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摘要：本文介绍了污水处理工艺概述及污水处理自动控制系统的设计要求，最后对污水处理自动控制系统的作用进行了分析。
关键词：污水处理；处理工艺；自动控制；变频控制
中图分类号：U664文献标识码： A
1 污水处理工艺概述
由于污水处理对象及处理环境的不同，故此污水处理工艺也各不相同。
1.1 常用的污水处理工艺
当前，较为常见的污水处理方法通常都是生物处理为主，再以物理和化学处理为辅，最为常用是活性污泥处理工艺。这种处理方法是一种较为古老的污水处理技术，其中曝气池和沉淀池是该工艺中最为重要的组成设备。其工艺原理如下：污水中的有机物在曝气池中停留时，该池中的微生物会将污水中的大部分有机物吸附出来，并氧化成无机物，然后流入到沉淀池中进行沉淀，经过一段时间以后，便能够流出清水，在通过相应的消毒处理便可以获得合格的水质。
1.2 污泥处理工艺
在对污水进行处理的过程中，会产生出大量的污泥，这些污泥中的有机物含量相对较高，并且性状极不稳定，非常容易腐化，其中还含有一些寄生虫卵，如果不能及时处理的话，有可能造成二次污染。为此，便需要采取相應的污泥处理工艺。通常情况下，污泥处理主要采用的工艺有机械浓缩和机械脱水两种，经过处理之后的污泥含水率能够达到80%以下，稳定污泥的工艺有好氧消化、厌氧消化、加热感化以及热处理等等。目前，我国各大污水处理厂基本都采用了填埋的方式对污泥进行处理，这种方式不仅经济而且污染小、见效快，具有较高的应用潜力。
1.3 控制难点
由于整个污水处理过程所涉及的控制系统规模较为庞大，加之系统的工艺流程相对较为复杂，同时，其中的各个主要工艺所在地理位置也各不相同，非常分散，因此，污水处理控制系统属于一个多变量、多回路、非线性的负载系统。这为污水处理的控制工作增添了一定的困难。所以建立一个自动化的控制系统就显得尤为重要，这也是本文研究的主要方向。
2 污水处理自动控制系统的设计要求分析
在对污水处理自动控制进行设计时，应当按照具体的工艺流程要求以及构筑物的地理分布情况，并遵循经济、可靠、先进、使用的基本原则，采用集中管理、分散控制的模式建立既经济又可靠的现场监控和计算机管理一体化的系统。通过网络通信技术信息资源共享及现场无人值守、总控制站少人值守的目标。就污水处理自动控制系统而言，其不仅应当具备安全性、稳定性和可靠性，而且还要便于维护，同时能够在传统自动化控制系统的基础上，扩展可以优化污水处理效果和节约运行维护费用的功能为目标。自动控制系统在进行模块设计的过程中，应当重点从以下三个方面着手：a.时序控制模块。该模块的主要功能是在特定的时间下启动特定的设备，简单来讲该模块就是定时控制；b.反馈控制模块。具体包括维持污水处理设备运行的控制，如液位、泥位等等，还包括系统的优化运行控制，如DO控制、SS控制等等。由于以上参数的动态特性要求对所有设备的运行状态进行全面调控，故此其为实现系统优化控制提供了可能；c.其他模块。主要包括数据采集管理、数据库管理、运行日志，这些模块能够帮助操作人员对重要数据进行管理分析，有助于提高工作效率。
3 污水处理自动控制系统的作用
按照我国污水处理厂的实际控制情况以及上文中提到的具体设计要求，本文提出一种三层框架结构的污水处理自动控制系统，即控制层、监控层和管理层。下面分别对这三个层次的设计与实现进行详细介绍：
3.1 控制层
这是整个污水处理自动控制系统的最底层，也是各个主要生产单元的控制部分，它由若干个变频控制站构成，主要负责对处理设备及各个监测控制点进行信号采集和监控。根据污水处理工艺要求，控制层实现了开关量和模拟量的控制，并且能够独立完成数据采集、运算和分析，能够满足多样化的污水处理设备和工艺要求，并提供实时处理功能，对设备启停及运行状态进行控制，使设备达到最佳的利用效率，进一步提高了污水处理效果。控制层的关键在与可编程的系统设计，在进行变频控制设计的过程中，必须遵循以下原则：其一，应当最大限度地满足被控制对象的具体控制要求；其二，在满足控制要求的基础上，应当尽可能使系统简单、经济、操作和维修方面；其三，确保控制系统运行安全可靠；其四，应当充分考虑到生产工艺的改进和发展，选择变频控制器的容量时，应预留出一部分裕量。
3.2 监控层
污水处理本身就属于一个比价庞大的系统，它由诸多处理环节组成，由于每个环节完成的工作都不相同，故此控制要求也各不相同。如某污水处理厂分为四期污水处理、氧化沟、污泥干化、污水一段、污泥脱水等等生产单元，为了满足这些生产单元的要求，需要数量不等的变频控制组成自动控制系统，并构成一个统一的管理控制中心。监控层实质上就是这个控制中心，其主要功能是按照自身的优化程序，实现相应工艺单元的设备调解和优化控制。监控层利用工业组态软件对变频控制子站进行实时监控，并间接对各个工艺单元中相关设备的运行状态进行控制；监控层的硬件则是以工业级的微型计算机和工作站为主，并由组态软件通过通信网络对各个子站进行直接监控，以此来实现对各个生产设备运行状态的实时监控。
3.3 管理层
该层的主要作用是监制远方各个现场污水处理厂的生产运行状况，并向企业领导及相关职能部门发布生产和工艺数据，为企业的决策提供准确依据，接受企业领导下达的指令。管理层可以分为生产和企业两大方面。前者属于污水处理厂的中心控制室，负责对整个污水处理厂的生产运行过程进行监控，该层通过网络通讯与各个生产单元的进行通讯，其主要功能是接收来自各个控制层发出的数据并进行存储；企业管理层借助计算机网络技术将领导及各个相关部门的计算机进行联网，并与生产第一线进行网络连接，这样便可以进行网上信息传递，有利于提高企业生产管理效率。
4措施及建议
自动化控制系统设计的过程是一个复杂而又专业过程，一定要让污水处理厂的每一位技术人员参与这样一个设计过程，这样技术人员才能更好地了解自动控制系统的每一种设施，才能更好地运作每一种机器。通过参与设计过程，不仅可以更加熟悉自动控制系统的工作性能，而且也可以掌握维护、修复、完善以及更改系统软件和硬件的方法，这样可以减轻日后的维修和升级的负担。此外，对于设计过程中，技术操作人员可以亲自参与进来，也是对技术操作人员的相关培训，这里面包括计算机技术培训和网络技术培训，还包括技术操作人员整体能力及水平的提高。另一方面，也可以存在相互学习，相互交流的目的。比如说，技术人员可以根据自己的工作经验发现问题、提出问题，通过这样一种互助的方法就可以减少一些隐形的问题，从而提升系统的实用性。由于自动控制系统也存在一定的问题，因此，工作人员也不能完全依赖自动控制系统，要根据实际的情况，能动地转换方法，保证系统安全可靠地运行。要合理分配工作人员，适当增减操作人员和值班工程师，可以采取倒班制来保证工作人员的精神状态，是工作人员能够更好地掌控污水处理厂的运作。
结束语
随着经济的发展，污水处理会面临着更多的新问题，因此，实现自动化控制是必然的选择，这会降低事故发生的率，从而提高企业的经济效益。
参考文献
[1]周树,刘钊,潘成林.自动控制分级用水节水装置--生活用水二次利用技术[A].第四届国际智能、绿色建筑与建筑节能大会论文集[C].2008(3).
[2]杨彦波.活性污泥仿真平台实现及污水处理过程先进控制研究[D].长沙：中南大学.2011(6).
[3]刘浩,杜海波,牟润芝.自动控制技术在污水处理曝气系统的应用与优化[A].2008年给水厂、污水厂运行与管理及升级改造高级研讨会论文集[C].2008(10).
关键词：污水处理；处理工艺；自动控制；变频控制
中图分类号：U664文献标识码： A
1 污水处理工艺概述
由于污水处理对象及处理环境的不同，故此污水处理工艺也各不相同。
1.1 常用的污水处理工艺
当前，较为常见的污水处理方法通常都是生物处理为主，再以物理和化学处理为辅，最为常用是活性污泥处理工艺。这种处理方法是一种较为古老的污水处理技术，其中曝气池和沉淀池是该工艺中最为重要的组成设备。其工艺原理如下：污水中的有机物在曝气池中停留时，该池中的微生物会将污水中的大部分有机物吸附出来，并氧化成无机物，然后流入到沉淀池中进行沉淀，经过一段时间以后，便能够流出清水，在通过相应的消毒处理便可以获得合格的水质。
1.2 污泥处理工艺
在对污水进行处理的过程中，会产生出大量的污泥，这些污泥中的有机物含量相对较高，并且性状极不稳定，非常容易腐化，其中还含有一些寄生虫卵，如果不能及时处理的话，有可能造成二次污染。为此，便需要采取相應的污泥处理工艺。通常情况下，污泥处理主要采用的工艺有机械浓缩和机械脱水两种，经过处理之后的污泥含水率能够达到80%以下，稳定污泥的工艺有好氧消化、厌氧消化、加热感化以及热处理等等。目前，我国各大污水处理厂基本都采用了填埋的方式对污泥进行处理，这种方式不仅经济而且污染小、见效快，具有较高的应用潜力。
1.3 控制难点
由于整个污水处理过程所涉及的控制系统规模较为庞大，加之系统的工艺流程相对较为复杂，同时，其中的各个主要工艺所在地理位置也各不相同，非常分散，因此，污水处理控制系统属于一个多变量、多回路、非线性的负载系统。这为污水处理的控制工作增添了一定的困难。所以建立一个自动化的控制系统就显得尤为重要，这也是本文研究的主要方向。
2 污水处理自动控制系统的设计要求分析
在对污水处理自动控制进行设计时，应当按照具体的工艺流程要求以及构筑物的地理分布情况，并遵循经济、可靠、先进、使用的基本原则，采用集中管理、分散控制的模式建立既经济又可靠的现场监控和计算机管理一体化的系统。通过网络通信技术信息资源共享及现场无人值守、总控制站少人值守的目标。就污水处理自动控制系统而言，其不仅应当具备安全性、稳定性和可靠性，而且还要便于维护，同时能够在传统自动化控制系统的基础上，扩展可以优化污水处理效果和节约运行维护费用的功能为目标。自动控制系统在进行模块设计的过程中，应当重点从以下三个方面着手：a.时序控制模块。该模块的主要功能是在特定的时间下启动特定的设备，简单来讲该模块就是定时控制；b.反馈控制模块。具体包括维持污水处理设备运行的控制，如液位、泥位等等，还包括系统的优化运行控制，如DO控制、SS控制等等。由于以上参数的动态特性要求对所有设备的运行状态进行全面调控，故此其为实现系统优化控制提供了可能；c.其他模块。主要包括数据采集管理、数据库管理、运行日志，这些模块能够帮助操作人员对重要数据进行管理分析，有助于提高工作效率。
3 污水处理自动控制系统的作用
按照我国污水处理厂的实际控制情况以及上文中提到的具体设计要求，本文提出一种三层框架结构的污水处理自动控制系统，即控制层、监控层和管理层。下面分别对这三个层次的设计与实现进行详细介绍：
3.1 控制层
这是整个污水处理自动控制系统的最底层，也是各个主要生产单元的控制部分，它由若干个变频控制站构成，主要负责对处理设备及各个监测控制点进行信号采集和监控。根据污水处理工艺要求，控制层实现了开关量和模拟量的控制，并且能够独立完成数据采集、运算和分析，能够满足多样化的污水处理设备和工艺要求，并提供实时处理功能，对设备启停及运行状态进行控制，使设备达到最佳的利用效率，进一步提高了污水处理效果。控制层的关键在与可编程的系统设计，在进行变频控制设计的过程中，必须遵循以下原则：其一，应当最大限度地满足被控制对象的具体控制要求；其二，在满足控制要求的基础上，应当尽可能使系统简单、经济、操作和维修方面；其三，确保控制系统运行安全可靠；其四，应当充分考虑到生产工艺的改进和发展，选择变频控制器的容量时，应预留出一部分裕量。
3.2 监控层
污水处理本身就属于一个比价庞大的系统，它由诸多处理环节组成，由于每个环节完成的工作都不相同，故此控制要求也各不相同。如某污水处理厂分为四期污水处理、氧化沟、污泥干化、污水一段、污泥脱水等等生产单元，为了满足这些生产单元的要求，需要数量不等的变频控制组成自动控制系统，并构成一个统一的管理控制中心。监控层实质上就是这个控制中心，其主要功能是按照自身的优化程序，实现相应工艺单元的设备调解和优化控制。监控层利用工业组态软件对变频控制子站进行实时监控，并间接对各个工艺单元中相关设备的运行状态进行控制；监控层的硬件则是以工业级的微型计算机和工作站为主，并由组态软件通过通信网络对各个子站进行直接监控，以此来实现对各个生产设备运行状态的实时监控。
3.3 管理层
该层的主要作用是监制远方各个现场污水处理厂的生产运行状况，并向企业领导及相关职能部门发布生产和工艺数据，为企业的决策提供准确依据，接受企业领导下达的指令。管理层可以分为生产和企业两大方面。前者属于污水处理厂的中心控制室，负责对整个污水处理厂的生产运行过程进行监控，该层通过网络通讯与各个生产单元的进行通讯，其主要功能是接收来自各个控制层发出的数据并进行存储；企业管理层借助计算机网络技术将领导及各个相关部门的计算机进行联网，并与生产第一线进行网络连接，这样便可以进行网上信息传递，有利于提高企业生产管理效率。
4措施及建议
自动化控制系统设计的过程是一个复杂而又专业过程，一定要让污水处理厂的每一位技术人员参与这样一个设计过程，这样技术人员才能更好地了解自动控制系统的每一种设施，才能更好地运作每一种机器。通过参与设计过程，不仅可以更加熟悉自动控制系统的工作性能，而且也可以掌握维护、修复、完善以及更改系统软件和硬件的方法，这样可以减轻日后的维修和升级的负担。此外，对于设计过程中，技术操作人员可以亲自参与进来，也是对技术操作人员的相关培训，这里面包括计算机技术培训和网络技术培训，还包括技术操作人员整体能力及水平的提高。另一方面，也可以存在相互学习，相互交流的目的。比如说，技术人员可以根据自己的工作经验发现问题、提出问题，通过这样一种互助的方法就可以减少一些隐形的问题，从而提升系统的实用性。由于自动控制系统也存在一定的问题，因此，工作人员也不能完全依赖自动控制系统，要根据实际的情况，能动地转换方法，保证系统安全可靠地运行。要合理分配工作人员，适当增减操作人员和值班工程师，可以采取倒班制来保证工作人员的精神状态，是工作人员能够更好地掌控污水处理厂的运作。
结束语
随着经济的发展，污水处理会面临着更多的新问题，因此，实现自动化控制是必然的选择，这会降低事故发生的率，从而提高企业的经济效益。
参考文献
[1]周树,刘钊,潘成林.自动控制分级用水节水装置--生活用水二次利用技术[A].第四届国际智能、绿色建筑与建筑节能大会论文集[C].2008(3).
[2]杨彦波.活性污泥仿真平台实现及污水处理过程先进控制研究[D].长沙：中南大学.2011(6).
[3]刘浩,杜海波,牟润芝.自动控制技术在污水处理曝气系统的应用与优化[A].2008年给水厂、污水厂运行与管理及升级改造高级研讨会论文集[C].2008(10).