自控应用于寒冷地区中小型污水处理厂的技术

北极星环保网讯:目前，我国寒冷地区的中小城镇污水处理厂普遍存在着能耗高、运行稳定性低的问题，其主要原因有污水处理厂所处地区的自然环境、运行负荷率、处理工艺以及污染物的性质等。良好的污水厂运行管理能很大程度地改善污水处理厂的运行状况，实现污水处理厂自动控制是提高运行管理水平的重要途径。榆树市江北污水处理厂采用自动控制系统获得了稳定的出水水质和较好的节能效果。

榆树市江北污水处理厂位于中国吉林省长春五棵树开发区，地处中国东北平原腹地，属北温带大陆性季风气候区，冬季寒冷漫长，工程（一期）的建设规模为：2.0×104m3/d，是典型的寒冷地区中小型污水厂。污水处理厂污水来源为开发区的工业废水和部分生活污水，处理工艺以CASS工艺为主体，前段为预处理系统，包括粗格栅、细格栅、旋流沉砂池以及酸化水解池等，后端为D型滤池、紫外线消毒渠。污泥采用浓缩脱水一体机处理后，运至垃圾填埋场填埋，处理工艺流程如图1所示。

榆树市属中温带半湿润温和气候区，四季分明，冰封期污水水温较低。根据国内外大量的运行经验〕，低温对污水厂氨氮出水达标率影响较大，需采取适当增大溶解氧、维持较高的污泥浓度、降低污泥负荷、延长泥龄等措施；污水处理厂配套的管网不健全，设计不满负荷，这对污水厂的运行管理是严峻考验。采用自动控制系统实时监控并对设备进行调控可以使系统处于稳定的最佳平衡点，获得稳定的出水水质，同时减少了提升泵、曝气泵、加药装置的频繁启动和运行时间，减少电耗和药耗，达到节能减排的目的。

归纳总结了榆树市江北污水处理厂自动控制系统设计方案和组成，并对其控制流程和控制策略进行重点介绍，旨在为寒冷地区中小型污水处理厂的自控系统设计提供示范。

1自动控制系统组成及功能

自动控制系统由可编程序控制器（PLC）及自动化仪表组成检测控制系统，即现场分控站对各生产过程进行分散控制；再由通讯系统、数据服务器、监控计算机组成中央控制系统，即中央控制室，实行集中管理；各分控站与中央控制室之间由工业以太网进行数据通信。控制系统如图2所示。

1.1中央控制系统

中央控制系统以数据服务器为核心，监控工作站冗余配置，采用具有客户机/服务器（C/S）结构形式的计算机局域网络；中央控制室通过光纤冗余环和工业以太网交换机与各分控站连接，传输速率为100Mbps。

中央控制系统设有工程师站、操作站、数据服务器、数据图表打印记录等装置。按照工艺及控制对象的功能、设备量，根据工艺流程和平面布置，工程设一个中央控制室（CCR）。中控室完成工程自动控制和生产的管理，集中了监视、管理、控制生产过程和工艺过程。对生产过程的自动控制、自动保护、自动操作、总调节、以及工艺流程中的各重要参数、设备工况等都进行在线实时监控。

1.2现场监控系统

具有PLC的区域分控站LCS，可以独立运行。现场分控站通过PROFIBUSDP现场总线连接现场总线型测控设备。按照工艺及控制对象的功能、设备量，根据工艺流程和平面布置，设两个现场分控站（LCS1和LCS2）。

1.2.1现场分控站LCS1

LCS1设在鼓风机房，由主站PLC1和一个远程I/O站RIO11以及测控区域内的自控仪表等组成。

PLC1包括1套可编程控制器、1台HMI、1台UPS电源，以变电所、鼓风机房、生化池为监控范围，I/O配置（含15%冗余量）为：DI=144（手动/自动、运行、报警信号），DO=38（开停/控制信号），仪表4～20mA输入信号AI=24，设备4～20mA变频控制信号AO=9。

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