自动控制在自来水厂污泥处理中的应用

摘 要：自动化的技术逐渐应用到各个领域中，在自来水厂的污泥处理中也得到应用。这一技术的应用大大提高了自来水厂污泥处理的效率，并且在一定程度上减少了成本，提高了自来水厂的经济效益。文章主要介绍了该技术的特点以及在自来水厂的应用等。

关键词：自动控制；自动化；污泥处理；自来水厂

前言

随着社会对环保的日益重视，自来水厂除饮用水生产工艺外，有条件的都增加污泥处理工艺，用以处理生产过程中产生的废水（主要是沉淀池排泥水和滤池反冲废水），从而减少悬浮物和有机物的排放。污泥处理工艺涉及各种参数监测和机械电气设备操作，自控系统的引入可有效提高整个工艺的效率和脱水质量。

1 污泥系统简介

以大丰水厂为例，水厂污泥系统主要构筑物有污水池、浓缩池、平衡池、脱水间等。污水池用于收集沉淀池排泥水和滤池反冲废水；浓缩池用于浓缩污水并产生上清液和含水率较高的污泥，上清液可回收再用；平衡池用于收集来自浓缩池的污泥，并充分搅拌，以供脱水间的脱水设备使用；脱水间则包含污泥输送系统、配药系统和离心机系统，以完成泥水分离。

2 污泥系统主要设备的控制要求

2.1 污水池、浓缩池、平衡池

污水池、浓缩池和平衡池可以看作是泥水的浓缩处理系统，其目的只有一个，就是经处理后的产生污泥浓度必须符合离心机的要求。这会涉及到多种参数的测量和多种设备的操作，如依靠人工来测量和控制，这势必大大增加工作人员工作量，严重影响工作效率。为提高自动化水平，现场需安装工艺所需的监测仪表，现场仪表的数据和设备状态通过PLC统一收集、PLC通过工业以太网与中控室监控软件进行通信。这样，中控室的工作人员足不出户便可以监测整个浓缩过程的各项参数，并根据工艺需要对相关设备进行遥控操作。

2.2 PAM高分子絮凝剂配置自动化

高分子絮凝剂在通常情况下是粉末状固体形式、颗粒状形式时，其不能直接投入到水中，必须经过处理才能进行水中投放。其处理过程是经过配药系统进行重新分解处理。首先，本配药系统设计有一个料斗，在料斗中可以进行高分子絮凝剂的存放，装好的絮凝剂进入待处理状态准备处理。配药系统安装一台小型PLC和触摸屏，通过触摸屏对配药系统的相关参数进行设定后，配药系统便可根据水位设定和浓度设定自动完成高分子絮凝剂的分解配制，此配药系统可独立运行，也可与离心机系统联动操作，以方便不同的使用需求。

2.3 进泥、加药、螺旋输送机、离心机系统联动控制

在启动脱水系统时，首先开动离心机和螺旋输送机，一般情况在其运行五分钟左右，就会进入高速运转的状态，而后系统自动启动进泥螺杆泵和加药泵变频器，离心脱水机将污泥进行分解，而后将其运送至户外，并将过滤之后的清液自动分入滤液池，通过潜污泵的运行将其再度调回到污泥处理系统。

离心系统停止时，PLC首先停止进泥螺杆泵、加药泵，离心机继续运行，并依次进入高速冲洗和低速冲洗，以完成离心机的清洗工作。

2.4 离心脱水机和加药量自动控制

离心脱水机的作用主要是对污泥进行分解，部分污泥因为沉积时间较长，难以去除，但是，通过运用离心脱水机，则可以将顽固的污泥分解成为小块固体和液体，并将两者进行分离，可以说离心脱水机是将泥水分离的关键。曾有专家进行研究，对于其投加剂量的影响因素较多，包括污泥浓度、高分子絮凝剂的剂量以及泥流量等。对其加药量进行控制则需要对污泥浓度进行监测，这需要在平衡池中放置污泥浓度计，用以测量污泥浓度；其次，要对污泥实行在线控制，在每一个离心机的进泥管道安装一个流量计，通过流量计对污泥的流量进行控制。

要控制好污泥含水率首先要控制好离心机的扭矩。因此，离心机的控制目标就是扭矩，扭矩增大，含水率就减少，但增加离心机堵转的风险，扭矩过少，含水率增加，达不到污泥脱水的目的。利用PLC的PID功能可实现恒扭矩，生产人员可根据需求设定目标扭矩，系统便通过调整离心机主机和辅机的转速使扭矩向目标扭矩靠近并保持稳定，从而保证脱水效果的稳定性。

3 该工程自控系统的特点

3.1 自动化水平高，技术先进

首先，在确定合理的处理工艺后配以高度的自动化技术，这能够达到工程对于污水处理的标准。其次，该自动化控制系统在组态软件、现场总线、可编程控制器、通讯网络等方面是先进的，同样，自动化控制技术也具有时代领先性。

3.2 安全性高，稳定可靠

在自动化体系构成中，PLC的使用使系统设备运行更加稳定。而且，在选用的自动化产品上，相当一部分是进口产品，都来自国外知名品牌，实际上，建立的自动化控制平台是经过各种相当严格的测试，也配备了相应的报警系统，以防止因为某些意外或操作员的疏忽而发生事故，这也再次保证系统可以安全、稳定可靠地运行。

3.3 自动化程度高，操作简单

虽然许多产品来自国外，但是为了方便操作，对于控制室的上位界面采用全中文的设计界面，采用全新流程图形来表达工艺；同时下位机PLC采用施耐德的PLC，该系统对于其他一些系统来说稳定性好，便于操作，安全性也高，所以整个系统维护量也相对较少。

3.4 开放性

这是针对于现场总线来说的，系统所采用的是国际标准，具有开放协议的现场总线，同时对各个控制站留有I/O余量，这为其以后的发展和改造留下了巨大的空间。

4 结束语

现阶段，我国自动化控制伴随着计算机的应用已经得到了快速发展，在自来水行业中也同样得到了广泛应用，尤其在污泥处理中获得了良好的使用效果。这使得污泥处理进入到了自动化阶段，对其处理的质量、稳定性方面效果较好。自动化的应用使我国自来水净化达到一个全新的高度，其所控制的设备能够达到位置精准，运行安全，所采集的数据准确、快捷，只要控制好程序，其基本不需要人力成本的再投入，其维护也非常简单方便。并且，其能够做到污水的重复回用，以及零排放的要求，应当在全国范围内得到推广。自动化系统为我国的环保事业做出了一定的贡献，无论从国家层面还是从社会层面都应当对自动化污泥处理技术予以重视，让其为社会和国家做出更大的贡献。

参考文献

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