污水处理过程智能监控系统 2页

论坛|Forum污污水处理过程的智能监控系统水处理过程的智能监控系统结合石化含油污水现状，本文主要采用生物法对曝气池中溶解氧(DO)浓度进行基于PLC的智能监控，使DO的浓度能够快速、准确的达到要求，从而保证污水处理质量，降低能量的消耗。文|赵云飞含油污水处理是一个复杂的工艺化系统，主要包括水解酸化系统、A/O2.4设置功能过程。目前，污水生物处理方法系统；（3）深度处理系统主要包括一级系统能够方便的设置各种运行参数。主要有活性污泥法、生物膜法、厌氧生BAF系统、臭氧氧化系统、二级BAF例如：电机的启停与污水池液位的联锁，物处理法、生物塘法等，其中活性污泥系统、三级气浮系统、消毒系统、反渗BAF池和过滤罐进行反洗时间的设定等。法应用最为广泛。由于该方法污水处透系统、脱水系统。3系统结构理系统曝气池中溶解氧浓度(dissolved2控制系统功能分析从逻辑上讲，整个控制系统共有oxygen，DO)的控制要求高，建立高效2.1控制功能1000多个点，因此，将其分配到4个精确的动态供氧模型是件相对复杂的流程控制：控制含油污水依照一定PLC柜中，这4台PLC柜分别是CP101，事情。目前相关研究主要有模糊理论、的顺序流经系统的各个部位，以便被各CP102，CP103，CP201。其中CP101包人工神经网络、随机优化技术和专家系个装置处理。括185个DI点、45个DO点、25个AI点、统等，但这些智能控制方法并不能完全设备的运行控制：控制电机、泵、3个AO点，CP102包括168个DI点、64适用于含油污水处理系统。因此，本文风机、搅拌器以及阀门等设备，使设备个DO点、6个AI点，CP103包括182个提出采用基于案例推理(Case-based以自动化的方式运行。DI点、38个DO点、7个AI点，CP201包reasoning，CBR)的曝气池智能实时监2.2监测功能括177个DI点、69个DO点、36个AI点、控溶解氧浓度(DO)的设计方案，已达到流量监测：监测过滤器的进水流8个AO点。能够准确、高效的控制曝气池中DO指量、产水流量等的污水处理量。4可编程控制设备及编程标的目的，保证良好的污水处理效果。液位监测：监测各个污水池、污油本系统选用西门子的带冗余池以及污水罐的当前液位。SIMATIC系统PLC的S7-400H。S7-400H设计方案设备运行监测：监测各个设备的运属于模块式PLC，主要由机架、CPU模1工艺流程及设备描述行状况，根据设备的运行信息判断设备块、信号模块、功能模块、接口模块、通信本文以含油污水处理为例，该污水所处的状态。例如：监测电机各相的电处理器、电源模块和编程设备组成。处理厂的主要废水水质为含盐废水、含油压、电流，电机的转速等运行信息，以便4.1S7-400PLC软件开发工具STEP7废水、脱硫后废水，含油废水、脱硫废水及时发现故障；监测各个阀门的开启、STEP7支持3种基本的编程语言：即酸性废水排入含油集水池，含盐废水设闭合状态；监测各个泵的运行状态等。梯形图（LAD）、功能块图（FBD）和语33计水量为40m/h、含油废水为250m/h、2.3智能决策功能句表（STL），并可以相互转换。3脱硫后废水（即酸性废水）为60m/h。纪录系统运行的信息，根据历史信使用STEP7开发这个基于S7-污水处理过程分为三大部分：（1）息给出当前的最优决策。例如：通过智300PLC的控制系统的步骤：（1）系统预处理系统，主要包括格栅、调节罐、能算法实时得到DO浓度，从而控制鼓组态；（2）CPU参数配置；（3）I/O模隔油池、一级气浮、二级气浮；（2）生风机的曝气量。块参数配置。系统组态就是选择硬件机70世界有色金属2013年第6期\nForum|论坛架，将模块分配给机架中希望的插槽。的主要因素，通常通过曝气装置对其进以输出，用户可以采用最相似的方案或5PLC软件设计行控制。在活性污泥系统中参与污水处者做部分调整。两案例的匹配度计算公PLC程序的目标就是完全自动地理的是以好氧菌为主体的微生物，通过式（1）：实现污水处理的所有工艺流程。微生物的生化反应来处理污水中的有机泵的控制：它受液位控制。与超声污染物，决定其处理效果的关键因素是D（C，CS）=1-（1）S波液位计联动。低液位停泵并报警，中液曝气池内的溶解氧质量浓度。由于原水s位启动一台泵，高液位时启动两台泵，超的质量浓度不同，曝气过程的生物机理式中Ds：案例C与C的匹配度；高液位报警并启动备用泵，三台泵切换使无法用完善的数学模型表示。因此，对Wi：各特征参数的权值因子；Xi，Yi：s用（切换时间10天）。首次自动启动上位曝气池中溶解氧浓度采用智能监控，能分别表示案例C和C的初始特征和结机，停泵顺序与开泵相反，来自电气的过够快速、准确的使DO的浓度达到要求，论可信度。当Ds=1时，表明这两个案例负荷（过电流）故障报警。现场调试手动。从而保证污水处理水质质量。最相似，即完全匹配；当Ds=0时，表明液位计监测：高液位和低液位均报与DO浓度耦合和关联关系较大的两个案例完全不相同。警显示，上位机在线显示液位。因素有进水COD（化学耗氧量）浓度、案例的重用：如果新案例与案例库搅拌器的控制：它受时间控制，24SS（悬浮物总量）、pH值、BOD（生化中案例的相似度较高，将案例库中案例小时连续运行或每小时运行30分钟（时耗氧量）浓度、NH3-N（氨氮量）等。通的解决方法用于解决新问题。间操作人员可调整）。间隔随机运行确过以上因素建立控制DO浓度的智能控案例的修正：用户对评价不合格的定，首次自动启动上位机，自动循序运制模型如图1所示。方案，根据现场专家和工作人员的指导行，来自电气的过负荷（过电流）故障报7.2智能实时供氧控制CBR系统结构性意见予以修改，系统对修改后的方案警。现场调试手动。的设计再评估，直到合格为止。软件模块及说明：本系统整个编CBR的系统结构主要包括案例的案例的存储：新问题求解后，就形程模块：FC1为模拟量转换的功能模检索、重用、修正和存储。成了一个可能用于将来问题求解的历史块；FC2为电机的启停模块，它是调用在案例获取方面主要通过两种形案例，有必要把它存放到案例库中。这FC21功能模块；FC3为阀门的开关模式：广泛征求污水处理控制专家的意见是学习也是知识的获取。在决定选取案块，它是调用FC23功能模块；FC4为并从成功经验中提取初始案例；或者通例的哪些信息进行保存时一般考虑和问电机自动控制程序，主要是时间控制；过自学习能力丰富案例库中的案例。案题有关的特征描述、求解结果以及案例FC5为电机与液位计联锁控制程序，它例的结构通常包括案例ID、状况描述、求解的成败原因解释。是调用FC26功能模块；FC6为电机频诊断结果、执行方案、案例来源、执行新案例加入到案例库中，要对它建率转换模块。结果、使用度、与原始案例相似度等。立有效的索引，必要时可调整案例库的6Fameview组态软件设计输入曝气池中重要特征参数值和各索引强度或特征权值，以便将来遇到相上位机采用杰控公司的Fameview种特征参数的权系数，本系统要求输入的似的问题可以有效回忆。编程软件，将整个工艺流程在画面上进特征参数有：进水COD（化学耗氧量）浓行动态显示，根据自控说明在画面上制度、SS（悬浮物总量）、pH值、BOD（生化结束语作风机、泵、阀门的启停画面，对模拟耗氧量）浓度、NH3-N（氨氮量）等。通过采用CBR的智能控制方法，量进行实时数据显示和历史数据显示，案例的检索：根据输入的特征参使DO浓度能够快速、准确达到控制要以及报警画面的制作。数及其权系数，在案例库中进行搜寻，求，保证出水水质，同时也减少了能量7DO智能控制找出与当前案例最相近的状况。系统根的浪费。不足之处，由于数据量较小，7.1建立DO指标的控制模型据案例的相似度进行排序，相似度大的智能控制模型还需要进一步完善。世由于溶解氧浓度是污水处理进程排在前面，相应的解决方案作为结果予(作者单位：包头铝业有限公司)参考文献[1]尹先清，陆晓华，邓皓.含油污水处理技术研究.工业水处理，2000，20(3)：29-31.[2]国家环境保护总局.石油石化工业废水处理.北京：中国环境科学出版社，2002：5-8.[3]杜树新.污水生化处理过程建模与控制.控制图1DO浓度控制图理论与应用，2002，19(5)：660-666.2013年第6期世界有色金属71