污水处理厂自动化系统的分析与应用

摘　要：随着我国城市化进程的逐渐加快，且人口不断增长，我国的水资源已经趋向于匮乏，水资源的保护、防止污染与重复利用已经成为现代经济发展中一项重要的内容。21世纪我国经济的发展已经提出建立“资源节约型社会”，我国水务行业的发展已经刻不容缓，本文主要探讨了当前污水处理行业的现状和基本流程，并对于当前污水处理厂的自动化系统进行分析，以及对系统的发展方向进行探讨。

关键词：污水处理 ；水资源； 污染

1. 概述
     人们在生活中都离不开水资源，据科学研究得出的结论，人的身体当中有80%都是水，因此人们每天都需要补充大量的水分，而且吃穿食用都需要水的支持。但是随着我国经济的快速发展，水资源的污染与浪费使得无论城市还是农村人们看到更多的是污染的水源。对于污染的水源要进行重新利用需要花费大量的资源和资金，而我国现有的污水处理厂对于处理当前水源的效率普遍是差强人意。而在国外已经开始使用自动化系统控制技术，使用该技术不但可以优化设备，而且能够保证设备的安全操作，节约人力，改善人们的工作环境与工资质量，并且能够提供出优质的水资源。因此使用污水处理厂的自动控制系统是提升废水处理能力的重要途径。
    随着计算机技术的快速发展和在各个领域的渗透，使基于计算机软硬件技术的自动化技术发展到了一个新的水平，并展示出了强劲的生命力和应用前景。特别是信息时代的到来、计算机网络技术的成熟和迅速普及，给自动化技术提出了新的要求和展示了新的应用前景。可以相信，基于计算机网络技术的自动控制技术将是今天和明天的应用主流。
　　在总体技术上与其他的西方国家相比，中国的自动化技术领域是一个起步较晚、水平相对落后但发展较快的一个国家。自动化技术在我国的应用，已经产生了巨大的经济效益和社会效益。为了进一步增强国家的实力和与发达国家竞争，我们还必须进一步加强自动化技术的基础研究和深化应用程度。
2. 污水处理的主要概述
2.1 污水处理厂的自动化系统建设总体原则
 污水处理厂采用的自动化系统在建设总体原则应当坚持如下几条：
（1）实用性。以解决现实问题为主，坚持为领导决策服务，又为经营管理服务，为生产建设服务。
（2）先进性。采用成熟的技术，兼顾未来的发展趋势，及量力而行，又适当超前，留有发展余地。
（3）可扩展性。系统便于扩展，以保护前期投资的有效性和后续投资的连续性。
（4）经济性。以节约成本为基本出发点，建立一个运行可靠、满足公司实际需求的监控系统。
（5）易用性。系统操作简便、直观，以利于各个层次的人员使用。
（6）可靠性。确保系统可靠运行，在关键部分应有安全和容错措施。
 (7)可管理性。系统从设计、器件、设备等的选型都必须考虑到系统的可管理性和可维护性。
 (8)开放性。采用符合国际标准的产品，保证系统具有开放性特点。
2.2 污水处理的工艺流程
　　污水进入厂区先通过截流井（让厂能处理的污水进入厂区进行处理）进入粗格栅（打捞较大的渣滓）到污水泵（提升污水的高度）到细格栅（打捞较小的渣滓）到沉沙池（以重力分离为基础，将污水的比重较大的无机颗粒沉淀并排除）到生化池（采用活性污泥法去除污水里的BOD5、SS和以各种形式的氮或磷）进入终沉池（排除剩余污泥和回流污泥）进入D型滤池（进一步减少SS，使出水达到国家一级标准）进入紫外线消毒（杀灭水中的大肠杆菌）然后出水生化池、终沉池出的污泥一部分作为生化池的回流污泥，剩下的送入污泥脱水间脱水外运。主要有物理处理法，生化处理法和化学处理法，生化处理法经常被使用，主流处理方法主要看被处理水质和受纳水体情况，一般城市生活污水的主流处理方法为生化处理法，如活性污泥法，mbr 等方法。
2.3 现代污水处理的技术
现代污水处理技术。按处理程度划分。可分为一级。二级和三级处理。
   一级处理方法：一级处理主要采用的是去除固态的污染物，通过网状物、沉淀等方式将固体污染物直接去除，这种处理方法只能去除大约30%的BOD左右，它无法达到排放标准，因此从流程而言它只是二级处理的预处理方案。
   二级处理方法：处理主要通过溶解和固化有机污染物(BOD、COD物质)等，其主要内容是添加一些普通的物资，让污染物进行初步的结合污染物形成固态可排除物体，此种方法可以去除90%之内污染物质。此种方法可以让水能够达到排放标准。
   三级处理方法：此种方法是为了保障自来水的实用性，一般而言通过三级处理需要经过试验室反复试验，确认经过二级处理的水所含的各类化学物质达到使用标准。因此其主要方法有生物脱氮除磷法、混凝沉淀法、砂率法、活性炭吸附法、离子交换法和电渗分析法等。
   整个污水处理的过程是通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后，在经过格栅或者筛滤器，在之后进入沉砂池，经过反复的砂水分离之后，污水在进入初次沉淀池，此为一次处理方法（即为物理处理法）。经过初次沉淀之后的初水进入生物处理设备，哪里将会直接有活性污泥法和生物膜法等方法，此种方法其中活性污泥法的反应器有曝气池。氧化沟等。生物膜法包括生物滤池。生物转盘。生物接触氧化法和生物流化床等详细除污方法，生物处理设备的出水进入二次沉淀池。二次沉池之后，经过消毒排放，如果检验通过则可以直接输入排放环节，否则将进入三级处理方法，到此为二级处理。三级处理包括生物脱氮除磷法。混凝沉淀法。砂滤法。活性炭吸附法。离子交换法和电渗析法。二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备。一部分进入污泥浓缩池。之后进入污泥消化池。经过脱水和干燥设备后。污泥被最后利用。
3. 自动化系统的污水处理厂的应用
3.1 自动化系统在污水处理厂的优越性
   使用污水生物处理是高复杂性的非线性处理系统，它能够通过检验的方法直接检验出当前污水处理的情况，如果能够满足所设置的参数，水就可以进入排放阶段，否则将会重新进入处理过程。这能够保障水在处理完全之后才能够进行排放，节约了人力与物力，也保证了人们所使用的水是安全的。
3.2 自动化系统的主要方法
   一般的污水处理厂自动化控制系统的处理方法如图：

   采用此种自动化控制系统将主要包括以下几个部分：中央控制室监控设备，可编程控制器（PLC）部分，检测仪表部分，避雷部分，闭路监控部分。目的在于使厂方能够及时了解和掌握污水厂处理过程的运行 工况、工艺参数的变化及大小、优化各工艺流程的运行，保证出水水质，降低处理成本，节省能耗，提高运行管理水平，使污水处理厂能长期正常稳定地运行，取得最佳效益。
4. 污水自动化控制系统的展望
     污水处理自动化控制系统采用了计算机软、硬件技术以及较为复杂的控制理论及算法，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、准确地反映工艺过程中各个工艺参数的变化情况，并通过声光报警，数据溢出时自动暂停设备等方式提醒工作人员根据参数变化及时做出调整对策，保证整套处理过程长期稳定、高效地运行。
     在我国不少污水处理厂采用的自动化控制系统已经取得看好的成功范例，但是自动化控制系统依然面临着各种困难，污水处理检查的仪器、仪表精度需要加强、管理的制度以及监管的控制方法滞后需要解决、人员素质跟不上，导致仪器设备维护难度大等问题急需解决。
     从总体上看，使用自动化控制系统解决污水处理厂当前面临着资金困难，解决当前污水的自动处理等是解决城市飞速发展的重要方法。
5. 结论
   现今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，因此，进行我国自主研发设计制造自动化控制系统，并提高仪器设备的测量精度和质量，降低维护费用，是我们现阶段以及今后污水处理厂自动化控制系统发展的主要方向。
　　
参考文献:
[1]、相会强．自动控制在污水处理中的应用[J]．仪器仪表学报，2005
[2]、梁元．污水处理厂自动化监控系统[J]．工业安全与环保，2003