陳棗兒

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，污水處理已經(jīng)成為了我國(guó)環(huán)保事業(yè)發(fā)展過(guò)程中急需解決的問(wèn)題之一。在簡(jiǎn)要敘述了國(guó)內(nèi)污水處理行業(yè)自動(dòng)控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，探討了SBR和CASS工藝的污水處理自動(dòng)控制方案。

關(guān)鍵詞：CASS；自動(dòng)控制；PLC；DCS

中圖分類號(hào)：X703.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.11.094

從性能上看，CASS工藝在污水處理中憑借結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、安全可靠和成本低等優(yōu)勢(shì)被廣泛應(yīng)用于城市污水處理、工業(yè)廢水處理中。然而，在整個(gè)CASS工藝運(yùn)行的過(guò)程中，其能否安全、高效地運(yùn)行，與其自動(dòng)控制有直接的聯(lián)系。在整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)所需的指令信息、反饋信息都離不開水質(zhì)、水量和水位等相關(guān)檢測(cè)儀表，而采用PLC或DCS為核心的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，能夠憑借信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，將相關(guān)控制利用計(jì)算機(jī)、軟件和儀器等有機(jī)結(jié)合起來(lái)，并在此基礎(chǔ)上為微生物創(chuàng)造最佳的寄存環(huán)境。

1 國(guó)內(nèi)污水處理自動(dòng)控制技術(shù)

1.1 無(wú)自動(dòng)控制系統(tǒng)的污水處理裝置

在國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的污水處理裝置中，受建廠時(shí)間、技術(shù)和資金的影響，多數(shù)污水處理裝置仍采取傳統(tǒng)的處理方式，沒(méi)有配備自動(dòng)控制系統(tǒng)；再加上同一地區(qū)污水處理設(shè)備、技術(shù)的不對(duì)等，導(dǎo)致污水處理、生產(chǎn)、運(yùn)行管理無(wú)法達(dá)到統(tǒng)一，出水水質(zhì)受到了極大的影響。鑒于此，需要相關(guān)部門更換這部分老化的污水處理裝置，通過(guò)改造自動(dòng)控制技術(shù)完成污水處理，進(jìn)而滿足生產(chǎn)運(yùn)行的需要。

1.2 新建裝置采用現(xiàn)代化的自動(dòng)控制技術(shù)

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，政府部門特別重視污水處理方面的建設(shè)，并加大了污水處理方面的投資力度?，F(xiàn)代化自動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用，是指在污水處理過(guò)程中，結(jié)合計(jì)算機(jī)信息、通信、自動(dòng)化等高科技技術(shù)，全面控制污水處理工藝中涉及到的生產(chǎn)、管理內(nèi)容，以確保污水生產(chǎn)、管理的順利進(jìn)行。另一方面，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、通信技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、各種傳感器和智能儀器儀表的飛速發(fā)展，也為污水處理行業(yè)的生產(chǎn)管理自動(dòng)化、信息化提供了強(qiáng)有力的技術(shù)和產(chǎn)品支持。在這種情況下，一些曾經(jīng)因?yàn)閷?duì)自動(dòng)控制有較高的要求而長(zhǎng)期不能使用的先進(jìn)工藝又重新提上了議程，比如SBR技術(shù)及在此技術(shù)上發(fā)展的CASS污水處理技術(shù)等。

2 國(guó)內(nèi)污水處理自動(dòng)控制技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 PLC技術(shù)的廣泛使用

PLC即可編程邏輯控制器，考慮到污水處理工藝的特殊性，與其他控制技術(shù)相比，使用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行污水自動(dòng)處理控制具有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，我國(guó)在建污水處理廠或優(yōu)化舊污水處理廠時(shí)，主要使用PLC產(chǎn)品進(jìn)行控制，盡管品牌不同，但是，其作用力與控制效果均比較相似。目前，廣泛應(yīng)用的PLC產(chǎn)品品牌有S7系列、CSI系列和SLC系列等，其所屬公司分別為西門子公司、歐姆公司和羅克韋爾公司。

2.2 DCS技術(shù)的使用市場(chǎng)

隨著DCS技術(shù)的進(jìn)步，在一些品牌中，DCS系統(tǒng)在原有模式下開發(fā)并嵌入了新型指令系統(tǒng)，這彌補(bǔ)了DCS系統(tǒng)原有的不足，特別是其開關(guān)量控制問(wèn)題，已經(jīng)得到了很好的優(yōu)化。以ACF 800為例，在控制開關(guān)量時(shí)，采用的是梯形邏輯指令。目前，這一指令在其他產(chǎn)品中也已經(jīng)得到了試用。將DCS與PLC結(jié)合后，可以在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步優(yōu)化DCS性能，這也是部分污水處理廠中運(yùn)用DCS的原因。

3 CASS方案分析

研究CASS工藝控制方案，可以憑借工藝操作完成污水處理的自動(dòng)化控制。由此可見，自動(dòng)化控制主要表現(xiàn)為以下3點(diǎn)：①污水水質(zhì)監(jiān)測(cè)。在這一過(guò)程中，主要借助線式檢測(cè)儀完成操作，將其放在排水口位置實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，利用通訊設(shè)備反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。當(dāng)PLC接收到反饋信息之后，便開始調(diào)整污水處理參數(shù)。②控制有氧反應(yīng)。這里的控制主要是指時(shí)間控制，特別是曝氣時(shí)間。③控制液位高低。在閉環(huán)控制中，使用CASS需借助水質(zhì)分析儀進(jìn)行檢測(cè)，然后根據(jù)檢測(cè)結(jié)果調(diào)整曝氣時(shí)間和耗氧反應(yīng)時(shí)間。但是，從現(xiàn)有的技術(shù)水平來(lái)看，這項(xiàng)技術(shù)尚處于研發(fā)階段，有很多因素影響控制程度。因此，在實(shí)際操作過(guò)程中，閉環(huán)控制尚未實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性，還處于簡(jiǎn)單閉環(huán)控制應(yīng)用階段。

在有氧反應(yīng)時(shí)間方面，要想做好控制工作，就要先完成相關(guān)設(shè)定，比如設(shè)定進(jìn)、排水時(shí)間等。這樣，在污水水質(zhì)變化比較小時(shí)，借助相應(yīng)電氣設(shè)備便能夠完成自動(dòng)處理工作。液位控制主要是根據(jù)污水高度科學(xué)地掌握進(jìn)水情況。當(dāng)液位達(dá)到設(shè)定位置時(shí)，便可以預(yù)先設(shè)定停止進(jìn)水，再進(jìn)行曝氣。操作完成靜置一段時(shí)間后，再借助蓬水器出水控制液位。

4 SBR和CASS工藝的自動(dòng)控制要求及特點(diǎn)

4.1 工藝描述

SBR工藝是CASS工藝出現(xiàn)的基礎(chǔ)，其對(duì)自動(dòng)控制的要求與CASS基本一致，唯一不同的是CASS工藝對(duì)被控制設(shè)備的要求比較低，其精度也更高。下面簡(jiǎn)要分析CASS工藝的自動(dòng)控制要求。反應(yīng)器的前部為生物反應(yīng)區(qū)，后部為潷水區(qū)，CASS的工作共分為3個(gè)階段，分別為曝氣階段、靜沉階段和潷水階段。這三個(gè)階段是周期運(yùn)行的，污水在進(jìn)入反應(yīng)區(qū)后，在供氧的條件下，有機(jī)物會(huì)被不斷分解、沉降。

4.1.1 曝氣階段

利用曝氣裝置不斷向反應(yīng)池中供氧，這時(shí)，有機(jī)污染物就會(huì)不斷被氧化分解。

4.1.2 靜沉階段

在此階段曝氣停止，微生物通過(guò)水中的溶解氧氧化分解，這時(shí)，水中的污泥就會(huì)下沉，而上層水則會(huì)被過(guò)濾干凈。

4.1.3 潷水階段

在完成活性污泥的沉淀之后，潷水器開始運(yùn)行，從上至下將清水排出。

4.2 自控特點(diǎn)

生物曝氣是處理污水的最新方法，隨著污水分析儀的飛速發(fā)展，為曝氣處理的自動(dòng)化打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。以PLC為核心的監(jiān)控系統(tǒng)，能夠自動(dòng)控制各個(gè)電氣設(shè)備，自動(dòng)完成上述CASS的三個(gè)極端處理，這是污水處理工藝中最突出的特點(diǎn)之一。另外，還需要注意的是，污水處理自動(dòng)控制具備設(shè)備多、任務(wù)多和變量多的特點(diǎn)，同時(shí)，還具有一定的隨機(jī)性和耦合性。

4.3 控制方案的探討

所謂“控制方案”，就是生產(chǎn)工藝的控制規(guī)律。從以上分析中能夠看出，CASS工藝的控制作用主要體現(xiàn)在3方面：①控制生物的濃度。依照水質(zhì)參數(shù)和設(shè)定參數(shù)形成閉環(huán)控制。②控制反應(yīng)時(shí)間?？刂艭ASS工藝各環(huán)節(jié)的時(shí)間。③控制流量程序。生物濃度的控制遵循的標(biāo)準(zhǔn)就是控制CASS的反應(yīng)時(shí)間，當(dāng)有機(jī)物的濃度滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后就暫停曝氣。

5 總結(jié)

受COD儀表檢測(cè)技術(shù)的影響，有機(jī)物濃度的實(shí)時(shí)性并不太好，其反應(yīng)比較慢，通常情況下，不能完成閉環(huán)的反饋。但是，在CASS工藝的反應(yīng)階段，反應(yīng)池中的COD同溶解氧的速度有不可分割的關(guān)系，而且溶解氧的檢測(cè)儀表比較精確，所以，可以通過(guò)分析溶解氧的變化來(lái)檢測(cè)有機(jī)物的濃度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)閉環(huán)的自動(dòng)控制。

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〔編輯：白潔〕