污水处理控制系统范例【推荐4篇】

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污水处理控制系统【第一篇】

[关键词]火电厂；污水处理；控制系统

中图分类号：TD60 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0018-01

火电厂污水处理优化控制系统是一个复杂的综合性系统，其主要处理技术设计动力学原理、自动控制原理、分散控制原理等多个领域，是针对不同污水处理工艺开展的综合控制系统，保证污水处理的效率和水平，降低污水处理的成本。

1.火电厂污水处理控制系统作用

随着全球水资源的短缺和水污染日益严重，污水处理是解决这一问题行之有效的方法之一，对于火电厂污水处理工艺来说一般分为三个层次，分别是一级机械处理、二级生化处理、三级处理。火电厂的污水处理工艺种类较多，例如活性污泥法、生物稳定法、生物膜法等。在火电厂污水处理中，污水处理控制系统是其中的重要组成部分，对于整个系统来说作用重大。火电厂污水处理控制系统是一个复杂的多变量控制系统，主要是对火电厂的污水处理过程进行有效的自动化控制，提高整个污水处理的可靠性和稳定性，降低污水处理的运行成本，减少污水处理维护开销，确保处理后的水质量符合国家要求排放标准。随着国家水资源的匮乏，水污染日益严重，火电厂污水处理控制系统的应用也受到重视。近年来，随着污水处理控制系统中模糊控制、神经网络控制、模型预测控制的应用，保证了污水处理的质量，降低了处理成本，完善了整个污水处理的结构。[1]

2.火电厂污水处理优化控制系统研究现状

火电厂污水处理非常重要，火电厂污水处理等级以及工艺都离不开优化控制系统的调节，因此，优化控制系统是火电厂污水处理发展的必然趋势。我国火电厂污水优化控制系统主要结合仪器、控制以及自动化等核心技术，但是与西方、日本等发达国家的污水处理控制系统相比，我国的污水处理优化控制系统发展还相对落后，在普及率和自动化方面都存在差距。现阶段，国外主要应用Martinez M建立的污水处理优化控制系统，达到了基于过程数据驱动的全流程控制水平。而我国的优化控制系统还集中在数据采集和空路控制方面，自动化、智能化等方面还存在一定缺陷。近年来，我国在污水处理优化控制系统研究中也取得了较大进步，例如模糊控制和监测方法在控制系统中的应用，大大降低了污水处理耗能，提高了污水处理过程中氨氮的处理能力。再如人工神经网络控制技术的应用，加强污泥回流量和氧传递速率，提高了污水处理的自动控制能力。但是，当前的优化控制系统仍存在一些不足，例如底层控制对象单一，适应性差；污水处理水质与耗能直接关系无法计算等，需要进一步研究改善。[2]

3.火电厂污水处理优化控制系统模型分析

活性污泥法ASM1模型分析

活性污泥法ASM1模型是火电厂污水处理优化控制系统中常见的处理模型，其中ASM1是由溶解氧、硝态氮、氨氮等13中成分构成的，描述了污水在好氧、缺氧条件下有机物降解、水解的反应过程。ASM1模型中应用矩阵模型对污泥系统中各组分间的联系和变化进行清晰的表达。使用COD值来表示污水中有机物和生物固体含量，使用相关参数表示细菌的各项指标。ASM1模型在应用中具有一定的缺陷，其不能处理污水中的磷元素，因此在使用是受到一定的限制。该模型系统应用的温度在8到23℃之间，酸碱度为中性，保持在之间，曝气池中混合强度应小于142/s，避免降低污泥的沉降性能，且污泥的浓度要保持在750-7500mg/L范围内。[3]

BSM1模型分析

火电厂污水处理系统是一个十分复杂的综合性系统，针对不同处理办法具有不同的控制策略，因此，在多样化的处理方案中无法评定处理后的水质标准和运行成本，所以，为了更好的评估污水仿真过程及各种不同控制策略，应用BSM1模型，对污水处理设备布局、相应的仿真模型、污水负荷及结果进行标准评价。BSM1模型能够有效的调整自动控制策略来实现最优配置，利用评价指标完善设备布局。污水处理的基本要求就是满足出水限制指标，其中总氮浓度、化学需氧量、氨氮浓度、固体悬浮物浓度等。在BSM1中，可采用两种污水处理方法对污水处理水平进行评价，其一是验证控制策略实施是否正确，通过对底层回路控制程度好坏进行评估。其二是对控制策略整体进行性能评估，主要是出水水质和操作费用。

基于耗能特征模型的节能优化分析

火电厂污水处理优化控制系统应用的目的在于满足出水质量符合排放标准的基础上，最大程度的降低污水处理的运行成本。火电厂污水处理过程中受到多种因素影响，例如水温、环境、微生物、污染程度等，多种复杂因素影响下使各个变量间严重耦合，难以计算出水质量与耗能间的关系，如果希望实现两个性能指标最优化，依靠单纯的回路控制是很难实现的，因此需要应用基于ASM1模型和BSM1模型基础上的耗能特征模型。该模型是一种预算模型，其算法主要依赖其被控对象的系统输出信息，不追求形式而着眼于实际功能需求，改变了控制对模型结果要求严格的弊端。耗能特征模型能够对污水处理进行节能优化，并且通过反馈校正环节对系统进行信息反馈，实现最优性能。

基于EENN-ECM污水处理控制模型分析

EENN-ECM污水处理模型是对前几种模型的优化处理，主要针对优化受限问题进行解决。例如，环境、设备运行状况、入水流量及污染物浓度波动较大、生化反应、优化指标间严重耦合等。该污水处理控制模型主要包含四部分内容，分别是被控对象、底层回路控制器、EENN-ECM预测模型及上层优化模块。该模型以火电厂污水处理过程为被控对象，采用生化反应机理进行活性污泥法模型的构建，采用传统PID算法进行控制器设计，应用简单的、易于实现的原理进行设计参数的选定，通过EENN-ECM模型表示出出水质量与耗能间的关系，建立输入和输出变量模型。

化学污水处理优化控制模型分析

化学污水是火电厂污水处理中的重点部分，由于化学物质污染的水对环境、土壤以及人的健康具有极大的影响，所以在处理化学污水时，其水质控制更为重要。优化控制系统在化学污水处理中应用非常重要，优化控制系统不仅要综合各方面因素，实行最优的处理方案来保证污水处理后的质量，还要利用化学方法最大程度节约能源创造更大的经济效益和环境效益。化学污水处理中重点要控制酸碱度，避免污水酸度或碱度过高腐蚀水管。优化控制系统在化学污水处理中多采用自动化检测控制方法，通过变送器信号传递来实现控制命令的发出，进而实现污水处理的优化控制。

4.结束语

综上所述，火电厂污水处理过程具有影响因素多、受环境影响大、多变量、控制精度低、出水质量难以控制、运行成本较高等特点，因此，污水优化处理系统是污水处理中不可缺少的重要组成部分，综合各种优化处理系统模型，有利于提高火电厂污水处理的效率与质量，减少运行成本，具有较高的社会效益和环境效益。

参考文献

[1] 范程华，朱武。污水生化处理中溶解氧的非线性控制研究[J].工业控制与应用，2012，27（2）：22-24.

污水处理控制系统【第二篇】

关键词：污水；处理；工艺；控制系统；优化

引言

随着科技水平的进步，城市工业迅速发展，人们生活水平不断提高，使得生活用水和工业废水逐渐增加，这就需要加快城市污水处理工程的建设，减少对环境的污染。然而，整体来说，我国目前的处理技术与国际水平相比还较落后，水质也得不到有效提高，不能充分利用。所以，急需优化设计出一套先进的控制系统，提高污水处理效率，节约能源。

1 城市污水处理传统控制系统概述

污水处理过程中，控制系统起着举足轻重的作用，其具有环路多、系统庞大、链接复杂的特点。一个污水处理厂控制系统要设计数百个开关量、模拟量，而且这些被控变量常常要根据一定的时间顺序和逻辑关系运行，许多参数需要精确调节，所以选择污水处理自控系统要充分考虑到系统的复杂性、控制变量的多样性等，要尽可能实现闭环控制[1]。

城市污水处理工艺流程

城市污水首先进入格栅以除去大块污物和一些生活垃圾，然后进入泵房到沉砂池以降低含沙量，再到初沉池除去可沉物和漂浮物，接着到反应池，这也是整个工艺中关键的部分，再到二次沉淀池进行泥水分离，再到污泥浓缩池进行污泥浓缩，最后到污泥消化池，利用各种微生物分解处理污泥。污水经过一级、二级以及深度处理后即可排出。

城市污水处理传统控制系统分析

随着自动化控制系统在污水处理中的广泛应用，其缺点也日益突显。如当在正常状态下工作时，设备运行良好，一旦受到周围环境人为的或自然的干扰时就偏离正常轨道，虽然监控室里监测到异常，但由于系统反应存在时间滞后，就会不能及时调整仪表而导致结果出现偏差，这些问题，传统的控制无法解决。因此，为了能排出干净的水，有必要对现有的控制系统进行优化设计。

DCS控制系统分析

目前污水处理厂普遍使用集散（DCS）控制系统[2]，这种控制体系结构分为三级：分散过程控制级，集中操作监控级和综合信息管理级，各级之间由通信网络连接。通信网络是DCS的神经中枢，它将物理上分散配置的多台电脑有机连接起来，实现相互协调、资源共享的集中管理。其中分散控制级是直接面向生产过程的，控制单元与现场各种装置如测量仪与变送器、执行器、记录仪表等直接相连，完成数据的采集与控制、设备运行状况的监测与故障诊断等。集中操作监控级以监视为主要任务，兼有部分管理功能，它是面向操作员与控制系统工程师的，所以这级需要配备先进技术、功能强大的计算机系统及各类外部装置，当然还需要软件支持，确保工作人员的监视与操作。综合信息管理级是实现整个工厂的综合信息的管理，主要执行污水处理量、成本核算等信息汇总、综合、协调等管理功能，为实际处理过程提供决策指导，以保工厂的最佳经营状态。整个操作过程理论上貌似很完善，但实际中存在很多问题，如随着企业规模的扩大，现场的控制单元由原来处理几个设备，现在可能要增加到几十个，控制仪表的功能和精度可能还完不成这么多任务，而且一个设备出现故障就会导致现场多处设施不能正常运行甚至停转，这就严重影响污水处理的效率。因此，需要对现有的控制系统进行优化设计，以解决其运行过程中存在的问题。

曝气控制系统分析

在不同的时期内，进入污水厂的水质和水量是不一样的，则在处理过程中所消耗的氧气量当然也不一样，然而，只有保证供氧量和耗氧量相等，才能保证污水处理过程稳定运行，才能使得水质达标，这在废水的二级处理也就是生物处理阶段是十分重要的。在该阶段主要是通过对曝气机的控制来控制供氧量的[2]。

城市污水传统处理流程中对曝气系统的控制采用单回路控制， 这是最简单也是最基本的一种控制过程。该控制系统共有四个环节，依次是调节器、执行器、被控过程和测量元件与变送器，每个环节既要接受上一个环节的作用，同时还要为下个环节提供输入信号。当系统受到外界干扰时，控制系统的被控变量即溶氧量发生变化，经过溶氧仪的测量和变送器的传输，与设定值进行比较，得出偏差值，然后输入到调节器，调节器根据偏差的大小，经过内部自行运算后，输出一个控制信号，来指示执行器调节阀门大小，最后达到控制溶解量的目的。但是在这个控制系统中，没有鼓风机，简言之，如果鼓风机带入干扰影响到最终的测量值，这个系统是无法自动调节的，这当然让就会影响到正常的污水处理过程；另外该系统的调节速度和准确度也不高，还会磨损设备。

2 城市污水处理控制系统的优化设计

DCS系统的改进

用FCS（即现场总线控制系统）代替DCS控制系统，将控制站化整为零，分散分布到各台现场总线仪表中，现场总线上构成分散的控制回路，实现了彻底的分散控制。相比较DCS控制系统，FCS优点体现在以下几方面：（1）用一对通信线连接多台数字仪表；（2）用多变量、双向、数字式的传输方式；（3）现在仪表用多功能的；（4）虚拟控制站用分散式；（5）改变了传统的信号标准、通信标准和系统标准；（6）从自动化系统体系结构、设计方法和调试安装方法方面进行了改革[3]。这样就使得，生产现场，当一台设备出现故障，并无影响其他设备的正常运行，解决了同一级相互影响的缺点。

曝气控制系统的优化设计

把曝气控制系统由原来的单回路控制改为串级回路控制，也就是再增加一套副控制回路，即增加对鼓风机的自动控制，进而控制曝气量，加快控制速度，经济而高效。

串级控制回路中，把曝气池内溶氧量DO作为主调参数，把鼓风机的压力作为副调参数，以便快速稳定DO。在正常情况下，曝气池内的需氧量恒定，曝气量保持不变，DO与设定值相等。事实上，在操作过程中，不可避免地要受到各种干扰，大致可以分为三种情况：（1）干扰进入副回路；（2）干扰进入主回路；（3）干扰同时进入主、副回路；但不管干扰进入哪个回路，通过副回路的粗调和主→←回路的细调，都能使DO快速恢复到设定值，调节速度明显要快于单回路的控制。

3 结束语

对于废水处理各国都投资了大量的人力、财力、物力，只有不断的去寻找问题，发现问题，解决问题，这样才能使废水处理技术不断的完善成熟起来。而且随着社会的发展，高科技应用得到蓬勃发展，未来城市的废水处理技术一定会更高效更经济。

参考文献

[1]佟玉衡。废水处理[M].化学工业出版社，2004，10.

[2]梅从明。大型污水处理处理处理厂自动控制系统设计与应用[J].2009，12.

[3]，张早。过程装备与控制技术及应用[M].2012，7.

污水处理控制系统【第三篇】

关键词：污水处理自控系统测量校准

中图分类号： TU992 文献标识码： A 文章编号：

0 引言

我国污水处理自动化控制起步较晚， 进入90 年代以后污水处理厂才开始引入自动控制系统， 而国产自动控制系统在污水处理方面应用的很少。由此可见对于我国这样一个污染严重、资源短缺的国家， 研制出一批能满足排放要求、处理效果好、运行费用低和国产化程度高、且具有先进自动控制系统的污水处理设备迫在眉睫。

1 现阶的段污水处理控制系统

目前我国污水处理厂控制系统分为可编程序控制系统(PLC)、集散控制系统(DCS)、现场总线控制系统(FCS) 和SCDADA系统。

PLC 是一种数字运算操作的新型工业控制装置， 它采用可编程序的存储器， 用于其内部存储程序， 执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术操作等面向用户的指令， 并通过数字量或模拟量输入输出， 控制设备或生产过程。PLC 的特点是： 可靠性高； 控制能力强； 编程方便， 使用方便； 抗干扰能力强； 具备各种接口， 与外部设备连接方便；采用积木式或模块式结构， 具有较大的灵活性和可扩展性； 维修方便， 可在线修改程序等。

DCS 采用标准化、模块化和系列化设计， 由过程控制级、控制管理级和生产管理级所组成的一个以通信网络为纽带的集中显示操作管理， 控制相对分散， 具有灵活配置、组态方便的计算机网络控制系统。DCS 的特点是： 自主性， 控制独立分散； 协调性， 通过通信网络共享信息， 协调各工作站； 友好性， 系统软件面向工业控制、工艺、生产操作技术人员设计； 适用性、灵活性、可扩展性； 在线性； 可靠性等。

FCS 是现场智能仪表、智能设备与通信网络、控制系统的集成。FCS 的特点是： 现场通信网络，现场设备互联， 互操作性， 分散功能块， 通信线供电， 开放式总线协议。

SCDADA 是由1 个主控站和若干个远程终控站组成， 之间用物理链路层联系。由远程数据采集终端(RTU) +工控机(IPC) 组成。主要特点在于数据采集， 对生产过程的参数进行实时监视。

以上控制策略因不同污水处理工艺和不同处理要求会有所不同， 在线仪表的种类、数量、布置位置也不尽一样， 实际应用中必须根据具体情况具体分析。

2 系统原理

目前， 污水生物处理方法主要有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物塘法等。活性污泥法以其突出的优点， 广泛应用于城市污水处理中。

该法由曝气池、二沉池、曝气系统以及回流系统组成。曝气池与二沉池是活性污泥处理系统的基本构筑物， 由初沉池流出的废水与二沉池底部回流的活性污泥同时进入曝气池， 其混合物称为混合液。在曝气的作用下， 混合液得到足够的溶解氧， 并使活性污泥与废水充分接触， 废水中的可溶性有机污染物， 也被存活在活性污泥中的微生物所分解， 使废水得到净化， 部分剩余污泥从系统中排除。

3 自动控制在污水处理中的发展方向

自动控制的发展方向是智能控制。智能控制是除了数学式以外的方法， 把人的思维过程模型化，并利用计算机模仿人的智能的科学。智能控制主要解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题。模糊控制、精神控制、专家控制是智能控制的几个主要分支。

3 自动化控制在实际应用中的存在的问题及思考

（1） 新的算法模型需建立。我国污水处理厂起步时， 自动化系统大多引进国外产品和技术， 以后虽然硬件系统在国内采购， 但控制技术并没有被系统地吸收。目前国内污水处理行业的自动化专业力量较弱， 很多污水处理工程的自动化系统是由非本领域工程师设计， 未结合具体工艺进行控制策略设计， 一般套用其他行业已有技术， 进行简单的PID (比例、积分和微分) 调节和参数设定， 因此造成控制系统运行效果不理想。

特别是污水生物处理工艺中的核心———DO 控制需要， DO 是随时间变化很快的变量， 其动力学特性是非线性和时变的， 传统控制方式无法及时准确地应对各种干扰， 要达到精确控制必须建立可靠的动力学模型。模型设计过程通过对特定污水处理厂的历史运行数据或在线运行数据进行分析处理， 确定该污水处理厂生物处理过程的一些特征参数和补偿参数， 再通过仿真检验这些特征参数的有效性。通过这个过程， 基本可以获得污水处理厂的水平衡(包含污水负荷)、泥(底物) 平衡、气(曝气) 平衡过程的稳态值及其扰动特征。同时，这个过程中需考虑一些额外的环境因素：温度、p H、ML SS 组分等。其关键是———软件算法的专门研究缺乏； 包括算法模型的收敛性、使用边界条件、与实际工程问题的符合程度等等。解决方式是开展各种人工智能的算法模型研究， 并研制标准化软件仪器模块。

（2） 如何减少误差。测试仪器的测量准确度是按一定的因子变化的， 测量仪器内部所使用的电子元器件的老化， 仪器的使用时间， 环境变化， 以及误用都会影响测量结果准确度。比如在污水处理厂运行的有害气体硫化氢浓度含量比较高的车间，如进水提升泵房、细格栅间、曝气沉砂间、污泥脱水间等， 对现场电气及自控PLC 模块等元器件会腐蚀比较严重； 经常导致电气元件误动作而影响生产。控制系统中所采用的一些检测设备、仪表、精度， 在实际应用中往往达不到预期的效果， 又如DO 仪、pH 计在北方比较寒冷的室外环境故障率较多。因此， 如果单纯依靠这些检测设备来判断污水处理情况并实施自动控制， 容易造成误差。另外， 量化误差的影响不可避免； 由于借助于数字化技术， 基于A/D 或D/A 平台， 量化误差属于客观存在， 将对测量结果造成影响。其稳定性和准确度也受到限制， 无法达到很高水平， 导致其在实际应用中通常达不到特别高的测量准确度。解决的方法是借助于模型化测量方式， 以模型参数给出测量结果， 这将降低测量速度， 从而牺牲实时性， 而量化效应的影响仍然存在。

测量系统的测量准确度与所采用的数据采集卡（多是系统配套PLC） 的准确度及测试软件有关，而测试软件中的算法等在设计时已经考虑（也有待继续研究改进）， 因此， 系统测量准确度还取决于数据采集卡的准确度。

解决办法是通过按照一定的时间间隔将测量仪器的测试结果与溯源到国家基准的标准仪器的标准值进行比较， 将测量不确定度量化， 以确认测量仪器是否工作在仪器技术指标内， 这就是校准的目的。此外， 内部自校准用以补偿由于仪器工作坏境变化、内部校准温度的变化和可能影响测量的其它因素对虚拟仪器的影响， 以提高虚拟仪器的测量准确度。内部校准是调用内部校准测量电路的软件，与仪器内部的标准值比较。

（3） 我国污水处理厂多是采用国外进口设备与控制系统， 价格高， 维护困难。并且目前我国国产的在线分析测定仪器设备还不能达到精度要求。例如pH 计、DO 仪等仪表均有严格的使用维护要求， 包括接触探头的定期清洗、标定， 设备损耗维修等； 由于污水处理厂大都采用是进口设备仪器， 价格昂贵， 而终端仪表数量庞大， 故障率较高， 这就增加了污水处理厂的投资和维护费用。

4 结语

污水处理控制系统【第四篇】

关键词：污水处理；自动控制系统；PLC

中图分类号： U664 文献标识码： A

引言

伴随着科技的迅猛发展和人们生活环境的改善，人们对于洁净水源也提出了更高的要求。水是人们日常生活中不可或缺的重要资源，水处理自动化系统是否可靠稳定已经成了当前城市水资源管理部分重点关注的问题。信息技术和自动化控制技术的发展，提高了水处理控制的智能化程度，因为PLC和3C技术相结合具有较强的抗干扰性、稳定性、灵活性而成了水处理自动化系统中的主要控制部件，并有效提高了水处理自动化系统的智能化程度，减少了人力资源的投入。

一、污水处理厂自动控制系统设计原则污水处理厂自动控制系统为了实现被控对象的工艺要求，以提升生产效率和出水水质，在对控制系统进行设计时应遵循以下几项原则：(1)可靠性原则：污水处理与一个城市居民的身体健康和居住投资环境息息相关，所以设计的可靠性原则为所有原则之首。(2)技术成熟性原则：在设计的适合，不但要考虑满足设计的需要，还要重视使用较为成熟、先进、方便后期维护的设备和技术。(3)技术经济性原则：重视当前以及未来技术发展的需求，选择实用性强、兼容性好、性价比高的方案和设备配置。

二、污水处理控制系统设计与实现

（一）污水处理控制系统结构

依据污水处理工艺过程要求，为了使自动控制实现可靠性，系统采用分层控制结构。控制系统分三层结构和二级网络。三层结构有：设备层、数据采集层和监控层(中心控制室) 。其中，设备层主要由设置在各污水处理单元内的COD 监测仪、氨氮监测仪、PH 计、电流传感器等等设备组成；数据采集层由设置在现场的PLC 数据采集单元(下位机) 组成；监控层由设置在中心控制室内的操作站计算机(上位机) 及组态软件组成。现场每一种数据通过现场数据采集模块采集，并通过Profibus DP 现场通讯总线传送至中央控制室操作站进行集中监视和管理。二级网络主要有： PROFIBUS－DP 现场通讯总线和以太网。PROFIBUS－DP 现场通讯总线负责设备层和数据采集层之间的通讯和数据传输；以太网负责数据采集层和监控层之间的通讯和数据传输。系统的总体结构图如图1所示。

（图1 系统总体结构图 ）

（二）PLC的选择

污水处理自动控制系统要求PLC 的性能较高，首先，PLC是污水处理自动控制系统的核心，需具备稳定可靠的特点，可以预处理数据并进行集中传输，故障保护能力高；其次，控制分站中的控制器要具备可以独立控制分区各项任务的功能，如果监控站或者监控中心意外停止运行，相邻区域控制器也能进行数据信息交换；再次，如果某控制站中的控制量出现变化，就要根据预定方案采取措施，相应的调整相关区域设备。因此，必须要具备实现集中或独立工作方式，尤其是能在独立控制时实现与相邻控制器进行数据交换数据采集存储处理、容错等功能。综合考虑整个监控系统性能及运营周期等因素之后再选择适宜的设备，尤其在气候环境条件恶劣的情况下及规模相对较大的污水处理厂，必须选用性能更高的双机热备冗余PLC。

一般环境下或规模较小的污水处理厂，通常多使用SIMATIC S7系列标准机型作为现场控制器，对工业以太网与多种现场总线的支持性、系统开放性及兼容性都很好，采取远程智能分布式结构控制方式，可以符合污水处理自动控制系统对信号处理的不同需求。

（三）系统软件设计

1、PLC 程序设计

Step7 是西门子S7－300 系列PLC的编程软件，支持梯形图编程、STL 语句表编程、I /O 模块布局配置、数据库编辑，且能进行程序的线上更改、监控及调试。PLC 具体程序控制流程图如图2所示。

（图2 PLC 程序控制流程图 ）

（三）组态软件设计

上位工控机软件运用北京亚控公司的组态王V6．55版本。组态王是专门为过程控制和现场监控而开发的监控系统组态软件，具有很好的数据处理能力和友好的用户界面，并提供了大量的数据库功能和在线帮助功能，因为它简单易学，具有丰富的工具箱、图库和操作向导，界面为全中文，所以深受国内广大用户的青睐，在电力、制冷、化工、机械制造、交通管理等领域已经被广泛应用。在任何应用场合，都能使用组态王快速构造出美观的监控和数据采集系统。现场生化曝气池运行工艺画面和日报表画面分别如图3、图4所示。

（图3现场生化曝气池运行工艺画面）

（图4 日报表画面）

三、污水处理厂的自动化系统中的问题

1、不能够精确地对程序进行控制，且运行人员的工作量没有减少。污水处理工艺较为复杂，一般是由多个子系统完成不同的过程，然而现行的计算机监控系统的控制只是针对某一个工艺过程，缺乏完善的联动程序实现多个工艺过程的控制，且没有实现其自动控制过程。

2、没有研制出具有人性化的计算机监控程序，所以缺乏操作性，使得自动化系统的效率未能提高。

网络设计滞后，缺乏可靠性，使得生产无法正常进行。现行的网络基本都属于星型网络，如果一个节点割断，就会影响到其他子系统的运行。

四、解决措施

1、在计算机的监控系统中需要研发出可以把多个工艺过程相连接的联动程序。比如自动控制格栅间及进水泵房；格栅间实现螺旋输送机先于格栅机打开，滞后于格栅机停，并能在监控软件中设定启停的间隔时间。

2、开发出具有人性化的计算机监控系统，便于操作人员的工作，能够促进多个指定画面的研发。

3、对污水处理厂的计算机监控系统中的网络结构进行改善，可采用光纤环网，这样则可以避免星形网络结构引发的问题，增强其可靠性。

五、污水处理过程的单元控制

（一）提升泵房运行以及控制

由于排水管网的实时调度难度比较大，所以要提高泵房就应运用合理的编组策略，要主动适应管网的涞水流量进行变化。泵选型的提升直接影响着编组策略，需要综合的考虑控制流量与能源效率的关系。在确定提升泵以后，其提升水量还要与提升出口液位、集水井液位以及格栅前液位具有一定的函数关系。提升泵的编组数学含义就是需要采用不同的编组的数字含义，就是要运用不同的编组形成的流量分段函数接近于连续变化的管网来水流量。

在工程施工过程中，一般情况下要依据集水井液位进行模糊的控制和分段控制，控制的效果会受到提升泵选型以及排水管网特性等一些因素的影响。 （二）初沉池的运行以及控制

初沉池的运营会极易受水量波动的影响，从而使泥层的厚度以及初沉出水的水质发生改变。初沉池的控制参数也主要是排泥量及其停留时间，降低排泥量、延长停留的时间有对于难降解有机质在初沉池的泥层中进行水解以及发酵反应有帮助，可以提升初沉池的出水有机质的浓度以及易降解组分的比例，大部分都是被应用在进水碳源含量相对较低的情况。

（三）生化处理单元的运行以及控制

生化处理单元的过程参数主要有内回流以及曝气量等，过程的主要特征是滞后性明显、惯性较大，很难精细的对其进行控制。目前，较成熟的对策就是以曝气量以及管道压力作为中间变量的串级反馈的控制算法。串级反馈结构主要是分离了相对较快的曝气过程以及相对缓慢的氧传质以及消耗的过程，而且还能够较好的实现溶解氧浓度的稳定控制情况。此外，还有很多关于模糊控制、专家系统以及神经网络等溶解氧的控制算法的研究成果，还可以在工程的实践过程中进行尝试以及完善。

内回流的控制与水负荷情况息息相关，依据进水的水质和水量情况特点，对内回流泵进行动态的调节，可以在一定的条件下对其总氮的去除效果进行改善。

（四）二沉池的运行以及控制

二沉池的控制过程主要包含外回流、泥位以及排泥量。控制二沉池的泥位进行可以获取较为稳定的泥水分离的效果，可以对二沉池出水的水质量进行改善。对外回流的控制可以对系统内的活性污泥浓度进行改变和控制，从而获取稳定的污泥负荷或者是生物量。对排泥量的控制可以考虑改变系统的污泥龄。

同时二沉池的控制还需要综合、统一的和生化单元的控制进行考虑，可以依据进水流量的整体变化，时的预警和判断泥位，对于排泥泵和回流泵进行及时和有效的控制。

（五）化学除磷过程的运行以及控制

由于生物的除磷过程有一定的局限性，污水的处理厂还常常需要增加化学的除磷单元对出水的总磷进行控制实现达标。目前，一般所采用恒量的投加化学除磷药剂的方式和方法，极易导致药剂的浪费或者是影响污泥的活性等。化学除磷的控制技术通常都包含磷符合前馈控制技术以及出水磷浓度的反馈控制技术等等。在进行控制的策略方面，可以依据有关工艺的特点选择合适的加药点，分析化学药剂的性能，从而再依据磷的浓度或者是符合的变化对药剂的投加量进行动态的控制。

（六）深度处理单元的运行以及控制

深度的处理单元主要包含过滤、消毒以及高级氧化等其他工艺，一般都是成套化的设备，具备独立的控制系统。目前，深度处理单元的水力学控制技术相对较为成熟，然而在水质学的控制方面还有很多不足之处，还不对污染物的去除量进行准确的估计此外，要是还需要在整个工艺过程中只能对污染物的去除比例进行合理的分配，这就需要统筹的对整个流程进行考虑。

六、污水处理工艺的整个流程控制策略

为了可以实现对整个流程的控制，需要有效的对以下问题进行解决。

（一）进一步发展和完善单元的控制技术

单元的控制技术是整个流程控制的基础。目前，提升泵房控制以及溶解氧等控制单元的过程控制技术，紫外线消毒以及深度处理滤池等设备控制技术也已经在大型的污水处理厂有了较为广泛的应用。其他的单元控制技术还是需要进一步结合工程的实际情况加以完善，从而提高技术的使用性。

（二）提高在线仪表的可靠性

要开发新型的过程类仪表。在线的水质测量仪表的价格比较昂贵，维护起来也有些困难，而且其可靠性不足，这些都对我国城市污水处理厂实现实时控制技术形成了制约。因此，这就需要可以提高在线水质仪表的质量以及国产化的水平，从而改变运行人员对在线所测定的水质数据的信心不足问题。此外，由于水质参数主要是状态变量，还不可以快捷和直观的对过程特征进行反映，因此还需要推广在线沉降速率仪、在线呼吸速度仪等价格低廉的新型过程类的仪表，进而适应过程控制的需要。

（三）对不同系统便捷的工艺优化运行策略进行研究

污水处理系统的控制对策主要可以分为生化单元控制、厂网联合优化运行以及污水处理工艺优化运行三个层次。不同的系统边界所产生的优化结果往往不同，因此，就需要详细的对工艺进行分析，从而得到主要矛盾选取合适的边界进行研究以及示范。

结束语

伴随信息技术的发展，我国污水处理厂的程序开始大量引进自动化技术。通过运用自动化系统，可以实现污水处理的无人无人值守全自动控制。因此自动化系统也就成了现在污水处理的关键，需要注重研制出有效的、科学的、合理的计算机监控系统，使污水处理可以更加有效。

参考文献：

[1]常帅。 自动控制系统在污水处理厂中的应用[J]. 科技资讯，2009,06:122.

[2]姜西羚，庞晶晶。 基于PLC的污水处理厂自动控制系统[J]. 建筑电气，2009,06:48-50.

[3]王芳。 污水处理厂自动控制系统的建立[J]. 机械工程与自动化，2010,06:203-204.

张军(1980-),男，大专学历，2002年毕业于陕西工业职业技术学院电气自动化专业，工程师，从事于自动化项目设计调试工作及污水处理电气设计。