1、作者：顾亚忠2010.10.29序 言 随着国内外对生态环境的日益重视，水处理事业也得到了蓬勃的发展，那么国内外水处理自动化水平处于怎样的状况呢？首先，欧洲几十万吨的污水处理厂仅仅只要几个人管理，几乎达到无人职守状态，设备故障信息发到手机，运行状态一目了然。大大小小的污水处理厂比比皆是。我国的水处理事业也得到了政府的重视，不断加大对水处理的投资力度，到目前回止，已有建有一千多座污水处理厂，几十到一百万吨污水厂的都有，作为常州大通水务有限公司武进城区污水处理厂是国内最早建立的污水厂之一，从欧洲荷兰DHV引进先进的工艺，西门子技术，自动化水平同样达到国际先进水平。工程概况工程概况 常州大通水务有限
2、公司武进城区污水处理厂是治理太湖流域水污染的重要项目之一，是利用国外资金贷款的污水处理项目工程，工艺采用二级生化处理，该项目设计规模8万吨/日，实施过程中分二步方针走，一期先上4万吨/日，二期8万吨/日，工程总投资为1.24亿人民币，厂区占地面积6.5公顷，采用Carrousel2000氧化沟工艺，主要设备和仪表利用荷兰政府贷款(430万美元，因该项目为环保项目，得到荷兰政府的支持，因此还不包括40%的赠款)，通过DHV公司引进，并于2002年3月一期工程全面投入运行。城区厂污水处理工艺流程自动化控制系统分类 小型自动化控制系统，日处理40000吨以下，控制相对简单一点，常用控制器西门子S7-
3、200，300系列,施耐特Premium系列,松下FP系列，三菱FX系列。中型自动化控制系统，日处理40000吨300000吨污水，控制复杂一点，常用控制器西门子S7-300，400系列,施耐特Premium,Quantum系列。大型自动化控制系统，日处理300000吨污水以上，控制复杂,控制器西门子S7-400系列,施耐特Quantum系列。西门子S7-300 PLC控制器施耐特Premium PLC控制器控制系统结构 在PC基础上的操作员监控系统近年来的发展，绝大部分采用基于DCS过程控制系统解决方案。武进城区污水处理厂采用SIEMENS的SCADA采集系统。其优点是基于生产过程的集中控制
4、和监视，集散过程的采集系统，所谓集散控制即分布式采集，统一PLC处理，最后传输到上位机实现人机对话的系统。上位机采用WINCC视窗控制中心，实现人机对话，包括数据处理、方式控制，指令下达，报表生成等一系列控制。常规水处理工厂控制结构图城区厂过程控制结构图城区厂过程控制结构图控制系统组成控制系统组成 污水处理控制系统分为二个部分，一部分为水线处理系统，按二级生化处理要求，在选择/厌氧池除磷脱氮；在氧化沟通过溶解氧对表曝机的控制，去除BOD/COD大部分有害物质，ORP氧化还原电位的测量控制设备进行硝化/反硝化作用；最后由二沉池泥水分离；另一部分为泥线处理系统，通过剩余污泥泵将泥浆输送到脱水机房，
5、和加药系统混合后脱水出泥。S7-400 PLC控制器（水区）控制系统特点 全厂由中控室的两台计算机作为服务器/客户机，采用冗余控制方式采集测量管理，服务器必须经常在线，确定系统后，两台被配置成独立系统，在此配置后，哪台在线就无关紧要了，现场各种数据（包括智能马达控制器Simocode及变频马达控制器Simovert信号）通过PLC采集，由高速数据总线PROFIBUS（Process Fieldbus的缩写）传输中控室服务器，集中进行监视和管理。同样中控室主机指令也通过高速数据总线PROFIBUS下传PLC，经PLC管理将指令传输到马达控制器Simocode和变频器Simovert设备，同时将数
6、据传到中控制由远程I/O模块ET200M控制的MIMIC面板上，信号灯显示全厂的概貌。中 控 室 整个系统数据量大而分散。根据低压配电室控制中心（也称马达控制中心MCC)及现场采集点的实际布局，设置多个站点，系统网络通信的方便性和可靠性很高。受控设备多，最多可有31个站点，并且存在紧密的联锁关系。如水泵启/停必须根据水泵房液位、电动阀门状态信号控制水泵轮流启/停，而水泵又同细格栅、砂水分离器、鼓风机又有联动关系，控制器易于实现此类问题。测量和控制参数多。氧化沟内回流泵变频器的速度依赖进水流量和ORP氧化还原电位等来调节。马达控制中心（MCC）控制算法较复杂。为了能达到良好的处理效果，特别氧化沟
7、溶解氧含量对定速和变频表曝机的控制，此类控制须采用PID控制算法及其它先进的控制算法，因此算法复杂性大，这对控制器的数据处理要求较高。PID控制算法图如下系统工艺流程单元控制粗格栅控制系统泵房控制系统细格栅控制系统选择厌氧池控制系统氧化沟控制系统二沉池系统回流污泥控制系统脱泥控制系统粗格栅控制系统 控制方式现场手动、停和远程控制 现场手动-即现场人工控制设备运行，出于安全考虑，属于最高优先级，便于观察和维修。远程控制-超声波液位差控制格栅运行打捞垃圾，同时设定时间间隔一般2小时运行一次，必要时中控室将控制方式切换至手动，由中控手动开启运行，并可实现压榨机联动控制。泵房控制系统 泵房有五台干式抽
8、水泵，有现场手动、停和远控，同样现场手动最高优先级。远控由水线PLC控制，超声波液位计采集液位数据，当水位到一定程度如80%，开启一台泵，当水位继续上涨，到90%，开启两台泵，95%三台泵，最多开启三台泵防溢流，水位下降65%关一台泵，60%两台，50%三台，最低水位可设置硬件保护。水泵轮流循环启动，每十小时切换。当然根据需要也可设置备用方式启动，即按次序启动。超高水位可设置硬件报警系统。细格栅控制系统 现场手动、停和远控，同样现场手动最高优先级。超声波液位差控制格栅运行打捞垃圾，同时设定时间间隔一般2小时运行一次，必要时中控室将控制方式切换至手动，由中控手动开启运行，并可实现进水泵水泵、压榨
9、机联动控制。选择厌氧池控制系统 现场手动、停和远控，同样现场手动最高优先级。选择厌氧池除磷脱氮，当有进水达到一定流量时开启搅拌器运行。氧化沟控制系统 氧化沟控制系统Carrousel2000型，主要设备表曝机和推流器、内回流泵。由手动、停和远控组成，水线PLC控制，同样现场手动最高优先级。DO溶解氧是生化处理的关键，特别是对BOD 因为DO溶解氧控制两台表曝机，一用一备。一台DO仪，两台表曝机为一组，当DO溶解氧降到一定程度时开启变频表曝机，如无法达到要求时开启第二台，同样过高可停止两台表曝机，通过控制表曝机对污水的充氧，以达到处理污水的目的。ORP氧化还原电位仪，控制变频内回流泵，即控制反硝
10、化反映，当电位过低时，控制变频内回流泵流量，达到去除硝酸盐的目的，ORP电位一般大于-300mV为宜。负二百左右比较合适。推流器推动氧化沟水流，可与表曝机联锁，互为开启以达到节能效果。二沉池系统 二沉池系统控制相对简单，只需现场手动和远程手动就行，因为二沉池系统平时工作在运行状态。回流污泥控制系统 一台变频的，一台定速，回流到选择厌氧池，通过进水量控制回流量，达到除磷脱氮的目的。脱泥控制系统 由泥线PLC控制脱泥机运行。可自动和手动控制。可根据压力状况自动或手动启动脱泥机。加药系统按照需要的配方和程序设定顺序自动配置，药剂进入脱泥系统，污泥脱水后外运或焚烧。结束语 随着国内大中小型污水处理厂的投入使用，国际自动化水平的不断提高，采用过程总线已成为现场控制的主流，相继出现了各种各样的总线，如MODBUS、CANOPEN、FIPIO总线，而本厂基于PROFIBUS总线的PLC-SCADA系统具有经济性好、可靠性高、实用性强、易于扩展的特点，得到了大力的推广。近几年来以太网为典型的局域网的发展，以兼容性、可扩充性得到广大专业人士的认可，过程总线发展更快、更灵活，使用也更广，不仅在水处理行业中使用，而且在电力，矿山、冶金，制造业各个领域都在使用，并得到不断的发展。附件 邹区污水处理厂区图金湖县污水处理厂鸟瞰图十五里河污水处理厂一期工程
