污水處理廠提升泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)

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摘要：城市污水處理廠，一定要重視污水處理技術(shù)的革新，加強(qiáng)污水處理泵站的科學(xué)性與穩(wěn)定性，達(dá)到提升城市排污能力的效果。提升泵站在更新了自動(dòng)化控制系統(tǒng)之后，就能在運(yùn)行管理上實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化，自動(dòng)設(shè)置各種來(lái)自調(diào)度指揮中心的指令，達(dá)到自動(dòng)化處理的效果。文章在論述城市污水處理問(wèn)題的基礎(chǔ)上，對(duì)提升泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：污水處理；提升泵站；自動(dòng)化；控制系統(tǒng)

引言

基于宏觀角度而言，我國(guó)很多城市的污水處理系統(tǒng)，基礎(chǔ)都是污水處理泵站。近年來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)總量的攀升，傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式對(duì)城市環(huán)境造成的損害越來(lái)越不容忽視，因此，城市對(duì)污水處理的重視程度也在與日俱增。需要注意的是，污水處理頻率的提升，對(duì)污水運(yùn)轉(zhuǎn)帶來(lái)的沖擊力也在增加，對(duì)處理設(shè)備也會(huì)帶來(lái)過(guò)量沖擊力，減少設(shè)備使用年限，減低工作效率，對(duì)城市污水處理技術(shù)的革新也會(huì)帶來(lái)阻礙作用，這也是提升泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)應(yīng)用與開發(fā)、提升污水處理效率的現(xiàn)實(shí)意義[1]。

1城市污水處理問(wèn)題

城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，使城市居民的生活質(zhì)量不斷提升，相應(yīng)產(chǎn)生了更多污水排量，影響不容忽視。關(guān)于整體污水處理的動(dòng)態(tài)過(guò)程監(jiān)控技術(shù)，尚處在試用階段，未能與世界范圍內(nèi)的城市污水處理技術(shù)保持較高協(xié)調(diào)性，也因此引發(fā)了諸多問(wèn)題，主要有以下幾點(diǎn)。首先，主要污水處理設(shè)備穩(wěn)定性不強(qiáng)，設(shè)備內(nèi)部的儀表準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，未能適應(yīng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的要求；其次，系統(tǒng)自控系數(shù)不高，無(wú)法達(dá)到智能化全自控要求；第三，該系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行階段，對(duì)外界要求較高，很多環(huán)節(jié)不具備靈活調(diào)解性；另外是人為因素，技術(shù)人員未能對(duì)其技術(shù)應(yīng)用保持較高學(xué)習(xí)熱情，對(duì)技術(shù)的利弊、應(yīng)用價(jià)值不能很好掌握，影響到了實(shí)際的控制操作。除了以上原因，還有資金問(wèn)題，污水處理工作需要很多資源、資金支持，足夠的資金投入是保障污水處理工作正常開展的必要條件。但是很多地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對(duì)落后，導(dǎo)致在資金投入方面未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，令污水處理設(shè)備與技術(shù)跟不上時(shí)展要求，導(dǎo)致污水處理效率與技術(shù)革新止步不前[2]。最后，還包括污水再生利用程度較低的原因，淡水資源的利用率并不高。我國(guó)城市中很多污水處理技術(shù)都沒(méi)有達(dá)到應(yīng)有標(biāo)準(zhǔn)，城市污水在處理方面，未能重視達(dá)到二次利用的標(biāo)準(zhǔn)，再加上過(guò)分看重經(jīng)濟(jì)效益，導(dǎo)致城市污水處理廠在進(jìn)行污水處理時(shí)，僅將其中的雜質(zhì)進(jìn)行過(guò)濾，未能達(dá)到深度處理的要求，導(dǎo)致排放量巨大的污水無(wú)法進(jìn)行二次利用。這既是資源上的巨大浪費(fèi)，又容易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染作用。

2宏觀角度下的污水提升泵站自動(dòng)化

基于污水處理廠角度考慮，欲實(shí)現(xiàn)污水泵站自動(dòng)化控制功能，首先應(yīng)對(duì)污水提升泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，以求提升泵站內(nèi)部電子設(shè)備處理污水的效率，保證各個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的正常性與穩(wěn)定性。舉例來(lái)說(shuō)，某市處理污水的智能控制系統(tǒng)中，在污水管道的鋪設(shè)上充分和外部因素相結(jié)合，在結(jié)構(gòu)上縱橫交錯(cuò)，通過(guò)智能化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了管網(wǎng)之間聯(lián)通輸送效果的優(yōu)化。通過(guò)案例說(shuō)明，在污水達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之前，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注流量問(wèn)題，同時(shí)也不能對(duì)監(jiān)測(cè)信息中存在的反饋屬性有所忽視。我國(guó)現(xiàn)階段在污水處理設(shè)備的架設(shè)技術(shù)上較為統(tǒng)一，通常都會(huì)用到遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)設(shè)備、智能儀表設(shè)備、PLC控制模塊等機(jī)構(gòu)。對(duì)主站而言，其系統(tǒng)主要接收來(lái)自各個(gè)子站系統(tǒng)的信息反饋，對(duì)存在的信息資源進(jìn)行分析與解讀，無(wú)論是信息的收集或反饋量都很大，而子站則主要對(duì)主站起到輔助作用。除此之外，污水提升泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的建設(shè)，也會(huì)隨著城市結(jié)構(gòu)的變化產(chǎn)生變化。單指通訊方式，如果城市外部環(huán)境相對(duì)空曠，無(wú)疑會(huì)為有線通訊設(shè)施的架設(shè)提供極大便利性，與之相對(duì)的，若城市環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，則會(huì)為建設(shè)過(guò)程增加更多困難，也會(huì)導(dǎo)致投入更多成本?；诖?，在建設(shè)通訊設(shè)施時(shí)，應(yīng)當(dāng)基于當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境，具體選擇有線或無(wú)線通訊設(shè)施。若采用無(wú)線通訊方式（GPRS、電話網(wǎng)絡(luò)對(duì)接、CDMA、互聯(lián)網(wǎng)對(duì)接等），應(yīng)由工作人員基于城市外部因素，重視通訊方式的選擇。最后，城市之間的建設(shè)環(huán)境往往會(huì)呈現(xiàn)出較大差異，在不同背景之下，主系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間在連接建設(shè)上往往會(huì)有所區(qū)分，但是其本質(zhì)卻十分相似。大致模式都是殊途同歸的，都是對(duì)地下管網(wǎng)中存在的污水進(jìn)行監(jiān)測(cè)，利用提升泵站進(jìn)行監(jiān)測(cè)審核，經(jīng)過(guò)過(guò)濾之后送至污水集中井，在污水集中井水位蓄滿之后，傳輸?shù)教嵘弥?，在提升泵之中?jīng)過(guò)多次過(guò)濾，最后流至污水處理廠。盡管子系統(tǒng)在收集、分析與處理信息問(wèn)題上，采用的架設(shè)方式存在差異，但大體都需要提升泵、格柵機(jī)、除污機(jī)等，利用建立設(shè)備的方式，實(shí)現(xiàn)子系統(tǒng)之間的互相連接，提升污水提升泵站控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平。

3污水提升泵站自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

以廈門水務(wù)中環(huán)污水處理廠為例，共有將近40個(gè)污水提升泵站。這些泵站廠外泵站，通過(guò)市政管網(wǎng)引污水至廠區(qū)，經(jīng)過(guò)各種處理程序，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后再排放[3]。

3.1主站

主站自控系統(tǒng)的主機(jī)型號(hào)為西門子S7-200系列PLC，通過(guò)輪詢方式遠(yuǎn)程采集來(lái)自8個(gè)子站的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)控制功能，同時(shí)留出1個(gè)通訊端口，后續(xù)聯(lián)接全場(chǎng)中控系統(tǒng)。另外，應(yīng)用2臺(tái)工控機(jī)和主機(jī)通信，接收主機(jī)泵站的自控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)時(shí)將數(shù)據(jù)在顯示屏上顯示[4]。

3.2子站

子站系統(tǒng)機(jī)器和主站型號(hào)相同，可實(shí)現(xiàn)流量、液位等數(shù)據(jù)的采集，在無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)的支持下，與主站之間傳輸數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能。

3.3通訊方式的選擇

鑒于污水泵站在有線通訊上，投入成本較高，最后決定使用無(wú)線通訊方式，加強(qiáng)通訊的實(shí)際效果[5]。

4子站自動(dòng)控制系統(tǒng)

污水泵站在污水處理工藝上普遍一致，首先由泵站格柵機(jī)對(duì)存在于地下管網(wǎng)的污水進(jìn)行濾渣操作，然后污水進(jìn)入集水井和提升泵房，在由多級(jí)泵站提升之后，最后送入污水處理廠。其中涉及到控制對(duì)象的設(shè)備主要包含水閘門、格柵機(jī)、提升泵等[4]。

4.1控制方式

控制方式可分成手動(dòng)與自動(dòng)兩種方式，經(jīng)過(guò)控制屏轉(zhuǎn)換開關(guān)切換。自動(dòng)方式可細(xì)分成強(qiáng)制與遙控自動(dòng)兩種方式，由PLC輸入端子設(shè)置，強(qiáng)制自動(dòng)在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以由PLC全權(quán)控制[6]。

4.2污水泵自動(dòng)化控制流程

1）污水泵自動(dòng)控制。在集水井之內(nèi)配備1臺(tái)超聲波液位計(jì)，對(duì)集水井內(nèi)液體進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。潛水泵依照集水井液位情況，在預(yù)定運(yùn)行方案要求之下，對(duì)水泵開啟臺(tái)數(shù)的增減進(jìn)行自動(dòng)控制。具體包含以下幾種：第一，PLC開啟自動(dòng)控制模式后，可以在液位計(jì)設(shè)置情況基礎(chǔ)上，控制泵的數(shù)量開啟情況；第二，對(duì)所用泵設(shè)置點(diǎn)停止之后，處在該液位之下的泵將會(huì)停止運(yùn)行；低液位設(shè)置點(diǎn)，在該液位之下會(huì)因此而報(bào)警，令泵運(yùn)行狀態(tài)停止，啟動(dòng)第二臺(tái)泵設(shè)置點(diǎn)；隨后對(duì)第三臺(tái)泵液位進(jìn)行設(shè)置，并設(shè)置高液位，若污水的高度超過(guò)該液位，則應(yīng)發(fā)出警報(bào)；第三，調(diào)控泵自動(dòng)輪換，為了維護(hù)泵站運(yùn)行穩(wěn)定性，延長(zhǎng)泵的使用年限，泵在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后，應(yīng)當(dāng)在系統(tǒng)設(shè)置之下及時(shí)停止運(yùn)行，換另一臺(tái)泵工作；第四，識(shí)別與控制故障信號(hào)，PLC可以對(duì)發(fā)出的警報(bào)與運(yùn)行中的故障進(jìn)行識(shí)別，以此控制泵的啟停；第五，如果泵的開啟應(yīng)用的是手動(dòng)方式，PLC可以對(duì)泵數(shù)量進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，在開啟數(shù)量基礎(chǔ)上，對(duì)開啟泵數(shù)量進(jìn)行調(diào)整[7]。2）格柵自動(dòng)控制。在格柵前后同樣安裝超聲液位計(jì)，以此對(duì)柵格前后位差進(jìn)行精確判斷；格柵機(jī)可以在前后液位差基礎(chǔ)上，自動(dòng)在一定周期內(nèi)運(yùn)行，同時(shí)在識(shí)別進(jìn)水雜質(zhì)的基礎(chǔ)上，可靈活調(diào)整時(shí)間與周期。具體有以下幾種情況：第一，PLC控制系統(tǒng)，可以基于不同液位差與時(shí)間設(shè)定情況，控制柵格的啟停；第二，依據(jù)時(shí)間模式的不同，柵格的運(yùn)行情況也會(huì)有所不同，如果柵格運(yùn)行時(shí)間達(dá)到設(shè)定值標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)出現(xiàn)自動(dòng)停止的現(xiàn)象，同時(shí)開啟下個(gè)工作周期，這點(diǎn)在柵格停止時(shí)條件依然相同；第三，如果液位差超過(guò)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，PLC就會(huì)啟動(dòng)?xùn)鸥?，反之則停止[8]。

5結(jié)語(yǔ)

綜上所述，泵站自從實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，系統(tǒng)運(yùn)行狀況和污水處理效率相較從前，已有了巨大提升，極大減少了工作人員的壓力，達(dá)到了提高生產(chǎn)力的目的，在管理控制工作落實(shí)方面更加科學(xué)，為后續(xù)的決策調(diào)度打下雄厚基礎(chǔ)。泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)與完善，也是智能化控制設(shè)備走上舞臺(tái)的時(shí)代縮影，未來(lái)在污水處理提升泵站方面，將會(huì)體現(xiàn)出更多技術(shù)革新優(yōu)勢(shì)，由技術(shù)驅(qū)動(dòng)生產(chǎn)力，也將展現(xiàn)出更大應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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[7]牛明達(dá)，馮波，金婷婷.自動(dòng)化控制系統(tǒng)在城市生活污水處理中的應(yīng)用和改造研究[J].北方環(huán)境，2011（11）：202.

[8]陳益清，尹娟，孟建國(guó)，等.深圳市某污水泵站生物除臭工程設(shè)計(jì)及運(yùn)行[J].中國(guó)給水排水，2013，29（18）：103-106.

作者：湯軍 單位：揚(yáng)州市政管網(wǎng)有限公司