淺析鄉鎮生活污水處理中自動化儀表及控制系統的應用

魏鴻

重慶環保投資集團有限公司，中國·重慶 400000

鄉鎮生活污水處理廠的自動化儀表及控制系統首先應保證工藝設備的正常運行，還應滿足節能降耗和出水穩定達標的需求。論文淺析了A2O污水處理工藝中自動化儀表及控制系統的設置和應用，以保障鄉鎮污水處理廠穩定運行，達標排放。

鄉鎮污水處理；A2O污水處理工藝；自動化儀表及控制系統

1 引言

隨著鄉村振興戰略的實施，鄉村環境保護越來越受到地方政府的重視，環境治理的力度在不斷加大。鄉鎮生活污水處理因地域分散、規模小、達標率要求高。我司各鄉鎮生活污水處理廠，經過多年的運行管理經驗，就處理效果和穩定性而言，A2O 污水處理工藝是相對成熟的一種工藝，論文就A2O 污水處理工藝中自動化儀表及控制系統的應用進行探討。

2 工藝流程

鄉鎮污水處理廠A2O 污水處理工藝主要構/建筑物有：集水井（含格柵機、提升泵）、生化池（含厭氧池、缺氧池、好氧池）、沉淀池、消毒池、污泥濃縮池、污泥脫水間、曝氣風機房及配電室等（見圖1）。

圖1 A2O 污水處理工藝

3 重要環節設置的檢測點

根據A2O 污水處理工藝的特點，應在A2O 工藝流程的重要環節設置必要的檢測點，以確保設備的正常運行和水質處理達標排放，為實現污水處理廠的自動控制提供必要條件。

儀表設置見圖2。

圖2 儀表設置圖

各工藝段主要檢測點設置如下：

3.1 預處理階段（機械格柵渠、提升泵站及調節池）

①進水水質分析儀：可采用專項分析形式，主要分析進水的COD、氨氮、總磷、總氮等指標，根據進水水質分析，確定工藝運行參數；

②液位差計：檢測機械格柵前、后液位的差值，檢測信號值就地顯示并上傳到PLC 站，根據檢測值控制格柵機的啟/停；

③液位計：檢測提升泵站的水位，檢測信號值就地顯示并上傳到PLC 站；根據水位的檢測值控制提升泵的啟/停，以及提砂泵工作的臺數。

由于鄉鎮污水雜質較多、腐蝕性較強，此類儀表應選擇非接觸式檢測儀表，如超聲波液位計、雷達液位計等。

3.2 生化處理階段（厭氧池、缺氧池、好氧池及二沉池）

①厭氧段和缺氧段。

a.溶解氧檢測儀（DO）。檢測厭氧池和缺氧池的溶解氧含量，調節污泥的回流量，保證厭氧段和缺氧段工況的正常運行。

b.氧化還原電位計（ORP）。檢測厭氧池和缺氧池的氧化還原電位值，調節污泥的回流量，為磷的釋放和污泥反硝化提供良好的反應條件，確保生物除磷和脫氮的效果。

c.pH 計檢測進水的pH 值。

②好氧段。

a.溶解氧檢測儀（DO）。檢測好氧池溶解氧含量，調節曝氣風機的頻率，控制曝氣量，確保好氧段工況的正常運行。

b.污泥濃度計。測量好氧段污泥濃度，檢測生化系統的運行情況。

3.3 深度處理階段（消毒池、出水計量渠）

水質在線監測系統主要檢測化學需氧量（COD）、氨氮量、總磷量、總氮量、余氯量、pH 值、固體懸浮物濃度（SS）、大腸桿菌等主要指標值，并傳至PLC 站。其中化學需氧量（COD）、氨氮量、總磷量、總氮量四個指標值遠傳至政府主管部門，確保主管部門對污水處理廠運行狀態進行監管。

3.4 污泥處理階段（污泥濃縮池、污泥脫水間及污泥外運）

①泥位計檢測污泥濃縮池泥位，及時進行污泥脫水，泥位信號傳至PLC 站；

②加藥系統檢測儀表。加藥罐液位檢測、加藥流量控制等儀表。

3.5 曝氣風機房

①壓力變送器、熱電阻：監測曝氣風機的工作狀態，就地顯示壓力、溫度值，并將測量值信號傳送至PLC 站；

②渦街流量計，測量鼓風機出口風量，就地顯示風量值，并將測量值信號傳送至PLC 站。

3.6 管線儀表

①進水流量計。設置在提升泵至生化池主管線上，就地顯示流量值，并將流量值信號傳至PLC 站；

②出水流量計。設置在出水計量渠，就地顯示流量值，并將流量信號傳送至PLC 站；

③污泥流量計。設置在污泥管線上，檢測外回流、內回流污泥流量和剩余污泥流量；就地顯示其檢測流量值，并將流量值信號傳送至PLC 站。

4 鄉鎮生活污水處理廠自動化儀表及控制系統應用的現狀

自動化儀表及控制系統應用于污水處理行業較其他行業要晚很多，從設計到日常管理及人員的操作、維保水平都有待于提高。鄉鎮污水處理廠由于處理規模小、投資規模小、廠站分散、現場操作人員技術水平較低等因素，因此自動化儀表及控制系統的設置不夠全面，大部分鄉鎮污水處理廠站還達不到系統自動控制的要求，即使一小部分重要鄉鎮污水處理廠自動化儀表及控制系統的設計和設置能夠滿足自動控制的要求，但自動化儀表的實際運行狀況卻不理想，很多污水處理廠的檢測儀表工作不正常，甚至有些儀表出現故障長期得不到維修、校驗，使用率低，不能滿足系統的自動控制需要[1]。

5 鄉鎮生活污水處理廠自動化儀表及控制系統存在的問題

鄉鎮生活污水處理廠自動化儀表及控制系統的技術水平在很大程度上取決于污水處理的控制成本，由于我市鄉鎮生活污水處理費相對較低，各級單位的重視程度不足，因此還存在許多不足。

5.1 自動化儀表和設備的質量問題

部分鄉鎮污水處理廠由建廠初期設置的設備中，小部分進口品牌設備pH 測定儀、電導測定儀、余氯測定儀等儀表和設備基本運行良好或正常，大部分國產品牌設備，如計量泵、壓力變送器、液位變送器、溫度變送器、氨氮測定儀、溶解氧測定儀等儀表設備。問題較多的設備，如氨氮測定儀、溶氧測定儀在使用中故障極多以至安裝投產后，未能正常使用，甚至部分廠站已停用或拆除，由于這些設備的影響，導致自動控制系統時常發生故障，無法正常運行。

5.2 備品備件缺乏、維修機制落后

鄉鎮生活污水處理廠存在點多面廣的實際情況，各廠設備廠商、規格型號眾多，不利于備品備件的采購、存儲。在設備運行中發生故障后，由于備品備件缺乏，請原設備供應商維修，時間較長、費用極高。且自動化儀表及控制系統的維護要求和標準是相對較高，要確保系統的穩定運行，就需要具備較高水平的維護隊伍。

目前來說，我市鄉鎮生活污水處理的運行單位對于系統運行維護工作的還不夠重視，污水處理廠系統維護工作體系之間的嚴重脫節，一旦設備和系統出現故障，勢必造成維修周期的延長，甚至造成更大的損失。

5.3 各廠聯網存在困難

鄉鎮生活污水處理廠由于建設時期不同，所選用的設備廠家、規格型號均不相同。各廠設備的計算機網絡連接比較困難，且因廠站分散，通訊難度很大[2]。

6 提升鄉鎮污水處理廠自動化儀表及控制系統技術水平的措施

6.1 合理配置國產高質量設備

通過近年來的運行發現，進口設備雖然有許多優點，確實在污水處理中起到了舉足輕重的作用，但也客觀存在一些問題，如投資大、備品備件采購難等。國產設備經過多年的發展積累，有很多品牌的產品性能、可靠性完全可以與進口設備媲美，且價格便宜、維修方便、配件充足，因此在了解設備性能的基礎上，合理搭配國產高質量設備在生活污水處理的控制系統中，是降低鄉鎮生活污水處理廠自動化投資最為有效的方法。

6.2 建立健全維護保養工作體系

建立健全相關的維護保養工作體系是確保鄉鎮生活污水處理效率和水平的基礎性保障之一，污水處理廠及相關部門只有在建立健全維護保養工作體系之后，才能確保相關維保工作的有序、高效開展。一是要對整個污水處理廠維護工作體系的溝通和交流進行有效加強，可以最大程度保證當設備、系統出現故障時可以得到及時的維修，保證污水處理廠穩定運行；二是運行單位應成立專業的運行、維護團隊，一方面定期對設備、系統進行維護保養，另一方面在設備、系統出現故障時能及時維修，保證設備、系統能穩定運行。

6.3 加強各廠聯網通信水平的重視

為有效保障自動化儀表及控制系統的穩定運行，通訊系統的穩定性極其重要，因此，加強通信系統建設，打造出符合標準的完善的通信系統來支撐系統的運行就非常重要。一方面要加強與相關企業、機構合作，根據鄉鎮生活污水處理廠的特定環境來開發出針對性的通訊系統，保障通訊系統的安全性、穩定性；另一方面，要加強對通訊系統相關硬件的質量要求，以高質量的硬件來確保通信系統安全、穩定運行[3]。

網絡拓撲圖見圖3。

圖3 網絡拓撲圖

7 結語

隨著鄉村振興戰略的實施，鄉鎮污水處理以及農村人口聚居地污水處理得到了各級政府的重視，鄉鎮污水處理自動化水平的提高是大勢所趨，關鍵的問題是怎樣使自動化儀表及控制系統的應用水平得到提高，這是一個長期摸索和積累的過程。