计算机技术在城市污水处理系统中的应用

　　摘 要：城市中每天都会产生大量生产废水和生活污水，这将造成严重的水资源浪费和水资源污染。因此，城市污水处理对于一个城市而言具有非常重要的意义。本文即以城污水处理厂为例，重点介绍了一个城市污水处理自动控制系统的设计方案。该系统能够显著达到节约资源、提高效率、增强系统安全性的要求，对于我国今后城市污水处理系统中的应用实施具有一定的指导意义。
　　关键词：城市污水处理；计算机控制系统；工艺
　　中图分类号：TP273文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2012)03(a)-0000-00
　　1引言
　　随着我国城市化进程的不断加快，城市中每天都会产生大量生产废水和生活污水，这将造成严重的水资源浪费和水资源污染。这对于我国这样一个水资源相对匮乏的国家而言是一个巨大的挑战。因此，对城市中的污水进行合理处理、进行水资源再利用是一项利国利民的巨大工程，受到了人们的广泛关注。
　　近些年以来，不论是国家还是地方政府都对城市中的污水处理给予了重视，我国的城市污水处理技术事业得到了快速的发展。虽然我国对污水处理技术的研究起步较晚，一些工艺技术方面都比较落后、自动化程度较低。但是，近些年来，很多高校和科研机构都致力于对污水处理工艺和自动控制技术的研究，并且取得了很多显著的成果，并建立了大量适应于我国国情的自动化程度较高的污水处理厂。其中，计算机技术在城市污水处理系统中得到了广泛的应用，对污水处理的自动化、高效化创造了条件。本文即以城污水处理厂为例，重点介绍了一个城市污水处理自动控制系统的设计方案。
　　2城市污水处理工艺流程
　　城市污水包括生活污水、工业废水和径流污水等经由城市地下水管道汇集起来的污水，主要来自家庭、机关、工业生产或者雨雪冲洗城市污染物而形成的污水。城市污水的评价方法包括物理指标（水温、固体含量、溶解氧、放射性物等）、化学指标（pH值、有机、无机毒物等）、生物指标（细菌总数、病原菌、大肠菌群等）。
　　针对上述三种污染评价方法，城市污水处理一般分为预处理、生物处理、污泥处理三个阶段。具体处理工艺的选择要根据当地污水水质、气候、地形、经济水平的不同以及污水处理厂规模等情况综合考虑。本文根据该地区污水成分以及出水要求等实际情况，选用高效、实用的三沟交替工作式氧化沟工艺。
　　3城市污水处理计算机控制系统
　　随着微计算机技术的飞速发展，计算机在过程自动化、工厂自动化、计算机综合生产系统等自动化领域中得到了快速的发展和越来越广泛的关注。本文中着重介绍使用计算机技术实现城市污水处理系统的自动控制，以实现过程的自动监控、自动检测和自动管理等内容。计算机技术的应用，对于降低成本、确保系统安全、改善工作条件、减轻劳动强度、节省能源和材料、实现生产过程的优化控制及科学管理等都具有十分重要的意义。
　　3.1城市污水控制系统总体设计
　　城市污水处理是一个非常复杂的过程，需要控制的项目很多，而且各个工艺过程的地理位置相距较远。因此，需要一个较大规模的控制系统来实现对城市污水处理的自动控制。同时，系统要满足安全性、可靠性、实时性、适用性、可扩展性以及经济高效性等基本原则。
　　本文污水处理系统采用了适用于中小型控制系统的IPC+PLC系统，该系统采用“集中管理，分散控制”的分布式控制系统结构。即由工业控制计算机和可编程控制器联合起来组成的控制系统。该系统组网快捷，硬件配置清晰，便于开发，系统性价比较高，非常容易实现，并且具有良好的安全性和完善的功能性。从生产规模出发来讲，PLC+IPC系统比较适合于中小工程流程，在城市污水处理行业中应用比较广泛。
　　本控制系统按照参与生产程度的级别共划分为三个子系统：（1）污水处理控制系统：包括格栅、提升泵房以及污泥预沉等部分；（2）污泥处理控制系统：包括污泥浓缩和脱水部分；（3）污水浮选处理系统：包括浮选机及其他部分。
　　该城市污水处理自动化控制系统采用计算机分级分布式结构。该污水控制系统的系统结构共分为三层：底层为现场控制单元；中间层为PLC控制器，是中央控制单元；顶层为计算机监控系统。各个设备的工作状态由各自的PLC子控制器控制，包括信息的采集、传送、数据处理以及发布命令。
　　整个城市污水处理自动化控制系统实现了设备的分布式智能化控制，发挥了污水处理工艺的潜能和机械设备的优势，为提高了污水处理控制系统的安全性和可靠性、改善工作环境、降低治污成本提供了条件。
　　3.2污水处理过程主要工艺控制
　　下面介绍城市污水控制流程中几个关键的控制设备。
　　（1）粗格栅的控制。一般需要在粗格栅间装配两台粗格栅机和一台栅渣输送压榨机。二者都必须可以实现远程控制。在粗格栅机上安装有一套双传感器超声波液位差计，这是用来检测粗格栅的液位高度以及前后液位差的自动检测设备。（2）污水提升泵的控制。通过模糊控制和负荷平均分配的连锁控制方法，根据集水井的水位变化率，可以增加PID控制泵台数，提高泵站对进出水量的反映能力，防止集水井液位变化过大，泵启、停动作频繁。（3）三沟式氧化沟的控制。城市污水经过配水井的配水后就进入到两组三沟式氧化沟内。这是该污水处理系统的核心部分，对整个污水处理起着关键的作用。在城市污水处理自动化控制系统中的每组氧化沟中都需要放置一台静压液位计用于测量氧化沟中不同时段的水位。在每个氧化沟内分别各设一台溶解氧测定仪和一台悬浮物测定仪，用来测定污水中的溶解氧含量和悬浮物浓度。
　　4结语
　　随着计算机技术的飞速发展，计算机在过程自动化、工厂自动化、计算机综合生产系统等自动化领域中得到了快速的发展和越来越广泛的关注。本文介绍的城市污水处理控制系统的功能安排合理，实用性比较强，采用智能化的控制方法，能够在实际应用中大量减少运行和维护人员的数量以及工作人员的工作强度，提高了系统的运行效率，节省了能源和材料，降低了污水处理费用，改善了工作条件和环境，确保了系统的安全可靠，并且实现过程的自动监控、自动检测和自动管理。该污水处理系统还具有良好的可扩展性，能够适用于不同环境下污水处理的情况，对我国城市污水处理技术的研究具有重要的意义。
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