探析電氣自動化技術在污水處理廠中的應用

馬安泰

摘 要：污水處理廠通過投入電氣自動化技術，將使工業、企業的生產力有所提高，管理成本、人力成本、項目成本都將有所降低，從而使企業的核心競爭力更加強大，達到經濟效益與社會效益雙贏的良好運營模式。本文闡述了電氣自動化技術的發展與污水處理方式，探討分析了電氣自動化技術在污水處理廠中應用的優勢及其現狀問題，并論述了加強電氣自動化技術在污水處理中應用的措施。

關鍵詞：電氣自動化技術；發展；污水處理方式；現狀問題；應用；措施

一、電氣自動化技術的發展與污水處理方式分析

1、電氣自動化技術的發展。電氣自動化技術是通過通信網絡把眾多的帶有通信接口的控制設備、檢測元件、執行器件與主計算機連接起來，由計算機進行智能化管理，實現集中數據處理、集中監控、集中分析和集中調度的新型生產過程控制系統。DCS，FCS，SCADA，PLC等技術的蓬勃發展為自動化技術的發展帶來了新的生機，它們在工業控制領域的廣泛應用為各行業現代化生產提供了極大的方便。電氣自動化技術應用應當簡單、經濟、方便、安全、可靠，應從生產成本、設備安裝、工藝要求、結構復雜性、管理維護綜合考慮。電氣自動化從20世紀50年代始被我國工業生產行業所利用，其名稱為工業企業電氣自動化，后逐漸發展成為電氣自動化技術。20世紀60年代，由于出現了現代控制理論，且自動控制與信息處理相結合，致使電氣自動化技術飛速發展。隨后，20世紀80年代電氣自動化技術廣泛使各種制造業、醫療衛生業、交通運輸業等日益發達，又被探索性的應用于工農商等經濟支柱性的產業。我國污水處理廠將電氣自動化技術大量應用于工業產域始于20世紀90年代。電氣自動化該技術的內涵較為豐富，涵蓋了包括電子、電力、電力電子等技術在內的多個學科的技術內容，且其在工業生產中應用較為普遍，因此發展前景較為廣闊。該技術在投入生產過程中的要求較高，不僅需要專業、系統的硬件、軟件設計，而且需要結合各個行業、產地，因地制宜、因材預設方案，更需要與電子技術有效結合。

2、污水處理方式的分析。污水處理的方式有多種，主要包括厭氧生物處理技術、好氧生物處理技術、離子交換樹脂處理技術、反滲透工業污水處理技術、電氣自動化污水處理技術等。其中厭氧生物處理技術雖然已經進行了第二代、第三代的升級，具有是增大了高徑比，加快了上升流速，經過處理的污水質量也有所提升。好氧生物處理技術也具有高負荷轉化利用空氣中氧含量，加快微生物代謝速度，減少泥污量的作用。離子交換樹脂處理技術具有處理重金屬的功能，可以將排出來的污水置換為冷卻水，以達到回收再利用的環保、可持續的效果。膜分離技術具有分離精華功能和濃縮功能，具有流程簡單、節約電量、操作便捷的優點。在工業污水處理中，上述幾種技術都被因地制宜的使用，但是與電氣自動化技術相比，均有自動化不足的劣勢，即沒有完全自動化。

二、電氣自動化技術在污水處理廠中應用的優勢及其現狀問題分析

1、電氣自動化技術在污水處理廠中應用的優勢。主要表現為：電氣自動化技術在污水處理中的應用能夠全自動化，即該技術無需人力，僅僅需要借助電腦、監視器、中央控制設備等遠程一起對工作區域的各類設備進行控制，通過預設程序即可完成處理污水的任務。該項技術應用于污水處理技術中有利于減少人力成本，可以集中人力做出污水處理以外的工作。這項技術在大型工業生產基地更為適用，能夠高效處理污水，降低處理的人力、物力、經濟成本，實現工業效益的最大化。

2、電氣自動化技術在污水處理廠中應用的現狀問題分析。我國污水處理廠直到90年代以后才開始引進自動控制系統，但大多是直接引進國外成套自控設備，國產自動控制系統的應用還比較少。先后設置PID調節、比值、前饋、后饋、FCS，DCS和最初的以太網技術，經歷了幾次重大的變革，自動化水平有了較大的提高。目前我國污水處理廠最為先進的自動化控制系統是用工業以太網配合FCS作為系統網絡，也是世界上最先進的自動化系統，該系統配以高性能、高可靠的PLC控制站，并具有服務器的最新一代的控制系統。目前有些污水處理廠設置了自動化控制系統，力求對整個污水處理過程實行全面監控。單仍然存在諸多問題，主要表現為：（1）主要控制設備功能不穩定，特別是在儀表的準確性和穩定性來看，不能完全達到由計算機控制的要求。（2）自控水平低，距智能化自動控制還有很大差距。（3）運行條件變化范圍大，某些工藝環節尚在不斷調整。

三、加強電氣自動化技術在污水處理廠中應用的措施

1、加強對污水處理設備的改造。為了提高污水處理效率，需要增加脫水機和PLC柜，把新增的脫水機PLC柜的運行信號聯到中控室，避免重新進行布線。使用交換機聯接脫水間PLC柜，通過一根信號線接到中控室交換機。改造現場的配電線路，互鎖了曝氣機的二次控制回路，解決了中控室不能控制曝氣機啟停的問題。氧化溝的變頻曝氣機由于控制轉換開關處在開關柜控制和機旁控制方式時，變頻器模擬量4～20mA電流輸入電路斷開，使得不能輸入變頻器運行頻率，變頻器控制失效，不能運行。經研究，我們短接模擬量電流輸入的轉換開關控制回路，保證變頻器的有效運行；變頻器頻率信號（模擬量）未能轉化為運行信號（開關量）進而輸出給PLC，使得上位機無法判斷曝氣機是否運行。經自動化人員改進后，只需給出變頻器頻率信號（模擬量）即可實現設備正常運行。

2、強化PLC源程序的修改、優化。電氣自動化技術在污水處理運行中，采用的是巡檢制度，將各分散值班點集中到中心控制室值班操作。所以必須對比較重要的報警參數根據實際情況做進一步修改。通過對PLC可編程控制器的源程序進行修改、編譯，主要是啟停液位、報警液位、邏輯控制、出水流量、加藥間液位、提升泵站液位差等。不僅實現了設備按工藝流程運行的要求，而且機械設備運行的準確性、安全性有了很大提高，電氣故障大為減少。故障點檢查也很方便，降低了電氣設備的故障率，使自動化運行更加穩定。

3、加強電氣自動化技術的發展。我國現行電氣自動化污水處理技術主要應用的控制技術主要集中在格柵單元控制、進水泵房單元控制、改良SBR池單元控制、鼓風機房單元控制、加氯間單元控制、脫水機房單元控制幾種方式。國外的電氣自動化污水處理技術較為發達，自動控制方式多于我國的控制方式。雖然現行的自動化污水處理技術發展較為滯后，距離實現真正的完全電氣自動化污水處理技術具有一定的差距，但是隨著科技的發展與研究的進步，未來污水處理結合電氣自動化技術的發展趨向將是改善水質、降低耗能、提升效益。因此必須加強電氣自動化技術的發展，未來電氣自動化污水處理技術將是集計算機技術、信息技術、自動化技術、網絡技術、智能化于一體的系統，水處理自動化控制的網絡化作業、智能化將是未來發展的主導趨勢，遠程訪問和管理也將逐漸應用到水處理中去。

結束語

綜上所述，隨著人們對環保問題的日益重視，并且由于污水排放處理是影響環保質量的重要因素之一，因此實現污水處理系統的自動化控制勢在必行。為了降低不必要的能源消耗，充分利用水資源，實現經濟環保的共同發展，只有不斷改進，完善污水處理的自控技術。因此對電氣自動化技術在污水處理廠中的應用進行分析具有重要意義。

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