污水处理站的优化控制

　　

图1  系统工艺流程

　　安利公司的新污水处理系统结合公司污水系统分布范围广、污水水质变化大，且具有氧化性、高抑制性和高排放标准的实际，采用了具有先进水平的自动化控制系统，实现了水质在线分析和实时监测，达到了对设备运行、加药量等参数的最优化控制。

　　安利（中国）日用品有限公司是一家大型的中外合作日化生产企业，主要产品包括纽崔莱营养保健食品、雅姿美容产品及家居科技产品等。公司位于广州经济技术开发区内，设有占地近14.1万m2的现代化生产基地。公司自1995年建厂之初就设有SBR工艺的污水处理设施一套。随着公司产能日益增大，原有系统面临处理能力有限等诸多问题的挑战；同时为了提高污水处理效率、降低处理能耗，节约运行费用，公司于2005年投资兴建了一座新污水处理站。

　　新污水处理系统针对SBR污水处理工艺多参量（如液位、流量、压力、生物指标等）、多任务（如污水输送、风量控制、水泵的启停等）、多设备（如水泵、鼓风机、阀门等） 且具有随机性、时变性和耦合性的特点，结合安利公司污水系统分布范围广（每个生产区域均有污水收集系统），污水水质变化大，且具有氧化性、高抑制性（LAS: 300mg/L）和高排放标准的实际，采用了具有先进水平的自动化控制系统，实现了水质在线分析和实时监测，达到了对设备运行、加药量等参数的最优化控制。整个系统主控单元采用PLC、变频器等自控产品，运用信息交换网络与综合管理系统来进行自动化管理，使污水处理系统在安全、稳定、高效运行的同时，达到了节能降耗的目的。

　　污水处理设施介绍

　　整个系统主要由污水收集部分（包括各集水井、污水管网、污水提升泵等）；污水处理部分（包括集水调节池、絮凝沉淀池、厌氧水解池、SBR反应池、污泥脱水设施等）；在线监测部分（包括ORP仪、超声波液位计、DO仪、pH计、COD检测仪等）以及自动化控制等部分组成。

　　

图2  系统网络结构图

　　自控系统简介

　　该自控系统采用了西门子S7-300PLC作为中央数据处理控制单元；监控系统采用了可视程度高、功能强大的WinCC工控软件；同时增加了触摸屏TP270作为辅助备用监控操作。它实现了从进水到污泥浓缩等工艺、各级控制设备的集中监视和控制的功能：现场检测仪、泵、阀等设备现场信号直接采集进入PLC，通过交换机将其采集的信号用工业以太网传送至中心控制室的WinCC监控计算机，将运算结果直接在工控机上显示，中控室操作人员通过终端了解设备运行状况、污水处理情况等相关数据下达调度指令，直接控制现场设备，实现对设备的运行监控、事故和故障报警的人工干预及监控系统各种参数的修改和设置等，实现准确而有效的在线监控。 

　　系统功能

　　操作人员在操作设备前必须进行登录。根据不同操作人员的级别，系统自动判断封锁操作人员所能进行的操作。当报警发生时，当前操作员被记录存档。当客户机用户登陆浏览时，系统根据用户名和密码显示和控制屏幕上的画面及操作。无权限的用户只能浏览画面，不能修改设备控制参数。

　　监控系统以图形或图像的方式将工艺流程、设备状态以及工艺布置图显示在主控机上。通过I/O输入输出数据、曲线等方式，监视各个液位、COD、氧化还原电位、温度、pH值、DO值、泵阀的开关状态、瞬时流量和累计流量等现场的监控点。

　　系统将采集到的电气量、非电气量、开关量（状态量周期性采集和报警量中断性采集）、 脉冲量等数据任务按定义周期自动进行存储。存储的数据可按曲线或数据列表的方式进行显示，并提供历史数据显示、查询等功能。这样更加方便工作人员利用实时数据与历史数据库中的数据进行比较和分析，得出一些有用的经验参数，对现有控制参数做出修正，以优化控制；并把一些必要的参数和结果显示到实时画面和报表中去。同时，通过工业以太网和交换机，与管理人员的显示终端连接起来，实现数据共享，使得相关人员能随时掌控污水系统的运行状况，及时作出调度和决策，提高了系统的运行管理水平。

　　当某一模拟量（如流量、pH值、液位等）测量值超过设定范围或某一开关量（如电机启停、阀门开关）发生故障时，系统可快速检测并根据组态发出不同等级的声光报警提醒监控人员注意。报警发生时间、确认时间及排除时间、报警值、限位值、当前操作员等相应信息自动进行存档。报警可手动消音，报警信息可存储半年，以便进行故障分析和查询。

　　小结

　　经过几年的运行后，系统的各参数监测值已经基本稳定。在处理效率、处理成本及降低劳动者强度等方面，该自控系统有较大的优越性，详细数据如表1、表2所示。

　　此控制系统运行准确、稳定、可靠，实现了对污水处理系统的安全运行监视、实时控制与调整、数据采集处理及查询、设备运行维护管理等多项功能，操作简单方便；大大提高了生产效率，有效地解决了生产中的很多问题，如处理过程中的突发故障报警等；降低了由于处理不及时造成的设备故障所产生的维护费用；减少了工人的劳动强度，达到了节能、降耗的目的；为污水处理创造了可观的经济效益和社会效益。