电气自动化技术在污水处理过程中的应用

季晓彬

（德州市移动源污染防治中心，山东 德州 253000）

当前，我国经济快速发展，城镇化进程加快，城市人口逐渐增多，这也加大了城市中的供水量及排水量，增加了水厂负荷，而电气自动化技术不但可以提高水厂效率，还可以在一定程度上保障水质的安全。我国电气自动化技术的应用已经具备了一定经验，其发展水平也得到了很大提高，应用范围也得到了很大程度的扩展，其中水处理领域已经成为电气自动化应用的热点。目前，电气自动化技术主要分为三种：电子技术、电力工程技术以及计算机技术。电气自动化技术的应用能够给供水企业和污水处理企业提供很大的便利，提高水处理工艺中各个设备的工作效率，在减轻职工劳动强度的同时还能保障运行的安全和稳定，进而节约能耗，降低企业运行成本。电气自动化技术是带动一个国家工业发展的重要途径，只有加快自动化技术的发展，才能更好的促进工业发展、经济发展，才能带来国家与社会的和谐和稳定，由此可见电气自动化技术在当今社会至关重要。

1 电气自动化技术的特点

1.1 电气自动化技术包括的内容比较宽广

电气自动化技术涉及的内容比较多，而且技术应用范围也比较广泛。很多行业都能应用该技术，特别是在一些制造业类的企业中。目前，很多企业在一些人工操作的环节中增加了电气自动化技术，尤其是涉及到危险的工作环节中，这不仅保障了操作的准确性，同时还避免了对人员造成危害。电气自动化技术需要根据不同企业生产的需求进行不同的设计，以确保电气自动化技术能够发挥最大作用，这一特点使其具备了广泛的应用性。

1.2 电气自动化技术对于电子技术的依赖性比较强

电气自动化技术服务于各种不同的企业，不同的企业其生产过程也不同，因此我们需要根据各个企业的不同情况设计不同的控制程序，而在整个电气自动化控制系统、传感器、控制器等控制系统以及信息处理系统中，都离不开电子技术。电子技术是实现自动化技术的基础，在整个自动化技术中都需要电子技术来进行信号的传递以及各项操作指令的发出，然后再进行各项操作。因此，电气自动化技术对电子技术有很强的依赖性。

2 电气自动化技术在污水处理中的应用

当前，经济的快速发展使工业技术日新月异，同时在工业生产过程中产生的污水越来越复杂，处理难度也越来越大。这也迫使污水处理工艺变得更为复杂，使一些复杂的工艺很难实现稳定的运行，常常在处理工程中出现问题。而电气自动化技术的应用，能够保证水处理工艺的稳定运行，解决了很多复杂工艺运行的问题。目前，在电气自动化技术中主要应用的设备有PLC 系统、变频器、自动化仪表、传感器等。在电气自动化技术的支持下，既减少了人力，还可实现远程控制，逐渐优化各项电子技术，充分利用各项资源。

2.1 对格栅的自动化控制

格栅是水处理技术中常用的设备，主要对进水中颗粒较大的物质进行分离，以保证后续处理工艺的稳定运行，尤其是避免管道和水泵受大颗粒物质的影响，导致效率降低或者损坏[1]。通常格栅分为粗格栅和细格栅，根据不同水质以及不同工艺选择不同型号的格栅。传统的格栅主要是依靠人工来控制、清扫，导致格栅运行效率低下，进而影响整个水处理工艺的运行效率。而电气自动化技术可以实现格栅完全自动化运行，既减少了人工操作，还可以保证24小时不间断连续的运行。电气自动化过程中主要的设备有液位传感器、PLC等，在制定工作时间以此来控制和检测水位的变化，进而控制格栅的运行。

2.2 水泵、脱水机房的控制

在水处理工艺中会用到很多水泵来控制水流的提升、进水、出水等，因此将水泵进行电气自动化控制将有效提升水处理工艺的运行效率，同时还能保证水处理工艺的安全性。针对水泵的控制，通常是应用雷达液位计，然后根据水位的高低控制水泵的开启，电气自动化可以准确控制水泵的运行，然后根据工艺的需要，进行特定语言的编程，同时需利用PID进行调节，达到降低能耗的目的，保证水泵的正常运行。

水处理过程中会产生污泥以及附属的污染物质，我们需要对其进行脱水处理，然后再进行下一步处理，而脱水机房通常有很多设备，这些设备具有很强的专业性，而且结构复杂，需要准确控制。因此，在脱水机房中应用自动化控制技术非常重要，通常在脱水机房中采用PLC技术，使其中的设备统一进行管理，同时还需安装相应的传感器，随后进行各项参数的控制。根据处理工艺的需要，监测各项指标，实现自动调节与控制，这大大提高了脱水机房的效率，还保障了水处理工艺的稳定运行。

2.3 无线网络的应用

在水处理技术中，不同的工艺使用的设备也不同。近些年，水处理工艺的设备越来越精密，因此对电气自动化程度的要求也越来越高。计算机网络技术能够实现自动控制电气自动化，达到人力所难以实现的目的，而无线网络更是电气自动化技术的重要基础，大大增加了电气自动化的便利，实现了有线网络不能完成的目的。在保障自动化技术有效运行的同时，降低了运行能耗，全面感知整个自动控制系统，为水处理技术的发展提供了有效支持。

2.4 PLC与DCS的融合

PLC和DCS是电气自动化技术中常用的两项技术，各自具有优势。近些年，电气自动化技术更新速度较快，而且应用的领域也越来越广泛。一些水处理厂的电气自动化控制采用了PLC与DCS技术相互结合的方式，来控制水厂中各项设备的运行，二者的相互结合使其发挥各自优势，实现水厂设备更高效、更稳定的运行。PLC技术的优势是具有很快的响应速度，而DCS可以承载复杂的运算，对于水厂中复杂的工艺可以采集有效的数据来保证水厂的稳定运行，同时还可以避免外界环境因素的影响，保障水厂出水的安全性和稳定性[2]。

2.5 加氯控制

在给水处理工艺中，对水体的消毒必不可少，而通常可采用加氯消毒方式，因此加氯量的控制非常重要。在保障水体消毒的同时，还需保证一定的余氯量，余氯量太多会影响人体的健康[3]。电气自动化技术可以实现对水体氯投加量的有效控制。在设计氯化控制时主要有两个内容，一个是过滤前氯化，另一个是过滤后氯化。在进行氯消毒时，首先要清除水体中的藻类等杂物，然后氯消毒以流量比的模式来释放氯，也就是根据水流速度和加氯速率进行调节。而针对滤后消毒，采用的是复合环路加氯的方式，在加氯过程中主要控制过滤后的流量，相比滤前，滤后控制更为复杂，更需要有效的电气自动化控制。

2.6 加氨和加药控制

水质的不同、水处理工艺也相应改变、出水水质要求也不同。在一些水处理过程中添加氨或者其他药剂来进行水体中污染物质的控制，在投加过程中既要满足水处理的要求，还要保障药剂投入的合理性，避免造成浪费，或者造成二次污染[4]。在实际控制中，需要对测量值和预置值进行比较，确定其误差，从而获取科学有效的数据，进而保证电气自动化技术的有效控制。我们可依靠PLC技术有效控制水处理过程中药剂的用量，以实现整体处理工艺的高效运行。

3 电气自动化技术在水处理过程中的应用探讨

3.1 电气控制系统自动化要求

环境问题已经成为当前发展中的主要问题，尤其是针对水处理方面，国家为了控制水体污染，保障水资源的有效利用，在法律、法规方面做出很多重要的改变，同时还加大了水处理技术的研究，减少污水对人们生活的影响。电气自动化技术已经成为污水处理技术中的主要环节，是提高污水处理效率的重要保障。要想实现自动化控制技术的准确控制，就需要对污水中的一些具体指标进行充分的了解，例如离子含量、pH值等，以保证自动化控制技术可在恶劣的条件下正常运行。其次，当污水处理过程中发生意外时，自动控制系统可以及时做出反应并及反馈到控制中心，此外电气自动化控制系统还需对工艺中各个构筑物的水位、电导率等指标进行充分了解，实现污水处理信息的全面、实时掌控，以保证污水处理过程的正常运行。

3.2 污水处理中的电气自动化系统的组成及特点

电气自动化控制系统的实质是对工艺运行的管理，其管理方式是一种分层管理的方式。用控制器实时掌握各层管理工作的状态，随时进行各层管理方式的调整。通常电气自动化控制系统分为上、中、下三个阶段的管理方式，各个阶段独立运行，其中哪一个出现问题，都不会影响其余阶段的运行[5]。在电气自动化控制系统的上位阶段中，主要依靠工控机，还有阀门、电机等设备，通过计算机的高级语言来对其进行管理与控制，以完成需要实现的目标。而相关的控制人员可以根据上位机的工作状态，来确定整个系统是否存在问题进行相关的研究，然后进行科学合理的分析，再逐步改善出现的问题。而整个电气自动化处理系统的逻辑控制单位由中位机来控制，其需对上、下位机产生的信息进行准确、及时、有效的传递和检查，以保证整个系统的正常运行。而下位机具有自身的自主性，通过智能仪表、独立的显示器和操作平台进行信息的收集和设备的控制。电气自动化技术对于电气技术有很强的依赖性，需要电子技术的有效支持，而电子技术需要不断实践检验，才能不断的提高和创新，二者相互制约，同时又相互促进。

3.3 参数的测量和控制

电气自动化技术要准确控制工艺的运行，各项工艺运行参数的准确性至关重要。电气自动化技术需要控制较多的参数才能保证水处理工艺的有效运行，例如构筑物液位、pH值、DO、温度以及各种离子含量等。不同的水质条件，需要不同的自动控制设备来实现数据的采集以及传输。例如污水中腐蚀性较强时，可用超声波物位仪来测量液位；若构筑物面积较小，可采用静压式传感器液位仪测量液面；采用电位法测量pH值，由于测量电极的玻璃触头对酸碱度检测的灵敏性较强，在接触到氢离子时就会产生电势差[6]。

4 结论

如今，自然环境受到的污染越来越严重，水环境受到人类的威胁也越来越大，因此不仅要求水处理技术在处理工艺上要快速提高、更新，配合水处理技术的各项软、硬件措施也需要提高，这样才能保证新型的水处理技术的有效实施。电气自动化技术是水处理技术中重要的支撑措施，应用电气自动化技术可提高水处理技术的处理效率，降低运行成本，保障操作人员的安全，降低能耗。因此，在当前的水处理技术中，要积极推广电气自动化技术，这样可以为实现自然环境的和谐发展做贡献，为今后社会的稳定与可持续提供保障。