污水处理厂自动控制系统的全流程策略与方法

蔡传成

摘要：污水处理厂的自动控制系统是保障污水处理过程稳定运行的基础，因此必须要能够适应进水负荷以及生物反应过程的动态特征。本文首先分析了污水处理过程中的单元控制策略，进而提出了全流程的控制策略，并对全流程的自控系统进行实现。

关键词：污水处理厂自动控制系统流程策略

中图分类号：X703文献标识码：A文章编号：1672-3791(2011)02(a)-0096-01

1污水处理过程的单元控制

1.1提升泵房运行以及控制

因为排水管网的实时调度难度相对较大，因此要提升泵房就需要采用合理的编组策略，要主动适应管网的涞水流量进行变化。提升泵的选型对编组策略具有直接的影响，需要对流量控制与能源效率的关系进行综合的考虑。在提升泵确定以后，其提升水量还要与提升出口液位、集水井液位以及格栅前液位具有一定的函数关系。提升泵的编组数学含义就是需要使用不同的编组的数字含义就是要运用不同的编组形成的流量分段函数接近于连续变化的管网来水流量。

在工程施工的时间中，通常情况下要根据集水井液位进行模糊的控制和分段控制，控制的效果会受到提升泵选型以及排水管网特性等一些因素的影响较大。

1.2初沉池的运行以及控制

初沉池的运营会很容易受到水量的波动影响，进而会改变泥层的厚度以及初沉出水的水质。初沉池的控制参数也主要是排泥量以及停留时间，降低排泥量、延长停留的时间有助于难降解有机质在初沉池的泥层中进行水解以及发酵反应，能够提高初沉池的出水有机质的浓度以及易降解组分的比例，大多都是被用于进水碳源含量相对较低的情况。

1.3生化处理单元的运行以及控制

生化处理单元的过程参数主要包括内回流以及曝气量等，过程的主要特点就是滞后性明显、惯性较大，难以对其进行精细的控制。当前，较为成熟的策略就是以曝气量以及管道压力作为中间变量的串级反馈的控制算法。串级反馈结构主要是分离了相对较快的曝气过程以及相对缓慢的氧传质以及消耗的过程，同时也能够较好的实现溶解氧浓度的稳定控制情况。另外，还有很多关于模糊控制、专家系统以及神经网络等溶解氧的控制算法的研究成果，同时还能够在工程的实践过程中能够进行尝试以及完善。

内回流的控制主要与水负荷情况相关，根据进水的水质和水量情况特征，对内回流泵进行动态的调节，能够在一定的条件下改善其总氮的去除效果。

1.4二沉池的运行以及控制

二沉池的控制过程主要包括外回流、泥位以及排泥量。对二沉池的泥位进行控制能够获得较为稳定的泥水分离的效果，能够改善二沉池出水的水质量。对外回流的控制能够对系统内的活性污泥浓度进行改变和控制，进而获得稳定的污泥负荷或者是生物量。对排泥量的控制能够考虑改变系统的污泥龄。

同时二沉池的控制还需要和生化单元的控制进行综合、统一的考虑，能够根据进水流量的整体变化，对泥位进行及时的预警和判断，对于排泥泵和回流泵进行及时和有效的控制。

1.5化学除磷过程的运行以及控制

因为生物的除磷过程具有局限性，污水的处理厂还往往需要增加化学的除磷单元对出水的总磷进行控制实现达标。当前，通常所采用恒量的投加化学除磷药剂的方式和方法，容易造成药剂的浪费或者是对污泥的活性产生影响等。化学除磷的控制技术通常都包括磷符合前馈控制技术以及出水磷浓度的反馈控制技术等等。在进行控制的策略方面，能够根据相关工艺的特点选择合适的加药点，对化学药剂的性能进行分析，进而再根据磷的浓度或者是符合的变化对药剂的投加量进行动态的控制。

1.6深度处理单元的运行以及控制

深度的处理单元主要包括过滤、消毒以及高级氧化等其他工艺，通常都是成套化的设备，具有独立的控制系统。当前，深度处理单元的水力学控制技术相对较为成熟，但是在水质学的控制方面还有很多的不足，还不能够对污染物的去除量进行准确的估计。另外，如果还需要在整个工艺过程的敢为只能对污染物的去除比例进行合理的分配，这就需要能够对整个流程进行统筹的考虑。

2污水处理工艺的整个流程控制策略

为了能够对整个流程实现控制，需要将以下问题进行良好的解决。

2.1进一步发展和完善单元的控制技术

单元的控制技术是整个流程控制的基础。当前，提升泵房控制以及溶解氧等控制单元的过程控制技术，紫外线消毒以及深度处理滤池等设备控制技术也已经在大型的污水处理厂开始了工程的应用。其他的单元控制技术仍然需要进一步结合工程的实践情况进行完善，提高技术的使用性。

2.2提高在線仪表的可靠性

要开发新型的过程类仪表。在线的水质测量仪表的价格较为昂贵，维护起来也较为困难，同时其可靠性不足，这些都是制约我国城市污水处理厂实现实时控制技术的原因之一。所以，这就需要能够提高在线水质仪表的质量以及国产化的水平，进而改变运行人员对在线所测定的水质数据的信心不足。另外，因为水质参数主要是状态变量，还不能够快捷和直观的对过程特征进行反映，所以还需要推广在线沉降速率仪、在线呼吸速度仪等价格低廉的新型过程类的仪表，进而适应过程控制的需要。

2.3对不同系统便捷的工艺优化运行策略进行研究

污水处理系统的控制策略主要可以被分为生化单元控制、厂网联合优化运行以及污水处理工艺优化运行三个层次。不同的系统边界还往往会产生不同的优化结果，所以，就需要对工艺进行分析，进而得到主要矛盾选取合适的边界进行研究以及示范。

3污水处理厂全流程自控系统的实现途径

污水处理厂的整个过程的自控系统能够通过监视控制系统或者是组态中间件进而实现。

监视控制系统在中控计算机上能够实现对整个流程进行控制，在PLC的子站中也能够实现对多数的单元进行控制的功能。监视控制系统会将整个流程算法和单元控制的算法进行分开的实现，这样有助于进一步提高系统的灵活性和安全性，会比较适合新建的工程所采用。

4结语

污水处理厂的自动控制系统对整个处理工艺具有十分重要的影响，因此在整个工艺流程中要综合对各个单元情况进行分析。基于此，本文也提出了实现全流程控制的监视控制的系统结构，以提高对污水的处理质量。

参考文献

[1]徐睿，于爱敏，耿春梅.吉林省污水处理厂环境管理现状与污染防治对策初探[J].环境科学与管理，2011(2)

[2]杨硕.污水处理厂绩效评价的多目标树图分析[J].昆明理工大学，2010，5