PLC在污水处理中的应用

PLC在污水处理中的应用
随着社会经济的发展，城市规模的扩张，必然带来污水排放量的不断增加，如果不进行快捷有效的治理，必然会导致城市生活环境的破坏，影响市民生活。

因此，提高污水处理的质和量已近成为当前社会经济发展过程中的一个重要任务，而由于技术水平等的影响，以往采用的污水处理装置已近很难在处理容量和效率上适应日益增加的污水排放规模，必然带来治污成本的不断攀升和治污效率的下降。

因此，这就需要我们对传统的治污设备进行升级改造，实现其通用化、自动化，保证对治污系统的动态监控。

在这方面，可编程控制器有着无可比拟的优势。

PLC即可编程（逻辑）控制器是Programmable Logic Controller的简称，是一种电子系统，主要通过数字运算进行操作，由于其具有通用性好、编程简单、可靠性高、安装灵活、扩展方便和低故障率等特点，广泛地应用于工业控制领域。

1对传统的污水控制系统进行改造，提高污水处理综合水平
当前，我国大多数的污水处理系统是由多个现地控制单元LCU（Local Control Unit）组成的，即将控制室设置在每一个污水处理车间，然后在控制室里设计相应的控制箱，实现对控制电机的启闭。

将现地控制箱安设在机组现地是为了把系统的二次信号传输到控制室进行显示，并加以二次保护。

信号的传输是通过复杂的屏蔽信号线缆完成的。

但是，这种控制系统存在很多弊端，如占地面积过大，不能实现集中控制等，因此造成了资源的浪费，另外，由于这种系统采用的是机械手动控制，难以实现现代生产线对自动化的要求，显得较为落后。

因此，有必要对传统的污水控制系统进行改革，现场总线控制系统是各种待选改革系统较好的一种，通过现场总线可以实现污水处理控制信号的分散控制转变为集中控制，这就大大节约了人力、物力和财力，同时污水处理控制系统的自动化水平和综合处理水平也得到了提高，因此，这种控制系统在现代工业污水处理领域有着较为广泛的应用。

2对工业污水处理流程进行设计，实现污水处理的现代化
污水处理的一般原则是：改革工艺，减少污染，回收利用，综合防治，技术先进，经济合理等，因此在流程选择时应注重整体最优，而不只是追求某一环节的最优。

当前，绝大部分的企业在进行污水处理时，都设计了格栅间拦截、沉砂池沉淀、反应池降解、消毒池消毒等环节，如图1所示。

从上图我们可以看到，污水处理工艺的流程大致是这样的：第一，污水首先通过进水管道进入粗格栅间，从而将可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物去除掉，保证了后续处理设施能正常运行；第二，被去除了大悬浮物的污水流经进水泵房，被加压后流入细格栅间；第三，污水中的较小颗粒在细格栅间内被去除后进入旋流沉砂池（当然，也可以采用传统的沉砂池，如平流沉砂池和曝气沉砂池）后，污水中粒径小于0.2mm，密度小于2.65t/m的砂粒得以去除，从而保护了管道、阀门等设施的磨损和阻塞；第四，经过三次过滤的污水进入SBR（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，即序列间歇式活性污泥法，又称序批式活性污泥法）反应池内，通过微生物实现污水的清污功能；第五，清污后的水体进入滗水器（滗水器是SBR的必配机械装置），使SBR池能连续进行污水处理；第六，从滗水器流出的水体经过消毒池消毒处理后，直接排入江河，这流程的最后一个环节。

当然，在污水处理过程中，还会出现大量的污泥，这需要通过另外的流程处理（见图1），实现污泥的循环利用。

3对污水处理控制系统的网络结构及控制方式的进行设计，实现污水处理的自动化
3.1 污水处理系统的网络结构设计
污水处理厂的网络结构的设计是在现代先进的控制思想基础上，按照分散控制、集中管理的控制原理，采用西门子公司的PLC为核心的控制系统，实现了系统的低成本性、易维护性、灵活性、可靠性、开放性和远期可扩展性的思想。

本系统在分布式结构的基础上，对设备控制分作三级，即中央控制级、就地控制级和基本控制级，中央控制级由上位机承担，就地控制级由控制主站承担，而基本控制级则由控制子站承担。

控制子站通过过程现场总线（PROFIBUS）或采用ET200加接口模块与两个主站相连；控制主站采用S7-400加以太网通讯模块，与上位机工作站之间通过交换机相连，组成一个对等的工业以太网络(通讯协议为TCP/IP)（如图2所示）。

3.2污水处理系统的控制方式
就地设备控制箱手动控制、自动控制和远程PLC控制站操作终端控制是本文进行控制系统设置时采用的三种模式。

前者是所有控制模式的主导，其余二者次第排列。

现场的各类信号（包括各种开关信号和模拟信号）均通过PLC显
示在上位机上。

现场各监控点的物理参数，均通过PROFIBUS总线与PLC主站相连，PLC通过PROFIBUS总线采样各个模拟量、数字量信号；控制信号同样由PLC输出，以PROFIBUS总线送到各控制站，控制从站通过各种模块来控制执行机构的动作。

4污水处理厂的控制方法
4.1提升泵站车PROFIBUS总线模块
该模块采集了废水提升泵、污水提升泵、生活水提升泵、格栅等电机信号和仪表提供的废水池、污水池及生活水池的液位、温度以及流量等模拟量信号，控制系统根据水池不同的液位、温度、流量自动控制各个泵的启动和停止来满足工艺的要求，同时也跟下游设备进行联锁，达到完全自动化。

4.2除砂池与过滤车间PROFIBUS总线模块
该模块采集了水泵、离心过滤器（亦称旋流式水砂分离器）、罗茨风机、螺旋砂水分离器、回转式格栅清污机、过滤机、搅拌机、刮泥机等电机信号，由控制系统把提升泵站车间提供的废水、污水或生活水进行自动除砂处理，然后输送到过滤车间，进行刮泥、过滤处理，然后再输送至下一个设备。

4.3废水回收及泥浆泵房车间现场PROFIBUS总线模块
该模块采集了本车间水泵、排污泵等电机信号，以及仪表提供的污水水池、过滤吸水池和回水池的液位、流量以及总管压力等模拟量信号，控制系统可以根据水池不同的液位、流量、压力自动控制各个泵的启动和停止来满足氧化铝厂各车间供水的需要，完全可以满足工艺要求。

5 小结
PLC和现场控制总线PROFIBUS的结合实现了现地与中控相互协调、互为补充的实施监控功能，节约了大量治污成本，使工艺流程的从手控操作实现了自动化。

当前节能减排政策正在全国如火如荼地的推广，低碳环保产业的发展也方兴未艾，这就促使了越来越多的污水处理厂都在采用可编程控制器PLC等自动化手段，以降低污水处理过程中的能耗、提高污水处理效率。

参考文献：
[1]彭强.浅析PLC控制系统软件设计[J].商场现代化，2010（3）.
[2]张志学，肖志怀，李朝辉.PROFIBUS总线技术介绍[J].电站系统工程，2001（9）.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。