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电气工程自控系统在污水处理的运用

发布时间:2018/6/19 16:26:27 【

近年来,随着经济的发展,工业化进程的加快,我国环境污染问题日益严重,因此政府提高了对环境保护的重视,水污染是重要的环境污染之一,城市污水的排放量每年大幅度增加,因此污水处理问题受到了越来越普遍的关注。但是由于污水处理工艺复杂,且工作强度大,再加上我国水污染控制水平较低,污水处理自动控制技术有限,因此基于电气工程的自动控制系统在污水处理工艺中的应用,具有非常重要的现实意义,能够提高污水处理的自动化程度,优化自动控制的过程,提高污水处理的效率。

关键词:电气工程;自控系统;污水处理;运用

1引言

由于我国经济发展较晚,早期缺乏对环境污染的重视,环境保护设备和自动控制系统发展起步较晚,因此与国外发达技术水平有一定的差距,在国外PLC、DCS和现场总线等先进的自动控制技术早已被广泛地使用,因此国外污水处理的水平和污水处理工艺得到了明显的提高,达到了非常好的污水处理效果。重庆市排水有限公司排水项目投运以来,累计处理污水31亿立方米,削减COD84万吨。各厂负荷率一直保持在90%以上,出水水质全面达到或优于国家一级B标准,出水综合达标率保持在100%的良好水平,安全工作始终可控在控,随着新环保法、安全生产法全面施行和社会环保监督力度加大,围绕着安全生产运行以及节能减耗增效的标准,做到了安全生产零事故。随着对污水处理工艺和自动控制的研究,并积极引进国外先进的技术,我国污水处理控制水平近年来已经得到了提高,本文对电气工程自控系统在污水处理工艺中的运用进行了探索。

2污水处理过程中出现的问题

随着城市主城区人口的不断增长,配套管网不断完善,污水的收集量也在不断增加,尤其是在雨季,当来水量超过了设计的负荷时,有大量的污水没有经过充分的处理就直接排出,已经成为城市污水排放急需解决的重要问题。例如受到多种因素的影响,污水厂的全年来水量将其不均匀,能够有效处理的污水非常有限,再加上初沉池溢流量较大,在很大程度上造成了水量和能耗的浪费,除此之外,二沉池配水不够均匀,偏流非常严重,不但增加了调节工作的强度,而且也难以及时实现调节的效果。二沉池负荷较高的情况下,会造成翻泥现象,甚至会影响出水的水质。目前的污水处理厂污水处理工艺中各自存在不同的问题,需要对污水处理系统的实际运行情况进行仔细的分析之后,采取相应的解决措施[1]。3污水处理电气自控系统所谓电气自控系统,就是通过计算机软件、硬件以及PLC进行控制的一种人机操作系统,操作者通过计算机,实现整个系统各个部分的运转,与此同时,对每台设备进行实时的监控,将每台设备的实时数据采集之后传到计算机,然后经过计算机系统的计算,确定对控制对象的控制量。对于污水处理系统来说,电气自控就是对整个污水处理的过程参数进行监控,将采集到的数据传到计算机进行分析和校验,从而发出合理的指令,对处理工艺进行控制。污水处理电气自控系统可以分为两个部分,一是PLC的程序设计,主要负责自动化的控制,另一个是VB程序设计,主要负责PLC与PC端的通信[2]。

4污水处理厂电气工程自控系统的设计

按照污水处理厂的工艺流程,增设相应的现场PLC控制站以及检测仪表,并将中心控制室设于地上。自控系统采用PLC控制系统,系统采用工业界目前流行的控制模式,即开放的计算机网络系统加上流行通用的组态软件以及可靠通用的PLC模块,系统配置和功能设计按各工艺处理阶段无人值守的原则进行。对于厂内监控系统按分层分布式原则设计,系统分为2层:中控室层和现场控制单元。在中控室层能集中监视厂内设备的实时运行情况,并可通过PLC独立完成设备的监视和控制功能。现场控制单元除接收中控室层指令并向中控室层传送数据外,还可内部自成相对独立的计算机监控系统。通过PLC和现场操作员终端可以独立完成厂内相关设备的监视和控制功能。根据工艺特点及全厂平面布置,拟设一个中央控制室和七个现场控制站。七个现场控制站分别为反冲处理控制站、加药间控制站、脱水车间控制站、除臭控制站、紫外消毒控制站、反硝化滤池控制站和除碳硝化滤池控制站,反硝化滤池和除碳硝化滤池采用电磁阀岛。

5污水处理自动控制的限制因素

随着人类发展和科技进步,在污水处理领域出现了很多新工艺、新技术、新设备、新材料,在使用的过程中,不但要考虑技术的先进性,还要考虑其成熟性和实用性,从而使工程设计更加合理。电气工程自控系统在污水处理中的应用主要是为了促进污水处理的高效低耗运行,但是限制污水处理自控系统有效发挥作用的因素主要有以下几种。(1)一些检测工具还不够稳定,例如气味检测技术、进行深度除磷处理的亚硝酸氮等等,可靠性无法保证。(2)污水处理的传感器仅仅发挥了检测功能,在污水流量的控制和前馈控制等高级控制策略中没有得到充分的应用。(3)很多早期建设的污水处理厂,由于受到当时诸多条件的限制,自控技术水平很低,而且缺少配套的自控设备和仪器,在排放标准普遍提高的基础上,要想建立健全完善的自控系统体系要克服很多问题.(4)自控系统所需要的软件和仪器行业不够规范,再加上目前自控技术不够透明,制约了自控系统在污水处理工艺中的使用.(5)很多污水处理厂没有认识到电气工程自控系统在污水处理工艺中的使用价值,以及自控系统运行的节能降耗会给企业带来怎样的经济效益,因此在建设污水处理系统的时候,投资自控系统的热情不高[3]。与此同时,监管部门也没有认识到全面应用电气工程自控系统会有效保障污水排放的达标,对环境保护有着重要的意义,将会产生很大的经济效益,所以没有发挥出作为监管部门的沟通协调作用,限制了自控系统在污水处理工艺中的运用。(6)对于污水处理自控系统的宣传培训不到位,没有建立完善的培训知识体系也是重要的影响因素[4]。

6污水处理自动控制的发展趋势

由上述内容可以看出,未来污水处理自控系统的发展趋势主要有以下几个方面。(1)研究和发展基于气味检测、亚硝酸氮以及微生物等检测工具于软件相结合的检测技术,提高检测的可靠性。(2)是能够实现基于模型的模糊逻辑、预测控制、在线模拟和变量统计分析等方面的开发和应用。(3)是要全面地将污水处理单元的过程控制与自控系统结合起来,全面实现高效率低能耗的运行。(4)将遥感、遥测和遥控技术,以及高速数字技术和先进的网络技术融合到自控系统中,从而实现对污水处理的无人化自动控制。(5)要建立健全教育培训体系,对污水处理的工作人员进行系统的培训,构建完善的知识体系,加深他们对自控系统工作流程的理解,从而提高对自控系统的管理效率[5]。

7结语

基于电气工程的自控系统利用了先进的引硬件和控制系统软件,并通过先进的网络总线技术,能够很好地满足污水处理工艺和设备的需要,保证污水处理的处理量和处理质量,具有可靠性高、利用性好、操作简便、方便实时控制和经济合理等优势。除此之外,还能够完全达到环保部门所要求的排放标准,具有非常良好的社会效益,因此,对电气工程自控系统在污水处理工艺中的运用进行探索,是非常重要和非常必要的[6-13],通过对自控系统合理地进行使用、管理和维护,能够有效缓解水污染问题,更能满足可持续发展的要求。

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