浅谈自动控制系统在污水处理厂中的应用及组成

浅谈自动控制系统在污水处理厂中的应用及组成

谢广德

（南京高科水务有限公司，江苏南京210000）

摘要：水资源在全球的地位不言而喻，但是由于人们生活水平的不断提高和城市化、工业化的急速发展，导致以水资源为代表的各类必需资源都受到了一定程度上的污染，众多污水和废水未经严格的处理就私自排放，对环境产生了不可挽回的影响。为了保持经济社会的可持续发展，在污水处理过程中实现自动化，对污水处理工作具有明显的促进作用。

关键词：自动控制系统；污水处理；应用；组成

随着我国经济的迅速发展和国民经济水平的不断增长，工业污水和民用废水排水量与日俱增，水源环境污染问题日益严峻，它不仅对排放地区的土地造成了严重的污染，而且也给国家和政府的治理带来了极大的难度，很大程度上制约着当地社会经济的可持续发展。因此，将先进的自动化污水控制技术应用于污水处理问题上，以实现污水处理的低消耗、高质量提供了有效的技术手段，也减轻了国家治理难度，维护了经济社会的稳定可持续发展。

1.自动控制系统概述

自动控制系统是在无人控制和参与的情境下，使生产或其他过程按照预先程序化的设定进行的控制系统，在生产效率的提高上可以达到事半功倍的效果。自动控制理论最初出现在十九世纪，理论基础强大，随着科学技术的不断发展，自动控制系统技术已经深入到社会生活的各个方面，其精确度和稳定度也得到了很大程度上的提高，中国的自动控制系统自改革开放以来，工业自动控制系统装置制造行业的产量一直保持在年增长20%以上，在促进国民经济发展上起到了重要作用。

先进的自动控制系统应用于污水处理中，既能减轻政府和企业对于污水处理的经济成本压力，也具有良好的社会效益和经济效益，有利于污水处理厂的长远发展。传统的污水处理主要以人工处理为主，很大程度上依据于处理人的个人经验和技术，具有极大的不稳定性，导致污水处理常常会出现意料之外的问题，影响最终的处理效果。而无人参与的污水自动控制系统则可以从根本上避免低效率污水处理问题的产生，因此将自动控制系统引进污水处理厂是必不可少的。

自动控制系统主要包括硬件和软件，硬件的选择主要受软件效果的影响和制约，一般情况下自动控制系统中都有完备的软件系统，能够进行准确、便捷的操作，减少错误操作的概率，在控制过程中，专业操控人员还可以依据实际情况，对软件功能模块进行重新编程，也可将复杂的项目进行简化，将功能模块嵌入到复杂的项目中以优化系统的性能，提高实际操作的便捷性。

2.自动控制系统在污水处理厂中的应用

2.1控制污水的PH值

在自动控制系统处理污水时，如果污水酸性过高，即PH值过低，就会根据程序自动采取模仿人工的模糊控制的方式对污水的PH值进行检测，再自动录入PH值和检测误差及错误率，当系统检测确认污水呈酸性时，会打开碱液阀门，根据污水酸性的实际情况，有效的控制碱液阀门的开放时间。相应地，污水自动控制系统还会根据污水PH值，绘制出PH值曲线，并进行非线性增益补偿，能在PH静态变化得到相应的补偿后，建立起完备的非线性控制模型，进而实行闭环的处理方法以准确地控制污水的PH值，维持平衡。另外，在自动控制系统进行污水处理的过程中，系统会将污水注入PH值控制器的内部，从而准确地测量出污水正时滞放大因子，随后与转换正时的延迟模型相结合，最终计算出污水处理进程中的滞后时间。

2.2远程在线监控

自动控制系统的在线监控功能能够将工作流程以及出现的问题以动态的形式出现在计算机屏幕之上，并且在必要时还可以人为地通过键盘、鼠标等实际操作干预系统的运行状态。通过自动控制系统可以进行实时监控并有效地采集现场数据，并且分析现场数据动态性能和变化趋势，与原本的预设参数进行对比，再自动调整系统的实际运行，保证现场水质数据保持在预设参数所要求的范围之内。

2.3控制曝气池

保持曝气池溶解氧处于一定浓度,是污水处理过程控制的关键任务之一。自动控制系统在控制曝气池方面上会将池内部经过活性驯化的污泥和污水进行混合，保障污水中的有机物充分发生降解反应，以特殊的方式吸附在细胞上，当污泥和污水的氧化反应有效发生之后，曝气池内部的好氧成分也会随之逐步增加，污水中的微生物也会相应的变成好氧代谢，以保证微生物的良好状态。随后，由于曝气过量会使能耗增高,增加运行的成本，而曝气不足则会使溶解氧含量降低，不利于水中微生物的生长，对此，系统对于曝气池的处理方式会类似于对PH值的处理，系统会估量氧气的浓度变化情况，与模糊控制系统结合之后，制定出合理的控制数据，建成动态的数字模型，以有效的控制曝气量，使运行成本控制在合理的范围之内。通过自动控制系统的内部优化，结合实际情况形成特定的曝气过程。

3.自动控制系统在污水处理厂中的组成

3.1中央控制室

中央控制室主要包括工控计算机、不间断的供电电源、网络在线控制设备、工业电视监控系统等，中央控制室的功能主要是接收现场控制分站传送的各阶段参数及设备工作状态,工艺管理人员则按工艺要求，通过工控计算机对系统发出控制指令。

3.2PLC控制技术

PLC控制技术是可编程控制器技术，是基于计算机技术的基础上形成的一种工业控制技术，主要功能是改良传统的继电器控制系统，具有运行可靠和抗干扰能力强的特点。在污水处理过程中，PLC技术经常以以太网将多台PLC设备器进行连接从而形成一套完整的控制系统。大多数的污水处理厂都会将总控室和现场控制站相连接，以实现污水的自动化处理。

3.3现场实际监测

现场监测仪表是污水处理厂自动控制系统的重要组成部分，在系统运行过程中执行测量、监视、显示等功能，是工艺运行环节关键数据的自动化智能仪表，也是最基础的数据采集来源。通常监测仪表主要由三部分组成，即传感器、变送器和显示器，三者有机结合，不仅在污水处理中，不仅可以监测水位和温度等，还可以监测COD等水质参数，作用重大。

结束语

综上所述，本文主要概括了自动控制系统的概念和在污水处理上的价值，重点论述了自动控制系统在污水处理厂中的应用和组成，针对当前水资源污染的问题提出了有效的解决方法。运用自动控制系统能够将复杂的污水处理流程变得简单可行，降低人为不稳定因素的干扰，极大地提高污水处理的工作质量和效率，因此自动控制系统必将在污水处理行业逐步得到广泛的应用。

参考文献

[1]赵克兰霞.污水处理厂污泥处理自动控制系统的设计与应用[J].中国设备工程,2018(17):118-119.

[2]赵亚琨.浅谈自动控制系统在污水处理厂中的应用及组成[J].山东工业技术,2018(09):93.

[3]张亮.污水处理过程中有关自动控制方面的探讨[J].时代农机,2017,44(12):74.

[4]刘洋,李爽.污水处理厂自动控制系统设计的研究[J].南方农机,2017,48(21):122+124.