污水处理自动化控制系统方案

污水处理自动化控制系统方案
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北京易控微网科技有限公司
北京华富惠通科技有限公司
联合制作
1随着我国城市化建设力度的加强，大城市的改建及中小城市的扩容速度越来越快。我
国在七、八十年代兴建的市政污水处理厂随着城市化步伐的加快，无论从处理工艺还是从日
处理污水吞吐量上，都已经不能满足城市污水处理的需求。另一方面，随着我国人民对环保
意识的整体提高，我国政府对污水处理建设方面的投资力度也在逐渐加大。从95年开始，
我国政府开始逐渐把污水处理的建设正式提到工作日程上来。
在一些市政设施的自动化工程中，由于工程的重要性和投资力度的庞大，加上早期的
控制系统发展比国外晚，所以一些大型市政污水处理工程主要还是以国外的控制系统为主。
到了二十一世纪由于计算机技术的迅猛发展，国内的控制系统在组态软件、通信、测控终端、
一次仪表等诸多方面都取得了长足的进步，很多产品已经大量应用于各大行业，可靠性和稳
定性等都达到了国际先进水平。
本系统是北京易控微网科技有限公司联合业界的一流组态软件厂商北京华富惠通共
同推广的污水处理控制系统，具体高度集成化、高度开放性、高度稳定性、极高性价比等特
点，已应用于国内许多同类场合，北京易控微网的具体国际品质的 RTU 已运行于西气东输
主管线监控、天津路灯监控、各大油田自动化监控等诸多场合，并出口哈萨克斯坦等国，几
千套的现场运行，稳定可靠，在业界具有良好的声誉。北京华富惠通的开物 2000，在全国
各地运行也近千套，运行稳定可靠，表现不俗。本系统根据用户的需要，合理配置，将用户
的自动化成本在保证性能情况下，降至最低，实现产品供应商、集成商、最终用户多赢。
下面以某市污水处理厂实际案例来介绍本系统。
工程背景：
某市全市辖 2 区、5 县、1 市，总人口 587 万人，是食品、轻工、纺织工业基地，经济
建设正以前所未有的速度发展，水电站、火电厂、石长铁路、高速公路、某市机场等一大批
国家“八五”、“九五”重点建设工程相继在某市市建成并投入使用，投资环境正在迅速改善，
经济发展前景十分广阔。
某市现有大中型工矿企业72家，涉及造纸、化工、纺织、制革、酿酒、食品、机械加
工制造等行业。根据某市市环境监测站 1995 年、1996 年对某市 35 家主要工业企业实施环
境监测的情况，以及某市市的第二自来水厂的年供水量估算，某市开发区目前的城市日用水
量在8.5万吨以上，其中生活用水1.5万吨，工业用水7万吨。随着经济的发展和城市人口
的增长，生活污水和工业废水的排放量将会越来越大，预计到2010年将增加到15万吨左右。
但是到目前为止，某市市只在城市主干道有一些清、污合流的管道，还没有一个统一规
划建设的清、污分流城市污水排放管网和污水处理厂。除少量工业废水仅经过初步处理以外，
大部分的工业废水和全部生活污水，都未经任何处理而直接排入城市下水道或天然沟渠和河
湖港叉，使城区及其周围水域受到了严重污染，不仅使大片水面失去水产养殖功能，而且直
接威胁到人民群众身体健康，破坏了正常的生态环境，影响了经济建设和社会事业的发展。
据测算，由于未经处理，某市开发区15家主要工业企业目前排出的工业废水在6万吨/日以
上，每年排放的污染物中，有固体悬浮物8,530吨，有机物12,964吨，COD 15,444吨。
工程概况：
1 项目名称：某市城市污水处理系统
2 项目规模：日处理污水15万吨
3 占地面积：8公顷（120亩）
4 建设规模：据测算，某市目前的城市污水日排放量已达 8.5 万吨以上，并以每年 5%的速
度递增。再根据《某市市城市发展总体规划》，到2010年，某市城市污水日排放量将增加到
15 万吨左右。因此本工程规模拟定为日处理污水 15 万吨，计划分两期实施，于 2012 年底
2全部建成。首期工程实施时间为2000年至2002年，包括敷设全区污水管网和建造一个占地
8公顷，日处理10万吨污水的污水处理厂。第二期工程则将污水处理厂的处理能力由10万
吨/日扩大到15万吨/日，实施时间为2010年至2012年。
5 厂址选择：根据城市排水现状和城市排水规划，通过多次实地察勘和选择，确定污水处理
厂选址在某市南郊。该处位于某市市造纸厂的南面和清江西面，是某市开发区的城乡结合部
和工业污染源较集中的地带，周围有某市市造纸厂、某市市棉纺织厂、某市市清江制药厂、
某市市涤纶厂、某市市机械厂，不远处还有某市市酒精厂、某市市肉联厂等大中企业，隔东
风河还有某市市化工厂；另外，由于该处地势较低，平均海拔只有 31.2 米，远低于某市城
区其它部位（42米～57米），利于汇集城市污水，符合城市发展的要求，是建设某市城市污
水处理厂比较理想的地方。
6 工艺方案：目前国内污水处理工艺可分为三类，即一级处理，二级处理，三级处理，还有
考虑综合利用的。国内目前综合考虑投资，运行成本，处理效果等因素，根据污水水质情况，
大多采用一级和二级处理方式。一级处理也称物理法处理，其工作原理是利用过滤、旋流分
离等方法去除污水中的悬浮物和泥砂。一级处理可去除污水中约50%的污物，适用于污水中
有机物质含量较低的情况，常作为二级污水处理厂的预处理工序。
在本工程案例中采用了一级和二级处理方式串联的模式。工业污水经工业企业自行处理
达标后，连同生活污水一起，经由污水管网集中输入污水处理厂，一级污水处理工艺如图1
所示。主要设备有格栅、水泵、沉砂池、风机、吸砂泵、旋转筛网、除渣机、滤清器等。工
艺的流程为：城市污水汇集到集水池，由一组水泵提升到前池；弧形格栅清除污水中的体积
较大的污物和漂浮物；在沉砂池中，压缩空气与污水混合，分离出的泥砂沉淀于底部，由吸
砂泵吸出；旋转筛网进一步的滤除污物；滤清器用于对筛网进行冲洗。
图1中的水位、浊度、流量等为被调量；生物耗氧量和酸碱度测量值供监视。
3（图1）一级污水处理工艺示意图
经过一级污水处理设备处理后的污水进入二级处理环节，二级处理工艺如图2所示。使
污水中pH值、固体悬浮物、动植物油类、酚类、石油类、氨氮类、表面活性剂类及BOD、
COD等污染物及汞、镉、铜、锌、铅、镍、铬、钴等元素或化合物含量接近渔业水质标准
(TJ35-79)，净化后的出水水质达到污水综合排放标准（GB8978-1996）二级以上标准。净化
后，一部分污水可作为工业循环水循环使用，一部分就近排入清江，污泥干化后送邻近的城
市养渔场，垃圾处理场处理。
（图2）二级污水处理工艺示意图
一：功能划分：
结合用户的需求和上面的两个工艺流程。由开物软件搭建的某市市政污水处理厂监控系
统主要实现以下的功能。
1． 厂区变配电系统，重要机房的供电监控
对变电站和配电的监测采用交流采样的小型化RTU，一条线路或一个变压器的遥测
遥信遥控一个RTU就可以解决。RTU较高的EMC指标和工作温度范围(零下20到
70度)保证系统的正常和稳定工作，完全适应户外的各种运行环境。
2． 办公区暖通送风的监控
通过PLC来对空调系统的变风量进行控制，使系统的空调效果达到最佳，通过合理
的控制策略降低空调系统的使用能耗。
3． 一级和二级污水处理工艺流程的监控：
·机械处理部分：完成对污水泵，粗细格栅，沉砂池搅拌器，空压机械的状态监控；实
4施泵阀联动，备用轮换，格栅清洗，旋转筛网清洗，污泥池刮泥，自动打包等控制操作。
·生化处理部分：完成对处理工艺参数的监测控制，如对溶解氧，污泥浓度，PH 值，
ORP，BOD 值等参数的测控。对曝气设备，搅拌设备，排水设备，污泥回流泵，鼓风机
等进行操作控制，以满足对处理出水水质的要求。
·加药处理部分：对于污水处理工艺流程中的加药处理系统要求上位软件实现对污水处
理等级自动识别加药，及专家算法配药系统。
·淤泥处理部分：监测控制污泥错池，污泥消化池，污泥脱水机及干燥设备的运行参数
和状态。
4． 自动生成每月城市污水处理情况图文统计报表，图文报表的存储时间不少于10年
5． 对暴雨季节的排洪系统进行监控。

污水处理自动化控制系统方案是一种针对污水处理过程专门设计的现代化控制技术应用。它主要包括以下几个方面的内容： 1. **系统架构**：该方案通常采用先进的自动化控制系统，如PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（集散控制系统）或SCADA（ supervisory control and data acquisition，集散型监控与数据采集系统），对整个污水处理厂的各个环节进行集中监控和管理。 2. **流程监控**：通过传感器网络实时监测进水水质、生物处理池活性污泥浓度、沉淀池固液分离效果、消毒工艺等关键参数，确保各个处理步骤在最优条件下运行。 3. **工艺控制**：包括调节曝气量、污泥回流比、污水提升泵频率等，以维持稳定的处理效率并满足排放标准要求。此外，还包括设备启停控制、故障诊断及报警功能，提高系统的稳定性和可靠性。 4. **数据分析与优化**：通过收集的数据进行深度分析，运用先进算法如神经网络、模糊控制等实现污水处理过程的自动优化，持续改进处理效果并降低能耗。 5. **远程监控与运维支持**：方案可能包含无线通信模块，实现实时远程监控和远程故障诊断服务，便于维护人员及时响应并处理突发状况。 综上所述，污水处理自动化控制系统方案旨在通过集成化、智能化手段，大幅提高污水处理的效率和管理水平，同时减少人工干预，降低成本，保护环境资源。