摘 要：本文主要介绍了自动化控制系统在城市生活污水处理工艺中的过程监控及应用， 并对自动化控制系统的控制过程及其使用效果进行了分析。
关键词：污水；处理；自动控制
中图分类号：X703 文献标识码：A
一、城市污水处理中自动化控制系统
1 城市污水处理中的常见问题
就国内污水处理过程来说，部分污水处理厂设置了自动化控制系统，力求对整个污水处理过程实行全面监控。但由于这项工作在国内尚处在实践摸索阶段，与国外水平相比存在较大差距，主要问题是：
（1）主要控制设备功能不稳定，特别是在仪表的准确性和稳定性来看，不能完全达到由计算机控制的要求。
（2）自控水平低，距智能化自动控制还有很大差距。
（3）运行条件变化范围大，某些工艺环节尚在不断调整。
（4）运行操作人员尚不能对工艺进行全方位控制操作。
由于以上限制，大多数污水处理厂的自控系统只能发挥监视和对部分设备进行远程控制的功能。
2 对污水处理厂自控技术的发展和概况
污水处理自动化控制在我国起步较晚，进入20世纪90年代后，污水处理厂才开始引入自动控制系统，但多是引进国外成套自控设备，国产自动控制系统应用很少。70年代我国水行业开始应用自动化技术，90年代自动化、信息化在水行业受到重视。过去二十年，自动化技术与信息技术已广泛应用于水行业。尤其是自动化技术，用于闸门泵站的自动化改造、水厂和污水厂的SCADA系统、城市供水调度系统。随着无线通信技术，互联网技术和视频技术发展和普及，基本实现水行业“可视化”。与国际水平相比，我国自动化和信息化技术滞后。体现在发展不平衡和应用水平方面。以智能决策为目标的信息化技术则相对迟缓，自动化技术和信息化技术缺乏融合，大量过程数据没有发挥应有作用。
3 城市污水处理中自动化控制系统的应用
随着中国市场经济的深入发展，中国的传统产业为了增强市场竞争能力，开始采用各种高新技术来改造企业。采用自动化和信息技术来改造传统企业将是企业技术改造的主要途径之一。通过这种技术改造，国内企业将增强自身在国内和国际市场的竞争能力。为保证污水处理过程的安全可靠和生产的连续性，并提高自动化水平，控制系统采用了目前在国内外大型污水处理厂比较成熟的以PLC 为主的集中和分散相结合的控制架构，并根据处理厂污水处理工艺及实际需求采用针对性控制策略。
二、自动化控制系统的基本组成
根据污水处理厂24h生产的连续性，各构筑物又较分散的特点.该工程采用可编程序控制器PLC+PC组成DCS集散型控制系统，即集中管理，分散控制.其中，一级集中管理，在综合楼中心控制室内设二台上位机为厂级调度（总站）；二级为区域控制室PLC分控站；三级为现场控制设备。该系统主干网络采用赫斯曼的RS2系列交换机组成光纤工业以太网，现场总线利用屏蔽双绞线连接组成PROFI—BUS—DP现场总线通讯形式，完成现场设备与cpu间的数据交换和通讯；各PIG之间的数据交换采用MPI全局数据通讯，各PLC站能独立运行，中心控制室有优先控制权。若某PLC站故障停机，其它站仍可独立运行，各PLC站数据共享全双工通讯。
三、自动化控制系统的总体构成设计
总体设计应充分考虑污水处理工艺流程各个部分的特性，覆盖污水处理的各个环节，如沉砂池—最初沉淀池—反应槽—最终沉淀池—消毒设备—污泥处理等。这一自动化控制系统应该包括中央控制室监控系统、可编程控制器、检测仪表、闭路监控、避雷等。该系统应该能够及时全面地反映出污水处理过程的运行工况、工艺参数的变化等信息，保证适用性强，开放性好，保证出水水质，节省成本，保证提高运行管理水平。这一系统可以分为现场控制层和管理监控层两个部分。现场控制层通过现场控制器实施控制。这是一个实时监控的体系，24小时全方位实现监控。它实现了污水处理所有环节的过程参数和设备运行状态监控；它还实现对电气参数的数据采集，对单元过程、设备进行控制。它利用网络向监控层传送数据，按照监控层的控制指令，实现对现场设备的数据采集、报警、控制和连锁等。管理监控层全面采用组态软件，数据传输、通讯通过开放式通讯协议进行实现。在运行的过程中，将形成实时数据库，同步完成画面的组态设置。不仅如此，这一大监控层，还能参与生产数据报表计算和统计，通过大量的数据信息，同步降低管理的强度，使管理更加科学化、系统化和规范化，有力地促进管理水平的飞跃。
四、自动化控制系统的控制说明
城市污水处理厂主要在以下工艺过程中设置了自动控制系统：
1 在进水泵房安装了超声波液位计及电磁流量计，实时测量进水流量及进水泵站的液位值。
2 在粗、细格栅前后均设置了超声波液位差计，并在中央控制室电脑上实时显示粗、细格栅前后液面的液位差值。当此液位差值达到工艺设定值时，可以自动实现对粗、细格栅及螺旋输送机的连锁启停。
3 在生物池引入了智能曝气、优化控制系统，配有在线氨氮和硝酸盐双通道分析仪2套，在线氨氮分析仪2 套，在线溶解氧和污泥浓度双通道分析仪2 套，在线溶解氧分析仪6 套。生物池智能优化控制系统，能提前预测工艺运行状况，提高工艺稳定性；实时给出生物池运行工艺参数，提高脱氮及生物除磷效率，节省曝气量及能耗。
4 在中间提升泵房内设有超声波液位计及出水管道上的电磁流量计，根据液位，自动控制三台软启动泵的开停及两台变频泵的运行频率，保持提升泵房的液位恒定及减少对高密度池的水力负荷的冲击；在加药间配置了6 套加药流量计，实现了按流量比例对高密度池PAC、PAM 药剂的自动投加。
5 转盘式微滤机自带PLC，自动实现连续过滤器出水、周期性转动反冲洗的全过程处理，并通过Profibus-dp 现场总线与全厂自动化控制系统进行通讯连接。
6 紫外线消毒装置自带PLC 与操作员界面，自动实现对每组紫外灯组的监控、实时检测紫外光强度、自动维持水渠水位恒定、自动实现机械化学清洗，通过Profibus-dp现场总线与全厂自动化控制系统进行通讯连接。
7 污泥螺压浓缩机、污泥脱水机及污泥输送系统，各自配有PLC，通过Siemens 的工业以太网协议与厂区自控系统实现通讯连接；厂区自控系统通过检测各设备的运行状态，根据工艺要求，对各设备的运行控制进行整合，实现污泥处理系统的联动控制。
8 水厂在进出水各配有BOD、COD、氨氮、总磷多参数分析仪，污泥浓度计、PH 计等在线仪表，并在中控计算机上实时显示测量值，工作人员可随时掌握进出水水质情况，并判定出水是否达标排放，从而更好的为指导生产、调整工艺服务。
五、自控系统的使用效果和问题
当现场现出任何的异常情况，可通过监控系统和上位机系统一目了然的看出问题。有设备出现故障、上位机同时报警并停止该设备的运行，相应地计算机作故障情况记录，方便设备故障排除、管理、维护等。近年来，我国也有许多污水处理厂借鉴国外先进技术， 污水处理自动化控制系统实现了污水处理全过程自动智能控制，节省了人力资源，能够及时、准确反映工艺过程中各个工艺参数变化情况，并声光报警，数据溢出时自动暂停设备等方式提醒工作人员参数变化及时做出调整对策，保证整套处理过程长期稳定、高效运行。
自动化控制应用于污水处理工艺过程，国外已有许多成功范例和典型工程实例，近将自动化控制合理应用到污水处理工艺过程当中，取了良好效果。但是两者相结合过程中仍然存许多问题，现作如下总结：
1 污水处理自动控制系统中所采用一些自动化检测设备、仪表、阀门功能和精度目前还很不完善，实际应用中达不到预期效果，误差很大，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，往往很难达到处理水质达标排放和节约能源目。
2 许多污水处理厂采用ORP、DO、pH值作为参数来控制出水水质，调节曝气量，当控制器无法找到ORP特征点时，污水处理系统仍然会由时间来控制整个处理过程。
3 污水水质监测与控制存在滞后问题，例如好氧池中D0来控制鼓风机曝气风量，生化处理系统本身是处于动态平衡当中，操作人员线实时监测发现DO偏低（或偏高），并调节鼓风机叶轮转速来实现增加（或减少）曝气量，此过程中，D0值监测与鼓风机风量调节之间滞后可能会导致鼓风机无法准确的由好氧池中实际溶解氧浓度来提供曝气量，难以真正达到节能目的。
4 仪器设备维护难度大。例如pH计、污泥浓度计、泥位计等仪器均有严格使用维护要求，包括接触探头定期清洗、标定，设备损耗维修等等，现阶段我国污水处理厂大都采用是进口设备仪器，价格昂贵，这也一定程度上增加了污水处理厂投资费用。
针对我国现状，对于自动化控制系统处理生活污水，应作如下改进：发挥自主创新，在电脑运用如此广泛的时代，充分发挥程序设计的优势，以及先进的电气自动化技术来解决我国自动化控制系统的问题。
结语
目前在城市污水处理中，采用自动化控制系统对污水进行处理是国内污水处理企业技术改造的发展趋势。与传统的污水 处理方法相比，它节约了很多物力、人力，有非常好的社会效益和经济效益。因此，我们要研发出更加稳定、可靠、有效的自动化控制系统，使自动化控制能够真正实现智能化。
参考文献
[1]徐文，罗建中，钱伟.污水处理厂的自动化应用[J].广西轻工业，2012（12）.
[2]李建飞.自动化控制系统在污水处理工程中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2011（22）.