污水處理自動化控制系統(tǒng)課件

1、序 言 隨著國內(nèi)外對生態(tài)環(huán)境的日益重視，水處理事業(yè)也得到了蓬勃的發(fā)展，那么國內(nèi)外水處理自動化水平處于怎樣的狀況呢？首先，歐洲幾十萬噸的污水處理廠僅僅只要幾個人管理，幾乎達(dá)到無人職守狀態(tài)，設(shè)備故障信息發(fā)到手機(jī)，運(yùn)行狀態(tài)一目了然。大大小小的污水處理廠比比皆是。我國的水處理事業(yè)也得到了政府的重視，不斷加大對水處理的投資力度，到目前回止，已有建有一千多座污水處理廠，幾十到一百萬噸污水廠的都有，作為常州大通水務(wù)有限公司武進(jìn)城區(qū)污水處理廠是國內(nèi)最早建立的污水廠之一，從歐洲荷蘭DHV引進(jìn)先進(jìn)的工藝，西門子技術(shù)，自動化水平同樣達(dá)到國際先進(jìn)水平。工程概況工程概況 常州大通水務(wù)有限公司武進(jìn)城區(qū)污水處理廠是治理太湖

2、流域水污染的重要項(xiàng)目之一，是利用國外資金貸款的污水處理項(xiàng)目工程，工藝采用二級生化處理，該項(xiàng)目設(shè)計規(guī)模8萬噸/日，實(shí)施過程中分二步方針走，一期先上4萬噸/日，二期8萬噸/日，工程總投資為1.24億人民幣，廠區(qū)占地面積6.5公頃，采用Carrousel2000氧化溝工藝，主要設(shè)備和儀表利用荷蘭政府貸款(430萬美元，因該項(xiàng)目為環(huán)保項(xiàng)目，得到荷蘭政府的支持，因此還不包括40%的贈款)，通過DHV公司引進(jìn)，并于2002年3月一期工程全面投入運(yùn)行。 城區(qū)廠污水處理工藝流程自動化控制系統(tǒng)分類 小型自動化控制系統(tǒng)，日處理40000噸以下，控制相對簡單一點(diǎn)，常用控制器西門子S7-200，300系列,施耐特Pr

3、emium系列,松下FP系列，三菱FX系列。 中型自動化控制系統(tǒng)，日處理40000噸300000噸污水，控制復(fù)雜一點(diǎn)，常用控制器西門子S7-300，400系列,施耐特Premium,Quantum系列。 大型自動化控制系統(tǒng)，日處理300000噸污水以上，控制復(fù)雜,控制器西門子S7-400系列,施耐特Quantum系列。西門子S7-300 PLC控制器施耐特Premium PLC控制器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 在PC基礎(chǔ)上的操作員監(jiān)控系統(tǒng)近年來的發(fā)展，絕大部分采用基于DCS過程控制系統(tǒng)解決方案。武進(jìn)城區(qū)污水處理廠采用SIEMENS的SCADA采集系統(tǒng)。其優(yōu)點(diǎn)是基于生產(chǎn)過程的集中控制和監(jiān)視，集散過程的采集系統(tǒng)

4、，所謂集散控制即分布式采集，統(tǒng)一PLC處理，最后傳輸?shù)缴衔粰C(jī)實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話的系統(tǒng)。 上位機(jī)采用WINCC視窗控制中心，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對話，包括數(shù)據(jù)處理、方式控制，指令下達(dá)，報表生成等一系列控制。常規(guī)水處理工廠控制結(jié)構(gòu)圖城區(qū)廠過程控制結(jié)構(gòu)圖城區(qū)廠過程控制結(jié)構(gòu)圖控制系統(tǒng)組成控制系統(tǒng)組成 污水處理控制系統(tǒng)分為二個部分，一部分為水線處理系統(tǒng)，按二級生化處理要求，在選擇/厭氧池除磷脫氮；在氧化溝通過溶解氧對表曝機(jī)的控制，去除BOD/COD大部分有害物質(zhì)，ORP氧化還原電位的測量控制設(shè)備進(jìn)行硝化/反硝化作用；最后由二沉池泥水分離；另一部分為泥線處理系統(tǒng)，通過剩余污泥泵將泥漿輸送到脫水機(jī)房，和加藥系統(tǒng)混合后脫水出泥

5、。 S7-400 PLC控制器（水區(qū)）控制系統(tǒng)特點(diǎn) 全廠由中控室的兩臺計算機(jī)作為服務(wù)器/客戶機(jī)，采用冗余控制方式采集測量管理，服務(wù)器必須經(jīng)常在線，確定系統(tǒng)后，兩臺被配置成獨(dú)立系統(tǒng)，在此配置后，哪臺在線就無關(guān)緊要了，現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)（包括智能馬達(dá)控制器Simocode及變頻馬達(dá)控制器Simovert信號）通過PLC采集，由高速數(shù)據(jù)總線PROFIBUS（Process Fieldbus的縮寫）傳輸中控室服務(wù)器，集中進(jìn)行監(jiān)視和管理。同樣中控室主機(jī)指令也通過高速數(shù)據(jù)總線PROFIBUS下傳PLC，經(jīng)PLC管理將指令傳輸?shù)今R達(dá)控制器Simocode和變頻器Simovert設(shè)備，同時將數(shù)據(jù)傳到中控制由遠(yuǎn)程I/

6、O模塊ET200M控制的MIMIC面板上，信號燈顯示全廠的概貌。中 控 室 整個系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大而分散。根據(jù)低壓配電室控制中心（也稱馬達(dá)控制中心MCC)及現(xiàn)場采集點(diǎn)的實(shí)際布局，設(shè)置多個站點(diǎn)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信的方便性和可靠性很高。 受控設(shè)備多，最多可有31個站點(diǎn)，并且存在緊密的聯(lián)鎖關(guān)系。如水泵啟/停必須根據(jù)水泵房液位、電動閥門狀態(tài)信號控制水泵輪流啟/停，而水泵又同細(xì)格柵、砂水分離器、鼓風(fēng)機(jī)又有聯(lián)動關(guān)系，控制器易于實(shí)現(xiàn)此類問題。 測量和控制參數(shù)多。氧化溝內(nèi)回流泵變頻器的速度依賴進(jìn)水流量和ORP氧化還原電位等來調(diào)節(jié)。馬達(dá)控制中心（MCC） 控制算法較復(fù)雜。 為了能達(dá)到良好的處理效果，特別氧化溝溶解氧含量對定

7、速和變頻表曝機(jī)的控制，此類控制須采用PID控制算法及其它先進(jìn)的控制算法，因此算法復(fù)雜性大，這對控制器的數(shù)據(jù)處理要求較高。 PID控制算法圖如下系統(tǒng)工藝流程單元控制粗格柵控制系統(tǒng)泵房控制系統(tǒng)細(xì)格柵控制系統(tǒng)選擇厭氧池控制系統(tǒng)氧化溝控制系統(tǒng)二沉池系統(tǒng)回流污泥控制系統(tǒng)脫泥控制系統(tǒng)粗格柵控制系統(tǒng) 控制方式現(xiàn)場手動、停和遠(yuǎn)程控制 現(xiàn)場手動-即現(xiàn)場人工控制設(shè)備運(yùn)行，出于安全考慮，屬于最高優(yōu)先級，便于觀察和維修。 遠(yuǎn)程控制-超聲波液位差控制格柵運(yùn)行打撈垃圾，同時設(shè)定時間間隔一般2小時運(yùn)行一次，必要時中控室將控制方式切換至手動，由中控手動開啟運(yùn)行，并可實(shí)現(xiàn)壓榨機(jī)聯(lián)動控制。泵房控制系統(tǒng) 泵房有五臺干式抽水泵，有現(xiàn)

8、場手動、停和遠(yuǎn)控，同樣現(xiàn)場手動最高優(yōu)先級。遠(yuǎn)控由水線PLC控制，超聲波液位計采集液位數(shù)據(jù)，當(dāng)水位到一定程度如80%，開啟一臺泵，當(dāng)水位繼續(xù)上漲，到90%，開啟兩臺泵，95%三臺泵，最多開啟三臺泵防溢流，水位下降65%關(guān)一臺泵，60%兩臺，50%三臺，最低水位可設(shè)置硬件保護(hù)。水泵輪流循環(huán)啟動，每十小時切換。當(dāng)然根據(jù)需要也可設(shè)置備用方式啟動，即按次序啟動。超高水位可設(shè)置硬件報警系統(tǒng)。細(xì)格柵控制系統(tǒng) 現(xiàn)場手動、停和遠(yuǎn)控，同樣現(xiàn)場手動最高優(yōu)先級。 超聲波液位差控制格柵運(yùn)行打撈垃圾，同時設(shè)定時間間隔一般2小時運(yùn)行一次，必要時中控室將控制方式切換至手動，由中控手動開啟運(yùn)行，并可實(shí)現(xiàn)進(jìn)水泵水泵、壓榨機(jī)聯(lián)動控

9、制。選擇厭氧池控制系統(tǒng) 現(xiàn)場手動、停和遠(yuǎn)控，同樣現(xiàn)場手動最高優(yōu)先級。 選擇厭氧池除磷脫氮，當(dāng)有進(jìn)水達(dá)到一定流量時開啟攪拌器運(yùn)行。氧化溝控制系統(tǒng) 氧化溝控制系統(tǒng)Carrousel2000型，主要設(shè)備表曝機(jī)和推流器、內(nèi)回流泵。由手動、停和遠(yuǎn)控組成，水線PLC控制，同樣現(xiàn)場手動最高優(yōu)先級。 DO溶解氧是生化處理的關(guān)鍵，特別是對BOD 因?yàn)镈O溶解氧控制兩臺表曝機(jī)，一用一備。一臺DO儀，兩臺表曝機(jī)為一組，當(dāng)DO溶解氧降到一定程度時開啟變頻表曝機(jī)，如無法達(dá)到要求時開啟第二臺，同樣過高可停止兩臺表曝機(jī)，通過控制表曝機(jī)對污水的充氧，以達(dá)到處理污水的目的。 ORP氧化還原電位儀，控制變頻內(nèi)回流泵，即控制反硝化

10、反映，當(dāng)電位過低時，控制變頻內(nèi)回流泵流量，達(dá)到去除硝酸鹽的目的，ORP電位一般大于-300mV為宜。負(fù)二百左右比較合適。 推流器推動氧化溝水流，可與表曝機(jī)聯(lián)鎖，互為開啟以達(dá)到節(jié)能效果。二沉池系統(tǒng) 二沉池系統(tǒng)控制相對簡單，只需現(xiàn)場手動和遠(yuǎn)程手動就行，因?yàn)槎脸叵到y(tǒng)平時工作在運(yùn)行狀態(tài)。回流污泥控制系統(tǒng) 一臺變頻的，一臺定速，回流到選擇厭氧池，通過進(jìn)水量控制回流量，達(dá)到除磷脫氮的目的。脫泥控制系統(tǒng) 由泥線PLC控制脫泥機(jī)運(yùn)行。可自動和手動控制。可根據(jù)壓力狀況自動或手動啟動脫泥機(jī)。 加藥系統(tǒng)按照需要的配方和程序設(shè)定順序自動配置，藥劑進(jìn)入脫泥系統(tǒng)，污泥脫水后外運(yùn)或焚燒。結(jié)束語 隨著國內(nèi)大中小型污水處理廠的投入使用，國際自動化水平的不斷提高，采用過程總線已成為現(xiàn)場控制的主流，相繼出現(xiàn)了各種各樣的總線，如MODBUS、CANOPEN、FIPIO總線，而本廠基于PROFIBUS總線的PLC-SCADA系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)性好、可靠性