基于污水处理厂电气自动化向智能化控制升级改造的研究

《工程技术:全文版》2016年01期

陆超  顾一鸣

1、概述

上世纪末我国城镇污水处理厂设施建设及管理模式逐步由单一人工化向工业电气自动化改造发展。随着对污水处理标准的提高，需要污水处理厂高效节能、稳定运行，单一电气自动化的控制已经不能满足成熟的污水厂运行和管理的需要，不够完善的供配电控制系统和不规范的设备及人员管理体系也成为污水处理厂稳定运行的重要风险因素之一。从电气自动化到智能化，将是污水处理行业发展的必然趋势，未来的污水厂智能化管理系统将需要强大自主能力，借助不断进步的机械设备、仪表和先进的自动控制技术实现集中制管理远程控制的管理理念，可采集与处理分析判断及规划自身行为，专家系统库等加强信息收集加工和处理，提高生产过程中的可控性、减少生产过程中的干扰因素、准确实时采集生产现场的数据，高效管理生产进度等大幅度提高效率。本文以上海竹园第二污水处理厂为分析升级改造对象，分析现状并对该厂电气自动控制中存在的问题进行分析，将智能化控制理念融入未来升级改造中。该厂日处理规模为50万m³/d，控制系统结构较为简单，已经不能满足高效率低成本运作的需要，其功能人性化、智能化管理方面还有较大的差距，尤其在应对突发事件处理及反应中有明显的迟滞现象，给管理运行带来诸多不便，需要进一步升级改造。

2、污水处理厂智能化系统的规划和建设

污水厂智能化建设和升级改造可以让污水处理的工艺流程更有识别能力，先进的传感器结合成熟的控制系统是目标实现的关键。目前污水处理工艺中的智能化，包括运用人工智能、专家系统、遗传演算法、进化计算等技术，使仪器仪表实现高效、多功能、机动灵活等性能。

2.1建立完善的电力监控系统为供配电线路设备保驾护航

该污水处理厂采用二路独立的35kV高压电缆引进至总变电站，二路电源分别为：洲污8797（Ⅰ段）、洲污8807（Ⅱ段）。经两台8000kVA变压器降压至6kV后，再分送至鼓风机房、2＃分变站、3＃分变站、进水泵房、总变电站低配间等单元。其中除鼓风机房为5路6kV进线外，其余各分变电所及进水泵房等配电间均为两路6kV进线。一旦供电线路出现故障，将影响水质处理设备的运行，直接影响污水处理排放的效果，可能会对环境造成污染。目前该厂总变电站内35kV侧无联络开关，正常情况下二路电源及变压器同时分别运行。升级改造中需建立完善的电力监控系统对高压线路及设备故障进行监控报警，与人工日常巡检相结合，及时寻找设备发热点、隐患处并结合历史故障存储记录智能作出判断，经人工确认后切换联络柜实现单路供电，将故障线路停电检修后在切换两路供电。结合故障数据库和现状隐患点分析预估确定故障线路是建立智能化电力监控系统的关键，确保电力系统的稳定健康运行。

2.

、控制、管理整个污水处理厂的全部生产过程和工艺过程还可以结合历史积累数据自动判断最优控制路线，对生产过程的程序控制中的故障报警、自动分析控制、自动调节各工艺流程中的重要参数、设备工况并适时反馈存储在数据库备查。充分实现系统内的计算机工作站、数据服务器、全套的通讯装置一体化全覆盖，实现主站通过千兆以太网与各现场PLC子站进行数据通信交换数据，监控各分站内的机电设备及水质处理情况。经过智能控制系统分析判断工艺过程或设备运行出现异常或存在潜在风险时时，发出预警信号，为管理人员决断提供数据支持和依据。

2.3建立智能化的现场控制体系实现设备的精细化管理

建立合理的控制体系实现污水处理中的节能降耗。污水处理厂60%的运行费用来自于电能消耗，控制鼓风机向生物池曝气为电能耗电的主要环节。建立智能化的精确控制系统，合理控制在鼓风机总管上装设空气压力传感器、温度传感器和空气流量计，作为控制鼓风机运行的输入参数，就地控制根据曝气用气量及总管气压自动调整鼓风机的进风阀，维持总管气压恒定是实现智能化控制的关键。

另外，在生产处理工艺环节需要一套完整水质预警系统，通过采集历史经验数据录入专家系统进行分析，套用成熟的水质处理模型进行水质处理的预测，实时监控水质生产情况。

2.4建立污水处理厂全面的安防监控系统

由于城镇污水处理厂属于公共事业行设施，直接影响到民生的公共安全和环境污染，需建立一套以维护生产及工作服务区公共安全为目的安全防范系统，主要包括入侵报警系统、视频安防监控系统、出入口控制系统、防爆安全检查系统等，火灾自动报警系统等，使污水处理厂处于全方位多层次的立体监控之中，目标实现全程监控污水厂生产过程和生活区，防火防盗设施齐备，有害气体探测报警及内部防卫探测，重要生产设施全程监控，确保及时发现故障和隐患，将危险源降至最低。人防和技防相结合的战略措施，大大提高了管理效率，降低了人工劳动强度。

 综述  

污水处理厂智能化体系的建立需多方面综合作用于污水净化的全过程，有益于污水处理厂高效规范的运行管理，其智能化改造将大大提高污水处理效率，污水处理流程中各个智能化控制环节相互依存、互为促进，发挥整体优势。污水处理厂智能化技术的应用将进一步水质净化降低成本，减轻劳动者工作强度，实现安全规范化管理，进而促进污水处理行业的进一步发展。

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