污水處理廠提升泵站自動化控制系統(tǒng)

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摘要：城市污水處理廠，一定要重視污水處理技術(shù)的革新，加強污水處理泵站的科學(xué)性與穩(wěn)定性，達到提升城市排污能力的效果。提升泵站在更新了自動化控制系統(tǒng)之后，就能在運行管理上實現(xiàn)全自動化，自動設(shè)置各種來自調(diào)度指揮中心的指令，達到自動化處理的效果。文章在論述城市污水處理問題的基礎(chǔ)上，對提升泵站自動化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行分析。

關(guān)鍵詞：污水處理；提升泵站；自動化；控制系統(tǒng)

引言

基于宏觀角度而言，我國很多城市的污水處理系統(tǒng)，基礎(chǔ)都是污水處理泵站。近年來，隨著社會經(jīng)濟總量的攀升，傳統(tǒng)經(jīng)濟發(fā)展方式對城市環(huán)境造成的損害越來越不容忽視，因此，城市對污水處理的重視程度也在與日俱增。需要注意的是，污水處理頻率的提升，對污水運轉(zhuǎn)帶來的沖擊力也在增加，對處理設(shè)備也會帶來過量沖擊力，減少設(shè)備使用年限，減低工作效率，對城市污水處理技術(shù)的革新也會帶來阻礙作用，這也是提升泵站自動化控制系統(tǒng)應(yīng)用與開發(fā)、提升污水處理效率的現(xiàn)實意義[1]。

1城市污水處理問題

城市化進程的不斷推進，使城市居民的生活質(zhì)量不斷提升，相應(yīng)產(chǎn)生了更多污水排量，影響不容忽視。關(guān)于整體污水處理的動態(tài)過程監(jiān)控技術(shù)，尚處在試用階段，未能與世界范圍內(nèi)的城市污水處理技術(shù)保持較高協(xié)調(diào)性，也因此引發(fā)了諸多問題，主要有以下幾點。首先，主要污水處理設(shè)備穩(wěn)定性不強，設(shè)備內(nèi)部的儀表準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性達不到標(biāo)準(zhǔn)，未能適應(yīng)現(xiàn)代計算機技術(shù)的要求；其次，系統(tǒng)自控系數(shù)不高，無法達到智能化全自控要求；第三，該系統(tǒng)在實際運行階段，對外界要求較高，很多環(huán)節(jié)不具備靈活調(diào)解性；另外是人為因素，技術(shù)人員未能對其技術(shù)應(yīng)用保持較高學(xué)習(xí)熱情，對技術(shù)的利弊、應(yīng)用價值不能很好掌握，影響到了實際的控制操作。除了以上原因，還有資金問題，污水處理工作需要很多資源、資金支持，足夠的資金投入是保障污水處理工作正常開展的必要條件。但是很多地方經(jīng)濟發(fā)展相對落后，導(dǎo)致在資金投入方面未能達到標(biāo)準(zhǔn)，令污水處理設(shè)備與技術(shù)跟不上時展要求，導(dǎo)致污水處理效率與技術(shù)革新止步不前[2]。最后，還包括污水再生利用程度較低的原因，淡水資源的利用率并不高。我國城市中很多污水處理技術(shù)都沒有達到應(yīng)有標(biāo)準(zhǔn)，城市污水在處理方面，未能重視達到二次利用的標(biāo)準(zhǔn)，再加上過分看重經(jīng)濟效益，導(dǎo)致城市污水處理廠在進行污水處理時，僅將其中的雜質(zhì)進行過濾，未能達到深度處理的要求，導(dǎo)致排放量巨大的污水無法進行二次利用。這既是資源上的巨大浪費，又容易對環(huán)境產(chǎn)生污染作用。

2宏觀角度下的污水提升泵站自動化

基于污水處理廠角度考慮，欲實現(xiàn)污水泵站自動化控制功能，首先應(yīng)對污水提升泵站自動化控制系統(tǒng)進行改進，以求提升泵站內(nèi)部電子設(shè)備處理污水的效率，保證各個系統(tǒng)運行的正常性與穩(wěn)定性。舉例來說，某市處理污水的智能控制系統(tǒng)中，在污水管道的鋪設(shè)上充分和外部因素相結(jié)合，在結(jié)構(gòu)上縱橫交錯，通過智能化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了管網(wǎng)之間聯(lián)通輸送效果的優(yōu)化。通過案例說明，在污水達到國家標(biāo)準(zhǔn)之前，應(yīng)重點關(guān)注流量問題，同時也不能對監(jiān)測信息中存在的反饋屬性有所忽視。我國現(xiàn)階段在污水處理設(shè)備的架設(shè)技術(shù)上較為統(tǒng)一，通常都會用到遠程監(jiān)測設(shè)備、智能儀表設(shè)備、PLC控制模塊等機構(gòu)。對主站而言，其系統(tǒng)主要接收來自各個子站系統(tǒng)的信息反饋，對存在的信息資源進行分析與解讀，無論是信息的收集或反饋量都很大，而子站則主要對主站起到輔助作用。除此之外，污水提升泵站自動化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建設(shè)，也會隨著城市結(jié)構(gòu)的變化產(chǎn)生變化。單指通訊方式，如果城市外部環(huán)境相對空曠，無疑會為有線通訊設(shè)施的架設(shè)提供極大便利性，與之相對的，若城市環(huán)境相對復(fù)雜，則會為建設(shè)過程增加更多困難，也會導(dǎo)致投入更多成本?；诖?，在建設(shè)通訊設(shè)施時，應(yīng)當(dāng)基于當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境，具體選擇有線或無線通訊設(shè)施。若采用無線通訊方式（GPRS、電話網(wǎng)絡(luò)對接、CDMA、互聯(lián)網(wǎng)對接等），應(yīng)由工作人員基于城市外部因素，重視通訊方式的選擇。最后，城市之間的建設(shè)環(huán)境往往會呈現(xiàn)出較大差異，在不同背景之下，主系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間在連接建設(shè)上往往會有所區(qū)分，但是其本質(zhì)卻十分相似。大致模式都是殊途同歸的，都是對地下管網(wǎng)中存在的污水進行監(jiān)測，利用提升泵站進行監(jiān)測審核，經(jīng)過過濾之后送至污水集中井，在污水集中井水位蓄滿之后，傳輸?shù)教嵘弥校谔嵘弥薪?jīng)過多次過濾，最后流至污水處理廠。盡管子系統(tǒng)在收集、分析與處理信息問題上，采用的架設(shè)方式存在差異，但大體都需要提升泵、格柵機、除污機等，利用建立設(shè)備的方式，實現(xiàn)子系統(tǒng)之間的互相連接，提升污水提升泵站控制系統(tǒng)的自動化水平。

3污水提升泵站自動化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

以廈門水務(wù)中環(huán)污水處理廠為例，共有將近40個污水提升泵站。這些泵站廠外泵站，通過市政管網(wǎng)引污水至廠區(qū)，經(jīng)過各種處理程序，達到標(biāo)準(zhǔn)之后再排放[3]。

3.1主站

主站自控系統(tǒng)的主機型號為西門子S7-200系列PLC，通過輪詢方式遠程采集來自8個子站的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)控制功能，同時留出1個通訊端口，后續(xù)聯(lián)接全場中控系統(tǒng)。另外，應(yīng)用2臺工控機和主機通信，接收主機泵站的自控數(shù)據(jù)，實時將數(shù)據(jù)在顯示屏上顯示[4]。

3.2子站

子站系統(tǒng)機器和主站型號相同，可實現(xiàn)流量、液位等數(shù)據(jù)的采集，在無線數(shù)傳電臺的支持下，與主站之間傳輸數(shù)據(jù)，實現(xiàn)遠程控制功能。

3.3通訊方式的選擇

鑒于污水泵站在有線通訊上，投入成本較高，最后決定使用無線通訊方式，加強通訊的實際效果[5]。

4子站自動控制系統(tǒng)

污水泵站在污水處理工藝上普遍一致，首先由泵站格柵機對存在于地下管網(wǎng)的污水進行濾渣操作，然后污水進入集水井和提升泵房，在由多級泵站提升之后，最后送入污水處理廠。其中涉及到控制對象的設(shè)備主要包含水閘門、格柵機、提升泵等[4]。

4.1控制方式

控制方式可分成手動與自動兩種方式，經(jīng)過控制屏轉(zhuǎn)換開關(guān)切換。自動方式可細分成強制與遙控自動兩種方式，由PLC輸入端子設(shè)置，強制自動在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以由PLC全權(quán)控制[6]。

4.2污水泵自動化控制流程

1）污水泵自動控制。在集水井之內(nèi)配備1臺超聲波液位計，對集水井內(nèi)液體進行實時測量。潛水泵依照集水井液位情況，在預(yù)定運行方案要求之下，對水泵開啟臺數(shù)的增減進行自動控制。具體包含以下幾種：第一，PLC開啟自動控制模式后，可以在液位計設(shè)置情況基礎(chǔ)上，控制泵的數(shù)量開啟情況；第二，對所用泵設(shè)置點停止之后，處在該液位之下的泵將會停止運行；低液位設(shè)置點，在該液位之下會因此而報警，令泵運行狀態(tài)停止，啟動第二臺泵設(shè)置點；隨后對第三臺泵液位進行設(shè)置，并設(shè)置高液位，若污水的高度超過該液位，則應(yīng)發(fā)出警報；第三，調(diào)控泵自動輪換，為了維護泵站運行穩(wěn)定性，延長泵的使用年限，泵在經(jīng)過長時間運行之后，應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)設(shè)置之下及時停止運行，換另一臺泵工作；第四，識別與控制故障信號，PLC可以對發(fā)出的警報與運行中的故障進行識別，以此控制泵的啟停；第五，如果泵的開啟應(yīng)用的是手動方式，PLC可以對泵數(shù)量進行自動識別，在開啟數(shù)量基礎(chǔ)上，對開啟泵數(shù)量進行調(diào)整[7]。2）格柵自動控制。在格柵前后同樣安裝超聲液位計，以此對柵格前后位差進行精確判斷；格柵機可以在前后液位差基礎(chǔ)上，自動在一定周期內(nèi)運行，同時在識別進水雜質(zhì)的基礎(chǔ)上，可靈活調(diào)整時間與周期。具體有以下幾種情況：第一，PLC控制系統(tǒng)，可以基于不同液位差與時間設(shè)定情況，控制柵格的啟停；第二，依據(jù)時間模式的不同，柵格的運行情況也會有所不同，如果柵格運行時間達到設(shè)定值標(biāo)準(zhǔn)，就會出現(xiàn)自動停止的現(xiàn)象，同時開啟下個工作周期，這點在柵格停止時條件依然相同；第三，如果液位差超過預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，PLC就會啟動?xùn)鸥?，反之則停止[8]。

5結(jié)語

綜上所述，泵站自從實現(xiàn)了自動化控制，系統(tǒng)運行狀況和污水處理效率相較從前，已有了巨大提升，極大減少了工作人員的壓力，達到了提高生產(chǎn)力的目的，在管理控制工作落實方面更加科學(xué)，為后續(xù)的決策調(diào)度打下雄厚基礎(chǔ)。泵站自動化系統(tǒng)的建設(shè)與完善，也是智能化控制設(shè)備走上舞臺的時代縮影，未來在污水處理提升泵站方面，將會體現(xiàn)出更多技術(shù)革新優(yōu)勢，由技術(shù)驅(qū)動生產(chǎn)力，也將展現(xiàn)出更大應(yīng)用價值。

參考文獻

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[6]董千里，史耀耀，周云端，等.基于模糊自整定PID的布帶纏繞機張力控制算法的研究[J].現(xiàn)代制造工程，2006（12）：103-105.

[7]牛明達，馮波，金婷婷.自動化控制系統(tǒng)在城市生活污水處理中的應(yīng)用和改造研究[J].北方環(huán)境，2011（11）：202.

[8]陳益清，尹娟，孟建國，等.深圳市某污水泵站生物除臭工程設(shè)計及運行[J].中國給水排水，2013，29（18）：103-106.

作者：湯軍 單位：揚州市政管網(wǎng)有限公司