污水处理厂自控系统改造问题分析

李昌柏

摘要：传统的自动控制系统，是单纯开展污水处理厂设备的管理和控制，以远程操控方式，解决污水处理厂运行中存在的问题。但随着社会发展，污水中有害元素的增多，传统的管控方式已经无法满足现今需求。为此，就需要对自动控制系统加以改造和优化，在原有功能基础上，增设预警、报警功能，从而实现污水处理厂的自动化、智能化管控，提高污水处理效率。

关键词：污水处理厂;自控系统;改造问题

为控制污水污染，增大我国水资源利用率，污水处理厂有必要加大新技术、新材料、新系统的应用，对传统的自控系统予以改造升级，从而降低污水中有害物质的含量，削弱对环境的影响。本文就对污水处理厂中自控系统改造问题加以分析，提出了对应解决方案，以达到水资源保护目标。

1  自控系统

自控系统在污水处理厂中占据重要位置，一方面可实现对仪器设备运行情况及数据的监测和控制，另一方面可对工艺流程实行科学把控，加强污水处理高效性、可靠性，保护水环境。再者，自控系统可做好通信及信息资源共享，为各部门工作开展及方案调整提供充足依据，在保证工作质量的基础上，降低污水处理厂运营中能源的损耗，彰显智能化、自动化管控效果[1]。

2  自控系统现状

我国分布的污水处理厂多为中小型企业，在自控系统设置和应用上，多是通过PLC控制或中央控制室控制这两种模式实现的，但由于小型污水处理厂自身特点及所在区域环境的不同，自控系统配置也会存在差异性，系统设备运行也会随之发生改变，为相关管理和后期维护带来较大难度。部分污水处理厂因自控系统存在资金损耗、人力浪费问题，为污水处理厂带来较大经营压力。

另外，一些污水处理厂在前期设计和建设中，并未安装自控阀门，导致自控系统在启动和管理时需要借助人力，将自控系统从原来的自动化转变成半自动或手动化，不利于污水处理工作的顺利开展。

鉴于此，我国就有必要加大污水处理厂自控系统的研究改造力度，结合现存问题，采取科学有效的措施方案，提高自控系统运转效率，加强自动化、智能化管理，以改进污水处理质量，减少能源、成本的损耗，为企业发展贡献力量。

3  具体项目探讨

3.1 项目简介

某市中小型污水处理厂，按照现有的进出水指标要求，在处理过程中，有效剔除污水中含有的悬浮物、有机物、氮磷等杂质。为此，在实际设计中，采取A2/0+高效过滤池的处理工艺，该方式技术成熟度高、灵活性强、出水质量有保障，可满足现有的规范指标要求。在处理过程的监管中，直接采用PLC和WINCCV7.0监控软件。

3.2 自控系统运行现状

参照7年时间的运行数据可知，自控系统运行稳定性强、出现故障概率较低，能够有效改进出水水质。同时自控系统运行中，可对设备运行状态加以实时监督，维护信息数据收集可靠性，及时发现和解决故障问题，降低危险系數[2]。但随着时间的推移，一些外电网运行中的干扰，使得自控系统出现了一些故障，主要表现在如下几个方面：

首先，原有的CPU模块存储卡无法完成程序的在线下载。其次，控制室中的DI模块存在电流传输过大，电阻烧焦现象;滤池内的DI模块出现连接器损坏问题，无法正常使用。再次，滤池与预处理机房中的CPU模块在上电测试中无任何反应，检查发现，内部主板芯片烧毁。最后，加药加氯设备的工作状态无法上传到指定位置，无法做到实时监控和分析。

由于设备使用时间较长，一些设备已经无法做到动态联网处理，进而降低自控系统运行有效性。两处PLC控制站故障，无法调试恢复;部分仪表失去功能。由于污水处理厂生产技术和业务的改进，原系统已不能满足对整个生产过程和关键设备的实时全方位监控。综合上述原因，我公司决定对该市污水处理厂自控系统实施升级改造。

3.3 改造方案

3.3.1 基础改造

基础改造目的是解决系统故障，恢复功能效用。针对上文提到的一些故障问题，可采取以下处理方式：其一，PLC控制站故障。一方面可直接更换复合系统要求的CPU控制器，另一方面更换兼容性好、容量较大的内存卡。还可以通过更换DP通讯头90度出角的方式加以改善。

其二，加氯加药监控故障。人员可将加氯加药装置运行信息数据直接连接到滤池中的PLC站内，如果该PLC站有足够的预留I/O点，则可以直接增加。如果没有足够的预留I/O点，则增加相应模块。需要增加的信号点数为：DI：15，DO：5，AI：2。接入信号后，开展PLC编程及上位软件编程。

其三，中控室软件更新时，出现与环保部门联网问题，可将以往中控室中上位软件加以更新和优化，安装WINCC组态软件，以满足联网要求，加强信息传递的实时性，提高信息查询效率。

其四，部分功能无法使用问题。先对自控系统及相关软件进行全面检查和了解，找出存在的问题项，及导致功能无法发挥的原因，之后借助PLC控制编程系统完成软件系统的重新编制和处理，根据功能要求做好科学调试，恢复系统功能，加强自控效果。

3.3.2 系统优化

自控系统的调整工作是在满足功能需求，做好过程监控，保证出水水质的基础上开展的。根据目前发展需求，优化自控系统需做到以下几点：

首先，为维持进口水质分析仪表间的正常通讯，需要在PLC站内设置通讯模块，检测进出口水质的COD、氨氮参数，随时统计瞬时流量和累计流量，并上报环保局在线监测系统。

其次，由于该污水处理厂位于化工生产园区，为保障园区内污水的及时净化处理，改进出水量监测效率，特在厂外回用泵后的主管增加了一台电磁流量计，与进口水量对比分析[3]。

再次，系统内增加鼓风机风量和压力仪表设备，实现对鼓风机风力和压力变化参数的实时监测和掌握，获取的数据信息直接显示在界面上。

最后，增加污泥浓度，对排污浓度、排泥时间加以控制，改善淤泥处理效果。

加大信息化建设力度。

结合目前污水处理厂发展实况，在自控系统改造和优化中，应加大信息技术的融入，构建信息化管理平台，为信息信号传递、设备仪器监控提供可靠依据，确保自控系统功能的充分发挥。

一是借助信息技术开展电能管控。在信息技术作用下实现电力数据的实时获取，借助与现有系统间的通讯，了解不同阶段、不同车间电能使用情况，且利用信息平台，加快电能使用数据的查询和获取，为电能调度和管理提供依据，减少能源损耗。

二是成本分析。利用信息技术可对污水处理厂运行中支出的各项成本费用进行汇总和分析，了解费用支出情况，再借助与水量等信息的对比，找出是否存在超支问题，加以调整和优化，做好企业经济效益的科学把控。

三是数据仓库的构建。在信息技术支持下，可建立存管时间长，容量大的数据仓库，以此完成报表的快速制作和修改，通过不同形式的报表显示污水处理厂运行情况、损耗情况等，从而为系统优化及工作调整提供助力，提高污水处理效率。

4  结语

污水处理厂中自控系统改造虽然还存在一些问题有待解决，但随着先进技术的引进，结构的优化调整，现存问题将逐渐被解决，改善自控系统运行水平，促使其性能的充分发挥，以此改进污水处理质量，维护我国用水环境。

参考文献：

[1]胡颖.污水处理厂自动控制系统设计分析[J].数字技术与应用.2019（10）：22-23.

[2]安玲.自动化控制在污水处理厂的应用分析[J].信息记录材料.2020（09）：79-80.

[3]付腾飞，丁世刚.城镇污水处理厂工艺升级改造分析探讨[J].环境与发展.2019（04）：63-64.

（连云港市自来水有限责任公司，江苏 连云港 222000）