多功能蜂窩斜管填料生產廠家如何提升污水廠的自動控制系統作用

　　多功能蜂窩斜管填料生產廠家如何提升污水廠的自動控制系統作用

　　多功能蜂窩斜管填料廠家如何提升污水廠的自動控制系統作用。 污水廠的自控系統在各個廠內起到的作用可以說是參差不齊，自動控制系統在很多行業中對生產起到非常重要的控制作用，對解放員工的工作量，替代人做一些重復性的細節工作都有很重要的作用。但是在污水廠內，受到污水廠自身的一些工況因素，很多污水廠的自控系統沒有工藝控制作用，有相當大的一部分污水廠自控系統處于僅僅記錄一些儀表數據的情況，還有的甚至只是有個畫面，數據記錄也不完善。這樣的自控系統對污水廠的精細化管理很難起到相應的作用，如何在計算機技術長足發展的今天提升污水廠的自動控制系統的作用，從而改善和優化污水廠的工藝的過程控制?

　　污水廠的自控系統在各個廠內起到的作用可以說是參差不齊，自動控制系統在很多行業中對生產起到非常重要的控制作用，對解放員工的工作量，替代人做一些重復性的細節工作都有很重要的作用。但是在污水廠內，受到污水廠自身的一些工況因素，很多污水廠的自控系統沒有工藝控制作用，有相當大的一部分污水廠自控系統處于僅僅記錄一些儀表數據的情況，還有的甚至只是有個畫面，數據記錄也不完善。這樣的自控系統對污水廠的精細化管理很難起到相應的作用，如何在計算機技術長足發展的今天提升污水廠的自動控制系統的作用，從而改善和優化污水廠的工藝的過程控制?

　　首先來分析污水廠的自控系統為什么存在這些不足。

　　污水廠自控系統的移植于工業自動化，在工業化生產中，大部分生產流程來自于人類工作的模擬和強化，這些模擬的流程是可以通過不同的指標來進行約束和控制的，這就是工業化生產中自控系統的長項，它利用這些設置好的邊界控制因素，對生產流程進行規范化的運行，替代了人類在進行大量重復性的工作可能因為疲勞而產生的誤差，很大程度上消除了產品的不合格率。生產環節中的各類因素精準可控，大量的重復性工況，使工業自動化在工業生產中越來越發揮其重要作用。

　　對于污水廠來說，核心的處理環節是生物處理環節，利用微生物進行的工藝運行，不再是冷冰冰的機器指令能夠很好的控制的，對于微生物這種具有生命活性的處理工藝中很多參與控制的因素，如果僅僅依靠因素本身的數據變化來判斷對生物體的影響就會發現和預期不一樣，因為微生物本身的生存活動能力是沒有辦法用數據來界定的。核心處理工藝的不確定性，造成了自控程序設計困難，很多自控系統都有意的回避對污水處理核心工藝區生化段這方面的控制，對于污水廠用戶來說，核心區的自控實現是減少自身工作量的主要內容，如果沒有核心處理流程的自動控制，這樣的系統也就沒有多少關注度了。

　　除去核心工藝區的計算模型建立的困難性以外，還有就是自動化人員和污水廠的工藝技術人員交流不夠。污水廠內其實有很多是可以實現自動控制的，但是這些自動控制有著鮮明的污水廠運行特色，需要污水廠運維技術人員提出合理的控制模式，自控程序編寫人員將這些控制模式轉化成算法，最終通過自控系統來實現。在實際中，很多污水廠工藝技術人員忽略自控系統的編制中工藝技術人員的技術引導，只是一味的認為自控人員就應該把自己所想要的自動控制環節都羅列出來。但是自控人員其實并不是很懂工藝運行，只能憑借自己在其他項目上的一些案例或者理解，編制進去。這種嫁接的自控系統往往在本廠的實際運行中作用和意義都不大，有些甚至完全不匹配，這樣的自控系統也使運行人員對自控系統失望，最終忽略了自控系統的實際應用。

　　還有一點需要注意的就是自控儀表的選配。污水廠的自控系統會采用大量的在線儀表進行數據的采集，采集周期可以達到1~10分鐘。這些數據和手工化驗數據相比，具有很強的時效性，連續性，對污水廠的工藝運行過程控制可以起到非常重要的作用。但在實際中，從初期檢測儀表設備的選配上，儀表安裝位置、安裝臺數都需要設計人員、運行工藝人員共同探討合理方案，在沒有充足的運行管理經驗的時候，這些儀表選配上就存在了初期的不足。而儀表設備的選擇也是非常重要的，現在市面上銷售的儀表，進口國產的儀表，魚龍混雜，在選購的同時，還有多方利益的權衡和照顧，這樣最終安裝到污水廠內的儀表早已走樣。曾經在某污水廠的曝氣池上看到某廠家的溶解氧儀在缺氧區檢測數值顯示10mg/L以上，這種儀表對生產究竟能起到那種作用，確實值得我們深思。

　　即使選擇了良好的儀表，在污水廠內后期對儀表的運維也是非常重要的。污水廠的檢測儀表大部分是具有分析功能的，需要直接和污水進行接觸，污水水質本身的復雜性，以及處理流程中大量聚集的微生物，都極易污染儀表的浸沒探頭，造成探頭檢測數據的失真，最終影響工藝人員的判斷。污水廠對自控儀表探頭的維護一方面缺乏足夠的儀表專業人員，一方面沒有規范的運維體系，使儀表探頭不敢和不會維護，導致儀表探頭從安裝到報廢基本無人問津，等無法使用需要更換時，發現更換費用極高，又考慮到儀表產生的日常數據關注度不夠，對生產的作用不大，就不再愿意繼續投入，最終使儀表體系成為擺設，失去儀表數據的自控系統更失去了基本的數據收集能力，沒有數據的支持，控制更是空中樓閣。這樣的管理使污水廠的自控系統最終淪為參觀的花架子。

　　列舉了這么多的污水廠自控系統的不足，并不是要說明污水廠不需要采用自控系統，而是說污水廠的自控系統還存在很大的改進和提升空間，特別是污水廠對水質的嚴格要求，使污水廠需要更精準的進行過程控制，精準的過程控制需要更密集的數據采集，實時細微的工藝參數的調整，不間斷的過程監控，這些依靠人的能力是極易出錯，也容易被忽略的。同時計算技術的長足發展，AI的自我學習功能，解決了之前核心工藝區的微生物環境因子的數據描述界限的人為給定的不足，通過大數據的不斷學習，AI是可以模擬出微生物的最佳生存曲線的，利用AI的自我學習和模擬，最終大幅度的提升污水廠的工藝管理水平和力度也將會是未來污水廠自控系統的發展和提升方面。

　　對于污水廠來說，引入合理的自控系統能夠提升工藝管理的精度，降低運行員工的勞動強度上都有很廣泛的應用，但是很多自控系統的設計和應用層面存在一些脫節，設計人員對污水廠的實際應用的認知不足，不知道如何把自動控制的優勢應用到實際工藝管理中，導致自控系統的實際應用的效果并不是很好。在這一篇中，將從污水廠的實際工藝應用來探討污水廠的自控系統的布局和設計思路。

　　自動控制系統相對于人工管理來說，具有非常多的優勢，在污水廠中，如何提升自控系統的應用范圍，這需要污水廠的工藝工程師和自控工程師之間的深度交流，圍繞具體每一個污水廠提出不同的控制要求，來實現自控運行。

　　我們以預處理段的自動控制系統來和大家簡單說明下自控系統和工藝運行的結合，預處理段的工藝運行主要是以污水提升到一定的高度，同時去除污水中的固體懸浮物為主要運行目標的，在這樣的運行目標下，自動控制系統應該如何更好的提升運行管理呢?下面分別就這兩點和大家共同探討一下：

　　(一)污水提升。我們先來分析下污水提升過程的一些特點。城鎮污水的水量受到居民生活習慣的影響較大，水量呈現周期的波動性變化，這種變化反映到污水廠內就是在污水提升泵坑內的液位在不斷的周期性的變化中，這就是污水提升泵的運行特點;其次污水提升是把城市污水從深埋在地下的管網提升到一定高度，從而使污水在廠內流程是一個重力流的過程，由于對污水增加了勢能，在污水廠的運行中，這個過程是一個高能耗的過程。

　　在確定這兩點以后，自控系統的設計就要圍繞這兩點進行，首先是要考慮污水提升泵的運行特點，水量不會恒定，但是需要確定一個恒定的量來實現水泵的自動運行，那就是恒定的液位，一般來說，污水廠承擔城市排水管網內的污水提升排放的重要功能，污水廠需要保持恒定的低液位才能使城市管網內的污水不至于淤積溢出路面，因此在污水提升泵的控制設計思路上，首先確定的就是恒液位運行的自動控制系統，也就是自控工程師所說的定值控制，也就是通過計算機內設定的界限數值來控制水泵的啟停運行等，使污水提升泵內的液位總保持在一定的數值上，整體思路相對來說是一個較為簡單的控制。但是結合到運行實際，我們需要考慮的設計問題就更多一些，分別是：

　　(1)液位的檢測，在污水提升泵坑內設置檢測液位的儀表，并把檢測數值傳輸到控制單元中，從而進行下一步的控制，因此檢測儀表的選擇非常重要。這里還要考慮污水提升泵坑一般在粗格柵后，部分細小的浮渣沒有經過細格柵攔截，系統內的工藝排泥溢流等會回到污水提升泵內，這些都會導致普通的超聲波液位計的檢測結果失真，從而對恒液位的檢測失去基準數據。選擇合理的位置，選擇合理的檢測儀表，定期的巡檢是實現污水提升控制的前提。

　　(2)水泵的組合運行。一般來說污水廠會設置多臺水泵，一方面考慮水泵的熱備，一方面可以進行流量的組合搭配，實現更多的控制，如果設置了變頻的控制，對流量的控制就更精準了。一般將水泵的額定流量、實測流量等參數輸入到自控系統中后，設置合理的算法，可以根據泵坑內的液位來進行不同的組合，根據變頻和工頻的設置，可以組合出多種控制方式，最終實現泵坑內的液位恒位控制。由于水泵的電機功率較高，頻繁的啟動會造成水泵的損壞，因此一般會在恒定液位前后進行延展一定的液位，也就是設置報警液位、啟動液位、停泵液位等，把水泵的控制區間放大，同時還要增加水泵的啟動、停止的延時，從而減少水泵頻繁啟動的幾率，減少水泵損壞。

　　(3)能耗的控制。污水提升泵是污水廠內主要耗能設備之一，每一臺水泵在無論長時間運行、頻繁啟動都會消耗大量的電能，為了實現能耗的有效控制，依靠運行人員不停的開關水泵是實現不了的，這些精細的調控就需要自控系統來實現。水泵在出廠前會針對污水廠要求的提升水量，提升高度來設計葉輪和高效的運行曲線，在高效運行曲線中運行的水泵是能耗最為節省的。在自控系統的設計中，通過對泵房液位和出水管固定液位之間的差值可以計算出提升高度，根據水泵后的流量計可以得出水泵的提升量，然后將這兩個數值和水泵的高效段進行比對，通過增加或減少水泵的運行臺數來實現水泵的高效段的運行，從而有效的降低能耗。

　　(4)提升水泵的防護。很多水泵在出廠前都會內置一些探頭等，比如水泵內腔進水，油室進水、軸溫過高等，這些探頭會傳輸出電信號，反映到水泵控制柜中的控制PLC中，自動控制系統也要講這些保護信號進行收集并在控制界面上實時顯示并產生報警，提醒運行人員注意，并及時采取措施。同時潛污泵有最低運行液位，以保證潛水泵的電機全部在水下運行，因此低于保護液位也是要作為水泵報警因素。在泵房的控制液位的運行過程中，水泵的運行流量嚴重偏離HQ(揚程流量)曲線的流量值時，也要進行報警，可能會因為水泵葉輪脫落，電機缺相等機械故障，需要運行人員及時采取措施進行管理。

　　對于污水提升泵來說，建設一個較為完整自動控制系統，需要了解和解決的工藝問題主要是上述這些問題，當然除了這些問題還有別的一些相關的內容，比如自控系統還可以結合設備的運維保養，通過運行時間的統計，在設定的檢修時間內，通過強提醒等方式將設備保養實施起來等。

　　當把這些問題都考慮全面以后，對于自控工程師就要分析這些用戶的需求，結合污水廠的實際工況，設計合理的算法程序來滿足污水廠用戶要求，只有通過對工藝內容詳盡的分析，才能實現污水廠的自控系統和污水的實際運行合理的結合，最終實現污水廠的優化控制。

　　預處理段不僅僅是提升水泵的污水提升，還有就是把污水中的懸浮物、懸浮固體顆粒等排出系統，避免這些難生物降解的雜質和無機物對生物池內的微生物的生物作用造成影響。這些處理過程主要是物理處理過程，自動控制的監測點也以物位測量為主，控制以設備的啟停控制為主。

　　首先是格柵，預處理的格柵根據后續工藝的不同，采用的格柵類型也有不同的種類，有間距在10~25mm的粗格柵，6~8mm的細格柵，5mm以下的精細格柵等，這些格柵的對不同大小的懸浮雜質進行攔截清除，在日常運行中，主要是根據進水中雜質的多少來調整運行，一般較為常見的控制是采用時間控制和液位差控制兩種模式，時間控制是設定在一定的時間內運行多長時間的控制方式，一般一個小時運行5分鐘到10分鐘，這個可以根據實際進水中的雜質多少來確定具體的運行時間。這種控制方式，在進水水量水質比較穩定的情況下較多采用，能夠避免長時間無雜物的運行對設備的損耗，以及對電力的消耗，但是在遇到雨污合流造成暴雨期間攜帶大量雜物的雨水進入時，短期內雜質迅速增多，定時運行的控制可能還未能啟動，這樣就會很快造成格柵前液位過高，甚至溢出格柵地面的情況。因此在格柵控制中還有一種就是液位差控制，根據柵前柵后設置的液位差計，通過柵前柵后的液位差到達一定的數值后啟動格柵，就能避免這種定時控制帶來的問題。或者簡單的只設置柵前液位，然后根據設計水位來確定格柵前液位到達什么高度就啟動格柵運行。

　　在實際運行的污水廠中，這兩種控制都有采用，如果從確保運行的角度來說，可以通過設置不同的優先級來啟動不同的控制模式，日常運行期間主要以時間控制為主，在液位差或者柵前液位達到設定值后，優先啟用液位控制，這樣就能通過自動控制格柵有效的應對進水中變化的雜質情況，真正把自動控制系統的作用發揮出來。

　　在這里還要考慮一種引申的情況，現在MBR膜工藝的越來越多的應用，多數污水廠使用膜格柵，也就是間隙1mm左右的格柵來去除雜質，這種格柵需要反沖洗水來進行反沖洗，反沖洗水泵的啟動也應納入到格柵的自動控制系統中，同理格柵配套的柵渣傳輸和壓榨裝置也需要自控連鎖運行。。

　　除去根據時間和液位來控制的方式以外，還可以根據泵房液位高低來控制格柵的運行，泵房液位越低，泵房內積存的浮渣都會被水泵抽升到格柵處，此時也需要格柵連續運行，反沖洗泵連續運行，因此在控制中也要結合泵房液位高低來進行校核或者優先啟動，在安全運行上可以增加更多保障。

　　預處理段除去格柵以外，還有就是沉砂池，沉砂池的運行受到池體設計，實際進水SS的影響，對沉砂池的效果發揮一直有很大的影響，其中很大一部分原因來自于操作人員不能及時針對進水水質的變化，沉砂池內沙礫堆積情況，出水的SS情況進行及時調整造成的，自控系統可以引入更多的監測點位，通過沉砂池進出水的SS變化來進行沉砂池運行的調整，加大或減少曝氣或者加快或減少旋流速度，定時或者根據沉砂池內泥位計啟動提砂裝置的運行等，通過改善沉砂池的運行控制來提升沉砂池的運行效果等。在一些工藝要求比較嚴格的情況下，沒有初沉池直接進入生物池的厭氧區的情況下，可以通過厭氧區的溶氧儀控制曝氣洗沙風機的定時運轉等。

　　總體來說，預處理段的設備的控制受到進水水質水量實時變化的影響較大，在實際的運行控制中，操作人員在巡視過程中容易忽視水質變化，沒有及時調整設備的運行，造成了預處理段的運行效果不佳，而自動控制系統通過24小時在線的監控方式，對水量、水質的變化實時進行監控，并通過合理的程序控制預處理段的設備穩定運行，將預處理段的工藝目標更全面的發揮出來，從而保證后續生物處理工藝的良好工況。

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