PLC自动控制系统在污水处理中的应用分析

PLC自动控制系统在污水处理中的应用分析

杨立荣

吉化集团吉林市锦江油化厂吉林吉林132022

摘要：近年来污水处理工程和信息化技术高速发展，自动化也被广泛运用于在污水处理中。众所周知生活污水处理属于变化多端且繁琐的过程，过去大多数使用的是仪表控制，手动控制方式为主，这就要求工人拥有大量的实践经验和专业的常识，该方法造成生产效率不高，且处理污水质量稳定性极差，甚至信息分散。想要提升工作质量，减小成本投放，就一定要使用领先的技术和一流的设备，建造PLC自动化污水处理厂。

关键词：PLC自动控制系统；污水处理；应用

1引言

随着现代工业技术的发展，工业生产过程中存在着一些化学反应，这些化学反应会产生大量污水，如果不加处理就将这些污水排入江河，将对生态环境造成严重的破坏，因此国家规定工业污水必须经过处理达标后才能排放。在污水处理过程中，生化处理是一个极其复杂的动态过程，氧池中的溶氧浓度是一项非常重要的工艺参数，其控制精度的准确性直接影响污水处理合格程度。传统的的污水处理方法，易受到操作工人技术水平、责任心等因素的影响。为了降低耗能，减轻操作工人劳动强度，提高劳动效率，必须尽快大幅度的提高污水处理的自动化水平。因此，研制污水处理自动控制系统具有非常重要的现实意义。

2污水的三级处理

在污水处理流程，由于处理程度存在区别，大致可分为三级处理：所谓“一级处理”，就是借助有关物理处理用于去除污水中置于悬浮状态的固态污染源。收到该级处理信号后，禁止直接排放；那么二级处理，指的是去除以胶体或溶解状态存在的有机污染源，一般能实现临近100%，使得这一指标全面符合排放标准；三级处理，主要就是去除2种污染物，其一是难降解的有机物，其二是以氮与磷为主的可溶性无机物。常用的处理方式包括混凝沉淀法、砂滤法和离子交换法等。污水处理流程概述。首先，让污水通流经水管道汇集到污水池，利用格栅电机完成设备提前处理，过滤其中的漂浮物和颗粒状的固体；其次，运用重力原理把污水运送到预曝气池，完成沉积环节；最后，使用离心泵把水运送到生物接触氧化池完成生物氧化工作，将其中的一些化学污染物排净，最终实现清液和污泥两种，第一种被传输到斜管沉积池，而第二种就被输送到脱水机为了实现固体和液体的有效隔离，而且放入对应的化学物品使污泥迅速凝结成块，分离水循环到沉积池执行后续处理，然而脱干后的污泥要进行消毒后才能会被输送出。

3基于PLC的污水处理自动化控制系统设计

3.1污水处理站的工艺及设备组成

污水处理站主要由格栅、调节池、脱氧池、缺氧池、好氧池、污泥池、终水储蓄池及相关配套设备组成等组成。（1）格栅：是由一种独特的耙齿装配而成，在电机减速器的驱动下，耙齿链进行逆水流方向回转运动，当耙齿链运行到设备的上部时，由于槽轮和弯轨的导向，使每组耙齿之间产生相对运动，这样污水中的漂浮物及一些细小的悬浮物就可以被滤除。（2）调节池：由钢筋混泥土构建，尺寸为21.5m*19.0m*3.0m，位于整个污水处理站的中央，可以调节进、出水流量，保证不受污水高峰流量或浓度变化而带来的影响。（3）脱氧池：污水经调节池预处理后直接进入生化反应池中的脱氧池，硝化菌在该池中利用污水中的大分子（主要是蛋白质）有机物进行硝化反应降解为小分子（主要是硝酸盐）。同时，将污水中磷元素释放出来。（4）缺氧池：在缺氧池中，从脱氧池出来的硝酸盐与该池中的反硝化菌进行反硝化脱氮，把硝酸盐变为氮气或者一氧化氮排到大气中。同时，释放少量的磷元素。（5）好氧池：在好氧池中，聚磷菌大量吸收污水中的溶解性磷以聚磷酸盐的形式储存在体内，达到去除磷元素的目的。（6）污泥池：由钢筋混泥土浇灌而成，尺寸为4.0mX4.0mX5.0m，位于半地下，储存污水经处理后产生的污泥。（7）终水储蓄池：由钢筋混泥土构建，尺寸为8.7mX6.8mX3.3m，位于地下，储存处理后的水。（8）相关配套设备：主要包括污水提升泵、潜水搅拌机、潜水回流泵、过滤泵、罗茨风机、加药泵以及现场各种传感器组成，这些设备配合各种池子组成完成整个污水处理过程。

3.2传感器设备

在系统粗、细格栅的地方各装一台超声波液位差计，用于测量格栅前后对应的液位差，为了更清晰地知道格栅的是否阻塞，并把该数据提交到PLC控制器，实施分析和精准计算。一旦液位差比开始设置的数字大了，就会给格栅发出一个运行讯号，及时清理垃圾，令过水环节一直处在常规状态，同时防止设置过度损毁。为实现自动控制进水提升泵的目标，在进水泵井地方装上2台超声波液位计，为完成对其水位的实时获取，并借助在线传送的方法提交到PLC控制器，实施相应的系统分析。在测量值开启相应的控制程序基础上，实现对提高泵目前运行组合的自动化控制。这样操作，能通过考虑厂外来水量的精准数值，用实时、规范地调节整泵工作情况，即能处理装置过度问题，又能减少大量人力资源。

3.3系统硬件实现

（1）上位监控设备：选择台湾研华公司工业控制计算机IPC-610H，该工控机配置奔腾核E5300（主频3.4G）的CPU，4GB内存，500G硬盘，带有RS-232C标准通讯接口及打印机并行口。该设备可以方便的与下位机通讯，实现了数据采集与监控。上位监控人机界面选择25寸SAMSUNG液晶显示器。（2）程序控制：该PLC控制系统由1套PLC组成，系统均选用德国西门子公司S7-300系列PLC（CPU315-2DP）。该系列PLC具有模拟量输入和输出、数字量输入和输出功能，具有丰富的指令，能很好满足控制系统需要。CPU315-2DP模块完成罗茨风机、过滤泵、消毒加药泵及加药搅拌风机的启停控制、状态检测功能。7个SM321模块完成了泄水器、污水提升泵、潜水搅拌机、潜水回流泵、污泥泵、屋顶风机等设备状态检测功能。3个SM322模块完成泄水器、污水提升泵潜水搅拌机、潜水回流泵污泥泵、屋顶风机等设备的控制功能。3个SM331模块完成氧池流量、液位、氨氮浓度、COD浓度、溶氧浓度以及调节池、终水储蓄池液位工艺参数检测功能。2个SM321模块通过变频器完成控制罗茨风机、潜水回流泵转速的功能。（3）溶氧浓度控制：脱氧池、缺氧池和好氧池的溶氧浓度都采用PID调节仪和PLC分别作为调节器的主从双机冗余控制模式（3个控制回路），PID调节仪作为主系统控制器，PLC作为是从系统控制器；当主系统正常工作时，从系统处于热备状态，一旦主系统出现故障，从系统立刻代替主系统工作，并由热备状态转入运行状态，当主系统恢复正常后，从系统自动退出运行状态返回热备状态，这样就大大提高了该控制回路的稳定性和可靠性。

4结束语

随着我国社会经济的发展，对于污水处理越来越重视。通过应用自动化控制系统，可以有效提升污水处理的质量，大幅降低有害物质的排放，提升企业的经济效益。同时，由于大量的高新技术的应用，全面提升了工艺设备的应用，推动了行业发展，也促进了地区科学技术的进步，创造了一定的社会经济效益。

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