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1、 生活水处理中自动化的应用 摘 要： 随着中国城市化，工业化的加速发展，自动化水平的不断提高及其在社会各个方面的应用越来越广泛，自动化系统在污水处理这一方面也发挥了其强大的优势。本文介绍了污水处理厂自动化控制技术的应用，阐述了自动控制系统在污水处理厂中实现的主要功能，概括了自动化在水处理方面的发展概况和实际应用,分析了实际应用中存在的问题，以及对自动化控制技术在水处理中应用的发展前景的展望。 关 键 词：水处理;自动化技术;监控；数据采集系统；PLC 0.前言在这个环境问题日益被重视的时代，人民大众也愈来愈关心我们的环境问题，作为生命最需要的能源“水资源”问题也日趋严重。水环境的恶化是我们急需
2、解决的问题。而在这个解决的过程中，我们似乎看到了科学技术带给我们的希望自动化技术在水处理问题中的发展。随着现代化进程的不断加深，计算机、网络技术的不断发展，以及自动化领域的不断延伸，自动控制系统越来越多地应用到生活中的各行各业中。特别近年来在各个污水处理行业中也得到了广泛的应用，污水处理厂已逐渐由原来的现场人工操作逐步演变为全厂自动化控制。计算机编程、控制多媒体监控系统、信息管理三者之间的“完美结合”使得工作效率提高了，工人劳动强度降低了，同时还提高了污水处理质量，降低了污水处理成本。但随着城市化、现代化工行业的不断发展，更多污染物的产生使污水处理行业将面临着更多的挑战，因此，给自动化技术提出
3、了新的要求和展示新应用前景的空间。1.自动化控制在水处理中的原理及功能基本上所有的污水处理厂的自动控制系统都是由现场仪表和执行机构、信号采集控制盒人机界面（监控）设备这三部分组成。水处理中的自动控制系统的设计主要是指这三个部分系统形势和设备的选择。污水处理中的自动分析系统的主要功能其实就是建立工艺曲线，这也是我们在平常的实验过程中经常做的工作，只是此处的自动化处理更加加快了处理的速度和结果的准确性。通过在线实时采集和人工输入的方法，将进、出口水的COD、色度、磷、氨氮等主要指标与工艺过程控制得污泥浓度、溶解氧、回流比等指标通过曲线进行对比并综合分析1，找出即时的最佳运行工艺控制曲线并对工艺实施
4、控制。2.自控技术在污水处理厂的发展概况近几年，我国新建城市污水处理厂和新增污水处理站大都采用了PLC技术，在污水处理项目中取得了成功的经验，取得了很好的污水处理效果。 污水处理常用的一般监控系统可分为两层。上层即为上位机，是中央控制室内的两台中心监控计算机。下层则为若干现场可编程的控制器，他们分布在水处理中的不同位置，分别负责一部分设备的控制工作。被控制的设备，例如门、泵、风机等都与可以编程的控制器相连，PLC通过输入和输出的控制信号对其进行控制量的采集和控制。上位机和现场可编程控制器之间借助PLC通信网络来交换数5。PLC 技术的蓬勃发展为自动化技术的发展带来了新的生机， 它们在工业控制领
5、域的广泛应用为各行业现代化生产提供了极大的方便。国外污水处理厂的自动控制技术起步较早，从大型污水处理厂到小型氧化塘， 全部采用计算机自动控制、遥控和闭路电视等现代化工具。发达国家在二级处理升级以后投入大量资金和科研力量加强污水处理设施的监测、运行和管理，实现了计算机控制、报警、计算和瞬时记录。美国在20 世纪70 年代中期便开始实现污水处理厂的自动控制，目前几乎所有污水处理厂都实现了工艺主要参数的自动测试和控制。污水处理厂安装在线检测仪器，将主要的污染物参数，如氨氮、硝酸盐氮、总磷以及溶解氧等浓度的信息发送到中心PLC 上，由微机程序控制曝气池各阶段的运行时间和曝气模式。我国污水处理厂直到90
6、 年代以后才开始引进自动控制系统，但多是直接引进国外成套自控设备，国产自动控制系统的应用还比较少3。这也是在成目前国内水处理中自动化水平相对滞后的重要原因，这也证明我们在研究最前沿的科学技术的同时应该注意相应的仪器设备的自主研发，不能老是依仗进口设备来完成我们的科技需要。3.自控技术在污水处理厂的实际应用咸阳路污水处理厂的细格栅自动改制过程是相对而言比较成功的一个案例。通过细格栅电气控制的方式达到时间控制、液相控制及手动控制的目的，使得整个控制的效果得到提升，从而直接影响着整个厂内工艺的稳定运行。这就要归功于自动化技术在水厂中的应用7。以某线路板厂的电镀废水的自动化处理为例，基于“4C”技术，
7、利用PLC等研发了一套自动化监控系统。该厂主要进行线路板加工制造，根据声场的性质以及工艺流程，废水主要为电镀废水，包括含镍、综合、含氰、有机。废水所含的污染物基本上为金属离子，有机物及酸碱，适合分别采用物理、化学及生化方法进行处理。废水处理主要有4种废水各自的处理系统，另外还包括各种辅助系统：废水分流排水管道、化学药剂制备及投加系统、污泥处置系统等。此废水成分复杂，类型多样，同时由于处理过程化学反应具有高度非线性、时性、大时滞等特点，人工控制活普通控制器的控制效果很差，造成系统运行效率低。药品浪费严重，处理效果常常不达标。废水处理必须采用自动化控制系统来进行。该厂自主研发的系统是一个融合4C技
8、术（自动控制技术，计算机技术，通信技术，显示技术）与一体的高科技控制装置，可用于生产管理、数据采集和各种过程控制的处于新技术前沿的新型控制系统9。由此可见自动化技术的开发与研究一定要结合实际的情形8。此外自动仪表在污水处理厂的现场安装也是自动化在水处理中应用的表现，这些仪表的选择与安装都是需要我们对自动化的仪器的用途、使用及说明等有很深的了解2。4.分析水处理中自动化实际应用中的 问题 自控系统在污水处理系统中的应用， 对于减轻操作工人的劳动强度， 提高污水处理系统的运行和管理状况起到了极大的作用。但是由于污水处理行业的特殊性、污水环境的复杂性，自控系统在污水处理厂的应用也存在着一些问题：（1
9、）综合部分污水厂现场运行情况，从系统控制的角度来看， 当前我国污水处理厂监控存在着只监不控，或监强控弱的现象，各种控制信息没有得到很好利用。因此，应加强监、控结合，实现信息及时采集、及时反馈。（2）从自动化系统的结构来看，当前我国普遍采用三级污水处理厂管理和分布式现场总线控制方式，我们应该根据我国污水处理厂的现场实际情况开发出合适的现场总线控制系统。（3）水处理生化反应过程是一个较为复杂且时间较长的过程，处理环节的作用参数多，在线稳定性较差，缺乏有效的控制软件，为实现自动控制带来了较大的难度。目前，生化系统的自控技术研发还是一个长期工程， 因此现场监控有必要借助大量人力操控，定时观察、分析，及
10、时调整。（4）在线的仪表探头长期浸没在污水中，污水中的一些缠绕性的杂质极易裹在探头上， 造成在线数据的不准确性，严重的可能会造成探头损坏，使在线仪表的定期保养和维护工作难度增大。新型在线仪表探头的研发有望解决该难题， 不久的将来会应用到现场。（5）大部分污水厂引进自控设备后，并不配备专业自控方面的专业人员， 通常是污水厂人员经过简单培训就上岗操作，由于自控系统涉及的专业面广，应对电器控制知识、计算机控制知识及在线仪表的检测知识等有所了解，特别是大部分现场检测设备是进口产品，还需要有相应的英语水平，但许多污水厂并不重视这方面人才的培养，因此，会出现盲目操作、误操作等问题。引进自控技术方面人才或加
11、强人员的培训，并开展现场实战演练等都有望解决该问题2。5.水处理中自动化运用的前景与展望 污水厂自动化系统从理论上来讲是一个完整的、开放的系统。未来的污水处理自控系统将是集计算机技术、信息技术、自动化技术、网络技术、智能化于一体的系统，水处理工业自动化控制的网络化作业、智能化作业将成为未来发展的主导趋势。随着Internet 的发展和不断完善， 远程访问和远程管理也将日益应用到水处理行业中。为了进一步增强国家的实力和缩短与发达国家的差距， 我们必须进一步加强自动化技术的基础研究和应用的程度。随着电子信息技术的发展，只要科学的信息控制一体化，抓住现代自动化系统的核心技术， 我们一定会开发出更可靠
12、、更快速、更标准的自动化产品，应用到污水处理领域。利用方面的工作抓实抓好, 抓出成效。建立科技人员与示范地的联系, 通过多种形式搞好示范和宣传,以点带面, 层层推进。示范地也可以结合项目作为实验基地，对示范过程中遇到的技术难题，及时寻求方法解决，不能因为遇到困难就中断示范工作。参考文献：1 水污染控制工程 2吴晓明,孔超.污水处理厂自动化系统的分析与应用J 机电信息， 20103荣丽丽，邓旭亮，刘明霞，郭桂悦.自动化控制技术在污水处理厂的应用进展J环境科技J.2009，64陈荣杰.污水处理厂自动化控制的研究与分析A.生态与环境工程 20125 李跃磊，王武.基于PLC的污水处理厂自控系统设计B.自动化博览 20106 侯继燕.我国污水处理厂技术工艺应用发展现状及未来趋势探讨.中国建设信息.20117高晓光，李娟，景华蕊.细格栅电气控制系统在污水处理厂中的应用.天津建设科技.20128王跃，王继伟，张子敏.热电厂水处理自动化控制系统的设计及应用.电工技术.20119杨伟志.工业废水处理站自动化监控系统的研发.自动化应用.201210梁家辉.浅析城市污水处理自控系统的设计与实现.大科技.2012
