污水处理自动化控制系统的设计研究

崔焕俞 辛静 孙慧智

摘 要：在城市化进程持续加快趋势下使得各大城市人口数量不断递增，在城市规划建设中污水处理是重要构成部分之一，这就需要采取一些先进的技术对污水进行处理，自动化控制系统的运用可以提高城市污水处理效果，促进城市的可持续发展。本文在对污水处理自动化控制系统的设计原理进行分析的基础上，探讨了污水处理自动控制系统设计的整体思路，并对如何更好地实现污水处理自动化控制系统的设计措施进行了阐述。

关键词：污水处理;自动化控制系统;设计

1 引言

随着社会经济的高速发展，促使整个社会向着商业化方向不断，但是在转化中出现了一些生态问题，其中水污染是重点，在实际的污水处理中有许多工业废水直接投倒，流入到湖泊中，这就造成很大面积的水污染，导致水质出现恶化，危害到了人们的身体健康。所以要根据水污染对污水进行有效处理，且通过设计污水自动化控制系统对每一个过程进行分析，从而达到降低成本的目的。

2 污水处理自动化控制系统原理

污水处理厂在进行污水处理的过程中，对于自动化系统的应用已经非常广泛，并且取得了非常好的应用效果。对于自动化系统的应用原理主要是通过计算机技术，将各种污水处理设备进行连接，将各种设备在运行过程中的参数进行记录和收集，然后通过对这些数据进行分析，从而发出合理的指令，优化控制整个处理工艺。由此可见，在污水处理的过程中，对于自动化系统的应用受到各种仪器的影响，主要体现在一部分的仪器工作稳定性不够，导致最终的污水处理效果不佳。因此，为了确保污水处理自动化控制系统能够发挥出更大的作用，需要加强自动化控制系统的设计工作，确保每一个环节都能对污水进行高效地处理。

3 污水处理自动控制系统的设计要求

我国在污水处理方面的自动化应用虽有一定的年头，但早期的污水处理厂在进行自动化设备的应用时，多配备的自动化设备和仪器性能较低，在排放标准提高的同时要想构建健全的自动系统需要克服许多方面的问题。为了保证污水处理厂的自动化控制系统能够更好地运行，需要采取有针对性的措施加以解决。对于整个设计过程中所使用到的电气设备，都需要保证其可靠性和稳定性，从而确保其在工作的过程中能够高效运行。同时，为了实现对传感器的高效利用，需要充分利用中控室層来实现对设备运行的监控和控制，并且需要将PLC的作用充分发挥出来，实现监视和控制功能的独立完成。最后，针对于落后的设备需要及时地进行更新换代，以确保相关设备运行的高效性。

4 污水处理自动化控制系统的设计要点

4.1 PLC控制站设计

在一般状态之下，在开展污水处理工作的时候，因污水处理工艺具备不稳定的性能，就会对污水处理水平造成直接影响，而应用PLC控制系统可以很大程度提升污水处理控制水平，例如在进行污水处理时，可以通过科学设计PLC控制站，能够使得污水处理过程中的化学反应更加充分，并且与污水内的微生物新陈代谢相结合，综合性的处理污水处理吸附在微生物表面中的细菌，以此防止水资源二次污染的发生，使得水分子可以得以快速的氧化和分解。对于污水处理PLC控制站的设计，通常情况下是采用开放式计算机网络、流行通用组态软件以及PLC模块，通过高效的设计能够使得PLC控制站的作用充分发挥出来。

4.2 中间控制层

中间控制层主要是对各个监控站和控制站进行衔接的，一般为了将各站点之间的衔接工作做得更好，在选择网络时主要以光纤工业以太网或比较成熟的工业总线网络为主，再通过对PLC控制的混合结构通信方式的使用，来对各设备的运行情况进行数据的监测、采集和分析等处理工作。一般在进行中间控制层设计的时候，会设置三个站点，一号站点的控制箱往往会设置在细格栅间配电室的内部，这一站点内所控制的运行设备有电动的进水阀、变频分离器等;二号站点的控制箱往往会被设置在污水厂的变电所处，这一站点所控制的运行设备有相应的搅拌器、排泥泵、曝气机等;三号站点的控制箱则会被设置在污泥回流泵房内，这一站点所控制的运行设备主要以带式压滤机为主。一般情况下，在对运行设备的控制器进行选择的时候，往往会在中间控制层的站点之中进行选择，从而使其成为整个控制系统内的控制器，再通过对于传输功能加强的网络为媒介，可以实现对各个运行设备的运行状态进行了解，并且还能将所收集到的数据信息进行及时地分析，能够及时地找到设备的故障所在，进而采取有效的措施加以处理，确保各运行设备的更好运行。

4.3 设置智能设备层

智能设备层的设置能够实现在无人看守的情况下，对于各运行设备实现自动化的控制和管理，从而实现各设备的高效、稳定运转。在对智能设备层在进行设置的时候，需要将变频器、流量计以及热电阻等智能设备设置在每一个控制站点之内，这样便于这些智能化的设备将所采取到的设备运行数据以信号的形式传输到PLC系统中。值得注意的是，在对大型或者中型的污水处理厂进行智能设备层的设置时，采用的是以现场总线网络方式进行布置的。如果是对小型的污水处理厂进行智能设备层的设置，则需要通过星型拓扑结构来进行布置。在将自动化仪器仪表和控制设备进行连接时，需要使用到硬接线电缆实施连接。

4.4 实施在线仪器监测

通常情况下，污水处理厂要将脱氮处理的污水集中在污水池中，再按照一定的比例分配为消化段和反硝化段，所以可以引入在线监测的检测仪器实时监督控制硝化反应段与反硝化反应段，从而准确的检测器温度、流量以及pH值、分子氧等影响反应的含量，为一部分不符合实际情况的范围调整到合理指标范围之内。此外，在线仪器检测系统还可以通过利用自动化技术，使得仪器可以很长时间监督控制污水段，达到监控污水变化情况。另外整合数据后可以更加科学合理的应用技术。此外，污水处理厂还会在污水厂污水排口安装检测仪器，对脱氮后水是否与放回大自然标准相符合进行把握。

4.5 实现自动技术的革新

随着科学技术的进一步发展，污水处理自动化技术也会随着不断的更新和完善，为了进一步提升污水处理的能力，对于现有的污水自动化控制技术还需要进行不断的革新。例如在当前污水处理的过程中，对于智能控制技术的应用，不仅能够对污水处理自动化系统进行更好地控制，同时还能实现更好地污水处理目标。对于智能控制系统的应用，主要依赖于专家系统和人工神经网络控制技术。人工神经网络控制技术是一种类似于人体神经元细胞系统，这是亚符号处理系统，由许许多多类似于人体神经元细胞的单元交织而成，有着极强的适应性和很大的容错能力。由于具有种种优越的性能，受到众多专家学者的关注，近年来这种技术也被正式能运用到污水处理的自动控制上来。数据显示，通过对这一技术的有效应用，能够准确对污水的成分进行估计，实现污水的实时和精准控制。

4.6 结合人工综合自动化管理

在对污水进行处理的过程中，为了更好地实现污水处理效果，在应用自动化控制系统的同时，还需要综合人工进行管理，能够进一步避免因为自动化控制系统的误差而造成的错误。例如：在对污水池内的液位、酸碱度等进行管理时，通过人工对相关显示屏进行实时关注，能够在发现问题的第一时间进行停机处理，以免造成严重的后果。

5 结语

综上所述，对环保质量造成影响的一个重要因素是污水排放，这就需要设计污水处理自动化控制系统，对水资源进行充分利用，确保经济与环境保护共同协作与发展。

参考文献：

[1]张浩.基于电气集中控制与污水处理自动化的实现探索[J].中国新通信，2017，19（01）：161.

[2]甘国强. 污水处理自动化控制系统的控制策略[J]. 电子技术与软件工程，2018，（16）：109.

[3]葛广进.自动化控制系统在污水处理中的应用设计[J].现代制造技术与装备，2019（02）：190-193.