污水处理厂自动化控制系统及控制功能实现 6页

第四届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛论文集···倒抽比即

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污水处理厂自动化控制系统及控制功能实现

























































二北京市市政工程设计研究总院赵捷
























































一以北京市某污水处理厂为例一







































,摘要本文以北京市某污水处理厂的自控系统的设计为例简单介绍污水处理厂控制系统的配置和各个处理过程的控制功能需要及其实现。




































































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,、,关键词自控系统仪表监测控制功能污水处理,,







































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概述北京市某污水处理厂一期工程的处理能力是
万吨
日。她负担着北京市西郊的生活和工业污水处理,服务流域面积




。该项工程已于


月,并成为北京市第一座由外方年建成投产运营的污水处理厂。某,。污水处理厂设备采购使用的资金是世界银行贷款设备选择采用的是公开竞争性招标的方式某污水处理厂采用的是改良的


处理工艺,见下图


。鼓风机房加药间中水处理进进水粗格水泵细沉缺氧厌氧好氧缺氧好氧






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栅房格砂区区区区区二沉池栅池·集泥池图


工艺流程示意图



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\n节能·减排·安全·环保恙悲烹粤默烈黔熬溉蒸思黔黑庶鬓,。按照生产过程的需要我们设计了计算机监控系统和仪表系统某污水处理厂的计算机控制系统在现场部分采用的是可编程控制器、监控部分采用的是工业监,,控计算机两者通过采用光纤介质的工业以太环通讯网实现数据的通讯连接的监控及数据采集系统。按照工厂生产管理的需要,设置了通过服务器与生产控制系统连接的管理局域网。完整的系统构成如下图



图


计算机控制系统配置图

系统构成


计算机监控系统,某污水处理厂的计算机监控系统的主要上位工艺流程监控设备是两台工业监控
编程计算机位于中心控制室。某污水处理厂的中心控制室位于总变电室的二层,这不同于以往我们将中心控制,,,。室设置在综合管理楼的设计它的好处是使监控设备更靠近生产现场方便运行管理在中心控制,。室还设有一台电气系统监控计算机它通过网络集线器与工艺流程监控计算机实现数据通讯连接除监控计算机,,以外在中心控制室还设有动态马赛克模拟盘模拟盘的动态显示通过一套可编程控制器驱动。为方便,,工厂的运行管理在综合办公楼内设置了一套管理局域网带有一台数据服务器和十台终端。管理局域网通过集线器和上位监控系统实现数据的共享。管理局域网上的终端上可以显示工,,、艺处理过程的测量数据化验室测量数据以及工厂管理的信息它使得生产运行和管理更加有针对性和高效。,
下位控制设备使用的是可编程控制器位于各个现场控制站中主要的现场控制站
简称
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有五套



分别位于进水泵房鼓风机房脱水机房分配电室和总变电室,
各个现场控制站负责的区域分别是如下

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中央控制室、、、、




进水渠道进水泵房除砂设施热泵系统中水系统




鼓风机房、、



脱水机房出水加氯系统
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!曝气池污泥泵房沉淀池,在现场控制,,除负责采集相应区域的信号和控制设备以外站还带有现场显示装置通过该装置现场操作人,员可以观察本区域工艺过程的情况一定级别的工程师还可以修改该区域工艺流程的设定参数。,这些子控制其中有的现场控制站还连接有由设备成套提供的就地控制站站以现场总线的通讯方式与现场控制站实现通讯连接。,,由上述系统配置图中可以看出进水泵房现场控制站连接有五台就地控制站鼓风机房现场控,。:制站连接有一台而脱水机房现场控制站连接有两台每个就地控制站负责的区域如下就地控制oealControlStation)站(L.LCSll:除砂系统.LCS12:中水回用系统.LCS13:热泵系统1.LCS14:热泵系统2.LCS15:粗格栅系统.LCs21:1#一3#鼓风机.LCS30:污泥脱水系统(包括LCs31~LCS34脱水机控制站).LCS34:加氯系统整个计算机控制系,:、、统的输入输出点数为一210个包括开关量输入开关量输出模拟量输入和模拟量输出。2.2仪表系统在,。污水处理流程上我们设置了必需的在线检测仪表这些检测仪表的主要作用是检测工艺流,。在某程中各个环节的主要的工艺参数并将测量到的信号送入相应的现场控制站污水处理厂共设,。、、、置了18种70余台在线测量仪表分为热工和分析仪表等这些仪表分别用来测量液位压力流量、、。溶解氧pH电导率和COD等:主要检测仪表的设置及其作用:进水水质监测仪表,、、、按照北京市环保局的要求在进水处设置的检测仪表包括由pH及温度浓度COD氨氮等检,;测仪表安装在进水水质监测小室中;格栅前后的液位差检测仪表e.oAozo,,239垂}\n···第四届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛论文集节能减排安全环保伽翎地比加of伽4闻n}怕阳如拍}F俐m廿明阴O叫脾八n日晒加}nst阳阳nl柳喇睑如洲氏咐期枷IE甲;进水泵房的液位检测仪表;缺氧池及厌氧池的氧化还原电位检测仪表;好氧池的溶解氧检测仪表及混合液悬浮物浓度仪表;污泥泵房的液位检测仪表;鼓风机房的出风压力检测仪表;回流污泥的流量检测仪表;乘d余污泥的流量检测仪表;贮泥池的液位检测仪表;进泥及加药的流量仪表,、、、、、、按照北京市环保局的要求设置的出水水质检测仪表包括pH余氯浊度COD氨氮总磷,;总氮和TOC检测仪表安装在出水水质监测小室中在污水处理的各个环节中设置自动取水样器。.3设备选型.31监控系统选型在某污,水处理厂的计算机控制系统中上位监控计算机选用的是工业控制机IPC610带有,。,”21的纯平显示器上位组态软件是由可编程控制器制造厂家提供的在工业应用环境中使用工业控制机可以有效的提高设备的使用寿命。现场控制站内的可编程控制器选用的是某公司的conixTM系列。现场的显示装置选用的是某公ew系列产品。工业以太网交换机trolLog司的PanelVi,构成通讯速率为loMpbs并s选用的是某公司的ED60os系列网管型可在300m内故障恢复的工业以太环网。工业以太环网的通讯介质是光纤。各个就地控制站选用的是某公司的SLC系列控制器,它们通过DeviceNet“或DH+实现与现场控制站的通讯连接。.32仪表选型,,,:在仪表系统的选型中基本上采用了进口设备其中主要的仪表例如溶解氧分析仪表选用的是瑞士某公司的产品、浓度分析仪表选用了德国某公司的产品、在线COD分析仪表选用的是美国某公司的产品、电动调节阀门则选用了日本某公司的电动调节蝶阀产品,空气流量计选用的是德国某公司的产品等。.4检测及控制功能设,,,置计算机控制系统的目的除了采集现场信号外就是要实现特定的控制功能这些控制功,,能的完成可以满足整个工艺流程的自动化生产的需要比人工操作更能保证工厂生产的质量并能,降低,。减少操作人员的工作强度生产的运行成本提高工厂的生产管理水平,,按照污水处理厂的工艺流程主要的控制功能如下:.进水粗格栅的液位差或定时控制,并将进水粗格栅设置的目的是拦截工厂进水中的大块固体垃圾(栅渣)它们及时清理出工艺流程,,一般在污水通过粗格栅时要有一个正常的液位降如果产生了异常的液位差就表示粗格栅有240e.oAoZol,}渗\n第···四届中国在线分析仪器应用及发展国际论坛论文集11祀C山时妇ldll.划肠抓阎如倒F浏m分C拍na伪闷ne加晒口比加侧刘匆纳油仅”喇),咖和脚IEx即节能减排安全环保大量的栅渣,。要清除所以通过测量粗格栅前后的液位差可以判断出格栅是否需要清理栅渣在液位,。差控制不采用的情况下可以使用定时方式控制粗格栅的运行:.进水泵的控制,,,由于进水泵采用了变频控制方式进水泵采用的是恒定水位控制方式根据集水池的液位不断调节进水泵的运行速度保持集水池的液位在设定值。:.细格栅的液位差或定时控制细格栅的控制方式与粗格栅的控制方式相同。:.曝气池的溶解氧控制,,曝气池的生物处理无疑是污水处理厂最重要的处理环节通过曝气池内的生物处理可以有效的去除污水中的各种有机污染成份。用于给曝气池充氧的鼓风机是污水处理厂内电能消耗的主要设,,备统计了我们设计的同样工艺流程的污水处理厂的能耗鼓风机消耗的电能能占到整个工厂消耗电能的一半以上。为减少由于过多的不必要充氧而造成电能的浪费,必须设置曝气池溶解氧控制回路,。,以保证曝气池中的溶解氧保持在一个理想的范围中溶解氧的控制回路一般采用包括溶解氧仪表、空气流量计和空气流量调节阀组成的串级回路。利用该串级回路可以有效的避免由于溶解氧。.。仪表的大延迟而造成的回路不可控性该调节回路见下图41.图41溶解氧调节回路示意图,在溶解氧调节过程中还有一个重要环节就是鼓风机的出口恒压力控制回路它是曝气池溶解氧,,调节回路正常工作保障在保证了鼓风机出口压力恒定以后才可以实现曝气池调节回路在没有额外,。的干扰下进行曝气池溶解氧的调节:.回流污泥量的调节e.oAoZo,,24‘渗}\n节能·减排·安全·环保黔澡烹粤默烹黔熬黯煞憨煞禁集,,由于不断有新污水的进入为保证曝气池中分解有机物的微生物的浓度(活性污泥指标)必须不断补充活性污泥。活性污泥由二沉池被送回到曝气池的进口附近,形成回流污泥。曝气池中活性污泥的浓度与其分解有机物的效果有着很大的关系。在某污水处理厂中对回流污泥没有设置自动,,。调节而是由工作人员参照实际运行的情况进行手动调节改变回流污泥泵的运行速度或台数.乘J余污泥量的控制,、剩余污泥量是根据污泥脱水机的运行需要来进行控制的通过测量贮泥池的液位污泥泵房的液位,。和剩余污泥流量来控制剩余污泥泵的运行速度或运行台数使得剩余污泥量满足脱水机的需要.脱水机加药量的控制污泥脱水机系统在运行过程中,,,要添加一定量的聚合物提高脱水质量加药量的控制比较简单根据脱水机的进泥量按照比例进行加药量控制即可。.加氯量的控制根据污水处理厂的出水量按照。比例进行加氯.5总结展望、,在某污水处理厂中使用的计算机控制系统的配置是合理的设备是先进的通讯网络采用了先,,分散控制。进的工业以太环网实现了集中管理和资源共享,,计算机控制系统的过程控制功能已经在某污水处理厂得以实现并通过了承接运行工作的外方人,。,员的验收取得了较好的效果成功地实现污水处理厂的过程控制是一项艰巨的工作上文中描述的溶解氧控制回路就是一个典型。为实现该控制回路的功能,我们参考了大量的国内外技术资,,,料了解了许多污水处理厂的实践经验和教训按照某污水处理厂的工艺和设备特点进行设计终,。于实现了该控制回路的调节功能取得了明显的节能效果今,,,后随着科学技术的不断进步和发展自动控制产品功能的壮大我们一定可以更加方便的,,,。实现计算机控制系统的各项功能更加充分的利用各种资源提高工作效率减少建设及运行费用242c,OAEZo,,}渗