对污水处理过程的计算机控制。污水处理控制系统发展到现在已经取得了很大的成就，控制系统的自动化程度相比以前更高，如美国的许多大型污水处理厂在整个厂区范围设置了整套的集散控制系统，实现了对污水处理过程的多环路控制。
污水处理技术在我国的发展比较晚，因此在污水处理的自动控制方面我国与西方发达国家还存在较大差距。目前我国的很多小型污水处理厂由于资金不足、技术力量薄弱等原因还采用手动控制，通过人工取样分析后对设备的运行状态进行调整，这样导致控制的精确性较低，处理出水的水质也不稳定。除此之外，国内很多大型的污水处理厂成套引入国外的污水处理的先进设备及技术工艺、监测仪器仪表、自控系统及相应的软件，由于国外设备配套性好、技术先进、自动化程度高，系统运行稳定，能够确保水质达标。在污水处理的自动控制方面，我国的自主研发能力还比较低，这成为制约我国污水处理发展的瓶颈。
2 污水处理的一般流程分析
2.1 格栅除污
厂区外的污水经过排污主管道进入格栅间，用三台粗格栅和三台细格栅拦截住污水里较大的污物，形成栅渣并将其送至压实机进行处理， 通过螺旋输送机运送至专门的容器，再进行外运。通过格栅机的污水继续前行，流入水泵房。
2.2 水泵房提升与除砂
水泵房是全厂区中标高的最低点， 为了使污水流入其它的处理区域，在进水泵房底部放置六台功率较大的潜水泵将污水进行提升。将污水提升到至沉砂池后，沉砂池把砂子从污水中分离开来，以防对后续处理工作中的设备产生摩擦和损坏， 隔离出来的含水砂子再经由吸砂泵将其吸入至砂水分离器将水和砂分离开来， 再将分离出来的砂子进行外运。
2.3 初次沉淀池与A/O 池
沉砂池处理后的污水再流入初次沉淀池， 经初次沉淀池沉淀后的污水流入A/O 池。A/O 池是厌氧/好氧生物反应池， 污水流入大型厌氧池进行厌氧处理，利用厌氧菌的作用去除废水中的有机物。处理完成后，污水流入三个好氧池中， 借助鼓风机向池内吹入氧气。好氧池让活性污泥进行有氧呼吸，降解有机物和进行硝化反应，把有机物分解成无机物，以去除污染物。
2.4 二次沉淀池
污水最后流入二次沉淀池，澄清液流出，沉淀的污泥一部分以回流的形式至A/O 池的入口， 以确保厌氧池中存有一定数量的污泥， 另外3台污泥泵将另一部分剩余污泥送至污泥调节池。污水通过两次沉淀处理后已经达到合格标准，可以排向外面。剩余污泥经过浓缩后和初沉池污泥一道进行脱水，成为泥饼外运。
3 自动化系统的在污水处理中的应用
PLC是通过数字的运算进行设备控制的一种自动化装置，它使用可编程系统内部的储存程序，通过数字的输出执行运算，顺序控制、计时、定时等相关的指令，主要是通过模拟量和数字量的输入和输出来控制污水处理设备的运行。PLC可编程序控制系统具有较强的控制能力、简单的编程、可靠的运行、较强的抗干扰能力、有各种接口、方便设备的连接、单独的模块型结构、维修和使用方便、能实现在线维修等多种特点，在污水处理厂广泛得到使用。集散控制系统使用模块化、标准化和系列化的设计，其主要由生产过程数据采集、过程控制管理、生产管理三个级别组成的集中显示操作管理的一种手段，相关的配置比较灵活、控制比较分散的一种局域网的控制系统。其具有独立分散控制、自主性、协调性、集中性，通过共享的网络信息，能很好地协调各个工作点的工作状况，有很好的灵活性、适应性和可靠性的特点。现场总线控制系统是将现场的仪表、设备与通信网络与控制系统进行连接。其具有数据的实时采集、设备的相互连接、分散功能块、开放式总线协议等特点。
3.1 自控系统的硬件选择
污水处理主要是顺序逻辑控制和条件控制，这正是PLC控制的优势所在。控制系统使用的可编程序控制器是选用全套进口PLC，并采用工业级触摸屏。我们选举PLC系统S7-200系列，进行分析，S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。
PLC系统在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代繼电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
3.2 自控系统的应用实现
（1）在污水处理过程中根据控制的级别不同可以采用自动控制和手动控制两种方式，在正常的运行情况下一般选择自动方式进行控制，这样能提高设备运行的稳定性。当系统出现预警和故障时可以进行人工干扰，进行人工控制操作来保证设备的正常运行。
（2）通过对运行设备的数据采集可以实现在线监视功能，在中控室能从电脑界面上能详细准确地显示现场的智能仪表测量的数据、设备的运行状态和通过数据采集分析管理后部分工艺参数的变化，使操作人员能及时准确地掌握污水吃力过程中的参数和设备的运行状况。操作人员能根据电脑界面显示的数据变化情况，通过计算机控制系统来改变运行参数及设备的运行状况。
（3）在中控室内还可以根据参数的变化、设备的运行、阀位的开度和各种报警信号对污水处理过程实施动态的管理。通过PLC的数据采集能真正实现数据的全监控，通过对历史记录的对比和分析，能对异常的数据进行分析，查找产生异常数的原因，根据产生的原因对生产过程的运行参数进行相应的调整。
（4）通过PLC自动化控制系统能对运行的数据进行及时的采集，对采集的数据能形成很好的保存，只要能及时对保存的历史数据进行及时的备份就能实现历史运行数据的全采集，便于生产运行数据库的管理和数据的分析。
（5）当设备在运行过程中出现故障时，通过自动化程序的设置就能在中控室出现预警提示，以便操作人员能及时地发现污水处理过程中出现的故障，通过报警画面及时提醒操作人员进行相应的处理，经过和历史曲线相对比和数据分析处理完毕后，进行复位处理即能正常的工作。
（6）通过采集的数据在后台进行函数计算能对当前的运行状况进行趋势分析，提示各个设备的运行趋势，以便操作人员能根据运行趋势及时采取相关的措施进行处理。
（7）通过PLC自动化设置还能实现不同级别设备的连锁保护功能，避免一个设备的出现问题造成其他设备的损坏，提高设备的保护能力。
4 结束语
PLC 在污水处理控制系统中的应用，具有操作方便，安全可靠，效率较高和污水处理效果好的优点，降低了工作人员的劳动强度，改善了工作人员的工作条件。在此同时，PLC 的软件和硬件结构都采用模块化设计，工作人员一目了然其结构组成，方便了其对PLC 的安装，调试和进行维修，带来了良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 郭明贤.自动化技术在污水处理过程中的应用[J].市政建设，2012.
[2] 李成俊.PLC技术在污水处理厂的使用研究[J].宁夏工程技术，2011.
[关键词]自动化；控制；污水处理；应用
中图分类号：TU855 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）06-0554-01
1 当前我国自动化系统现状
污水处理自动控制技术在国外发展的比较早，其技术上也具有明显的优势，西方很多国家的污水处理厂在多年前就实现了污水处理的计算机控制，甚至有的国家已经在污水处理过程中实现了无人值守。在20世纪70年代，美国的一些污水处理厂已经实现了利用计算机对加药过程进行控制，如一些污水处理厂利用计算机对加钒过程进行控制，每年使钒的消耗量降低了20%，同时也使水质大为改善，管理效率大大提高。此外，德国的柏林污水处理厂、日本东京、大阪等地的污水处理厂等也很早实现了对污水处理过程的计算机控制。污水处理控制系统发展到现在已经取得了很大的成就，控制系统的自动化程度相比以前更高，如美国的许多大型污水处理厂在整个厂区范围设置了整套的集散控制系统，实现了对污水处理过程的多环路控制。
污水处理技术在我国的发展比较晚，因此在污水处理的自动控制方面我国与西方发达国家还存在较大差距。目前我国的很多小型污水处理厂由于资金不足、技术力量薄弱等原因还采用手动控制，通过人工取样分析后对设备的运行状态进行调整，这样导致控制的精确性较低，处理出水的水质也不稳定。除此之外，国内很多大型的污水处理厂成套引入国外的污水处理的先进设备及技术工艺、监测仪器仪表、自控系统及相应的软件，由于国外设备配套性好、技术先进、自动化程度高，系统运行稳定，能够确保水质达标。在污水处理的自动控制方面，我国的自主研发能力还比较低，这成为制约我国污水处理发展的瓶颈。
2 污水处理的一般流程分析
2.1 格栅除污
厂区外的污水经过排污主管道进入格栅间，用三台粗格栅和三台细格栅拦截住污水里较大的污物，形成栅渣并将其送至压实机进行处理， 通过螺旋输送机运送至专门的容器，再进行外运。通过格栅机的污水继续前行，流入水泵房。
2.2 水泵房提升与除砂
水泵房是全厂区中标高的最低点， 为了使污水流入其它的处理区域，在进水泵房底部放置六台功率较大的潜水泵将污水进行提升。将污水提升到至沉砂池后，沉砂池把砂子从污水中分离开来，以防对后续处理工作中的设备产生摩擦和损坏， 隔离出来的含水砂子再经由吸砂泵将其吸入至砂水分离器将水和砂分离开来， 再将分离出来的砂子进行外运。
2.3 初次沉淀池与A/O 池
沉砂池处理后的污水再流入初次沉淀池， 经初次沉淀池沉淀后的污水流入A/O 池。A/O 池是厌氧/好氧生物反应池， 污水流入大型厌氧池进行厌氧处理，利用厌氧菌的作用去除废水中的有机物。处理完成后，污水流入三个好氧池中， 借助鼓风机向池内吹入氧气。好氧池让活性污泥进行有氧呼吸，降解有机物和进行硝化反应，把有机物分解成无机物，以去除污染物。
2.4 二次沉淀池
污水最后流入二次沉淀池，澄清液流出，沉淀的污泥一部分以回流的形式至A/O 池的入口， 以确保厌氧池中存有一定数量的污泥， 另外3台污泥泵将另一部分剩余污泥送至污泥调节池。污水通过两次沉淀处理后已经达到合格标准，可以排向外面。剩余污泥经过浓缩后和初沉池污泥一道进行脱水，成为泥饼外运。
3 自动化系统的在污水处理中的应用
PLC是通过数字的运算进行设备控制的一种自动化装置，它使用可编程系统内部的储存程序，通过数字的输出执行运算，顺序控制、计时、定时等相关的指令，主要是通过模拟量和数字量的输入和输出来控制污水处理设备的运行。PLC可编程序控制系统具有较强的控制能力、简单的编程、可靠的运行、较强的抗干扰能力、有各种接口、方便设备的连接、单独的模块型结构、维修和使用方便、能实现在线维修等多种特点，在污水处理厂广泛得到使用。集散控制系统使用模块化、标准化和系列化的设计，其主要由生产过程数据采集、过程控制管理、生产管理三个级别组成的集中显示操作管理的一种手段，相关的配置比较灵活、控制比较分散的一种局域网的控制系统。其具有独立分散控制、自主性、协调性、集中性，通过共享的网络信息，能很好地协调各个工作点的工作状况，有很好的灵活性、适应性和可靠性的特点。现场总线控制系统是将现场的仪表、设备与通信网络与控制系统进行连接。其具有数据的实时采集、设备的相互连接、分散功能块、开放式总线协议等特点。
3.1 自控系统的硬件选择
污水处理主要是顺序逻辑控制和条件控制，这正是PLC控制的优势所在。控制系统使用的可编程序控制器是选用全套进口PLC，并采用工业级触摸屏。我们选举PLC系统S7-200系列，进行分析，S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。
PLC系统在集散自动化系统中充分发挥其强大功能。使用范围可覆盖从替代繼电器的简单控制到更复杂的自动化控制。应用领域极为广泛，覆盖所有与自动检测，自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等等。如：冲压机床，磨床，印刷机械，橡胶化工机械，中央空调，电梯控制，运动系统。
3.2 自控系统的应用实现
（1）在污水处理过程中根据控制的级别不同可以采用自动控制和手动控制两种方式，在正常的运行情况下一般选择自动方式进行控制，这样能提高设备运行的稳定性。当系统出现预警和故障时可以进行人工干扰，进行人工控制操作来保证设备的正常运行。
（2）通过对运行设备的数据采集可以实现在线监视功能，在中控室能从电脑界面上能详细准确地显示现场的智能仪表测量的数据、设备的运行状态和通过数据采集分析管理后部分工艺参数的变化，使操作人员能及时准确地掌握污水吃力过程中的参数和设备的运行状况。操作人员能根据电脑界面显示的数据变化情况，通过计算机控制系统来改变运行参数及设备的运行状况。
（3）在中控室内还可以根据参数的变化、设备的运行、阀位的开度和各种报警信号对污水处理过程实施动态的管理。通过PLC的数据采集能真正实现数据的全监控，通过对历史记录的对比和分析，能对异常的数据进行分析，查找产生异常数的原因，根据产生的原因对生产过程的运行参数进行相应的调整。
（4）通过PLC自动化控制系统能对运行的数据进行及时的采集，对采集的数据能形成很好的保存，只要能及时对保存的历史数据进行及时的备份就能实现历史运行数据的全采集，便于生产运行数据库的管理和数据的分析。
（5）当设备在运行过程中出现故障时，通过自动化程序的设置就能在中控室出现预警提示，以便操作人员能及时地发现污水处理过程中出现的故障，通过报警画面及时提醒操作人员进行相应的处理，经过和历史曲线相对比和数据分析处理完毕后，进行复位处理即能正常的工作。
（6）通过采集的数据在后台进行函数计算能对当前的运行状况进行趋势分析，提示各个设备的运行趋势，以便操作人员能根据运行趋势及时采取相关的措施进行处理。
（7）通过PLC自动化设置还能实现不同级别设备的连锁保护功能，避免一个设备的出现问题造成其他设备的损坏，提高设备的保护能力。
4 结束语
PLC 在污水处理控制系统中的应用，具有操作方便，安全可靠，效率较高和污水处理效果好的优点，降低了工作人员的劳动强度，改善了工作人员的工作条件。在此同时，PLC 的软件和硬件结构都采用模块化设计，工作人员一目了然其结构组成，方便了其对PLC 的安装，调试和进行维修，带来了良好的经济效益和社会效益。
参考文献
[1] 郭明贤.自动化技术在污水处理过程中的应用[J].市政建设，2012.
[2] 李成俊.PLC技术在污水处理厂的使用研究[J].宁夏工程技术，2011.