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浅谈污水处理系统的电气控制措施

作者：杨伟日期：2016-01-15 13:53 来源：未知

【文章摘要】
随着城市化进程的推进，城市污水量快速增加，高效的污水处理系统的城市建设中不可忽视的重要组成部分。在污水处理系统的运行过程中，电气控制的自动化程度影响着污水处理效率与质量，本文简要介绍了污水处理工艺，结合电气控制原理和具体实例，探讨了污水处理系统的电气控制措施，希望能够为污水处理工作提供有价值的参考。
【关键词】
污水处理系统；电气控制；电气自动化
实现污水处理系统的自动化，是当前社会发展对污水处理效率与质量提出的客观要求，将电气控制技术措施应用于污水处理系统之中，有助于充分发挥电气控制技术的自动化优势，有利于污水处理质量与效率的全面提升。因此需要相关工作人员积极探索研究，使电气控制技术与污水处理技术更好的结合到一起，从而为我国社会的可持续发展做出积极的贡献。
1 污水处理工艺与电气控制
污水处理工作，是城市建设中不可忽视的重要组成部分，有助于优化配置城市水资源，合理调控水资源循环状态，其系统自动化的实现，不仅有利于污水处理系统的管理与控制，及时发现排除故障，还能全面提升污水处理效率、质量，具有积极的经济效益和社会效益。
1.1 污水处理工艺
污水处理工作需要先对污水源头进行细致的调查分析，结合调查结果制定科学、可行的污水处理方案，借助相关设备和技术措施形成污水处理系统，通过自动化控制手段实现污水的有效处理。污水处理系统的基本设施设备主要包括初次沉淀池、反应池和排水装置。污水处理工艺流程主要包括两方面内容，一方面是污水的纳入，污水池内水位低于指定水位时自动打开电动阀门引入污水，到指定水位后自动关闭电动阀门；另一方面，通过曝气法等技术手段使污水脱色、除臭、平衡菌值，达到污水处理的质量要求后排出，完成一次循环。
1.2 电气控制
污水处理系统的电气控制，首先需要结合污水处理系统的自动化控制要求，科学的制定电气控制方案，根据电气控制系统的要求选择电气设备和相关配件，完成安装后进行试运行，验收无误，实现污水处理系统的电气控制。
对于电气控制的设计，首先根据需要确定电气设备，在充分考虑控制系统要求的基础上，确定电磁阀、电动机、断路器、隔离变压器等设备和元件；其次，绘制好设计图纸，包括电控箱电气板元件布置图、电气接线图等，确保图纸的科学、准确；再次，根据图纸的要求，明确电器元件尺寸、位置等要求，需要加工的按图纸要求加工；最后，设计电控箱。
2 污水处理系统的电气控制方案
2.1 方案研制要求
随着社会的发展工业、农业等的污水量越来越大，严重污染着我们赖以生存的水环境，为了符合环境保护的要求，需要借助污水处理系统使处理后的污水达到国家相关标准要求，在这一过程中电气控制措施起着重要的作用。污水处理系统电气控制方案的研制要求是，在大温差、强烈电气干扰和电压波动的恶劣环境下，保证污水处理系统持续稳定、可靠的工作，实现信息化管理、现场集中自动控制和在线连续监测控制记录液位、温度、电导率等参数，从而实现污水处理全过程全系统的自动化。
2.2 电气控制系统特点
本文所研究的电气控制系统，采用上中下三级计算机结构，分别进行监测、控制和管理，各分级可独立工作，某一级出现故障问题不会影响其他级的正常工作。在这种控制结构下，控制参数预置与现场情况显示可在控制器上实现，也可由上位机通过通讯来实现。
2.3 系统的构成
污水处理电气控制系统的构成主要包括一台上位机和中位机、下位机各若干台，还有电机、阀门控制器、信号放大器等装置。其中上位机采用工业级计算机，采用 VISUAL BASIC 编制界面软件，净化水路、气路等都用分色动态显示，电机、阀门等的工作状态也用动态显示，拥有智能故障处理系统，处于故障状态时能够显示故障原因、部位及处理措施，液位、温度、流量等参数用直方图显示，可以通过鼠标控制分页放大，能够显示一定时间的曲线图，可以同步监视现场状态并随时打印所需数据。
中位机用可编程序控制器，主要负责逻辑控制，能够与上、下位机进行通讯，执行污水处理的总体逻辑控制。具体设计是将各控制器的模拟量变为标准信号，由A/D转换器送入可编程序控制器，再送入上位机，可编程序控制器内采用抗干扰措施，强电与可编程序控制器分柜安装。下位机是智能仪表，有输入按键和显示器，可以独立完成液位、pH值等信号的采集工作。作为PID调节控制器和智能控制仪表，下位机与中、上位机都是控制系统的重要组成部分，其拥有掉电保护数据存取区，能够长期完整保存数据参数，并采用了出错陷阱、光电隔离等技术来增强抗干扰能力，能够不受电压波动等干扰的影响。
2.4 参数测量与控制
参数测量与控制是电气控制系统的重要内容，具体包括对液位、pH值、温度、溶氧量、电导等参数的测量和控制，下文进行详细分析。
第一，对于液位的测量与控制。液面面积较小的池，一般采用静压式传感器液位仪，选择扩散硅传感器作为液位变送器，测量原理是液体内部静压传递给隔离管，隔离管内中性液体将信息传递给传感器，传感器将静压信息转变为电压信号，在通过温度补偿和电压放大等一系列转换后变成标准信号，输送到显示仪表中，送入可编程序控制器进行控制。液面面积较大或含腐蚀成分多的池，一般采用超声波物位仪，测量原理同声学回声原理，传感器发出超声脉冲信号后，液体接收并反射超声脉冲信号给传感器，传感器接收后转换成电脉冲，经内部的处理芯片计算处理后测算出液位。
第二，对于pH值的测量与控制。pH值的测量一般采用电位法，测量电极上的玻璃触头对pH值反应十分灵敏，玻璃触头接触氢离子时产生电位，与氯化银溶液中的银丝对比可得出电位。pH值传感器的输出信号一般只有几十mV，需要经过放大后再经V/F转换将信号变为频率信号，采用脉冲方式传递给控制器。因为信号传输方式是脉冲信号，通过光电隔离来隔离前级信号与控制器，能够妥善解决长距离传输和干扰问题。
第三，对于温度的测量与控制。温度的测量一般用Pt 100型铂热电阻作为传感器，该传感器在0℃到100℃区间分辨率可达0.1℃，温度传感器侵入深度在200mm以上，与控制仪表距离接近的情况下可以采用三线电路。温度测量时传感器把温度信号转变为电压信号，经过放大、A/D等处理后送三路控制，分别是BCD码和位控制实现LED显示、控制继电器报警和控制、D/A 转换后送入控制器调节电动调节阀开度和热蒸气量，实现闭环控制。污水处理中温度控制比较重要，尤其是生化污水处理时需保证活性污泥活性，污水处理池在室外温差较大，通常选用的PID调节器无法满足测量与控制要求，可以采用模糊控制方法来保证测量与控制的效果。
第四，对于溶氧量的测量与控制。溶氧量测量对于使用活性污泥的生物处理厂十分重要，确定溶氧量能够科学的确定适宜的污水净化方法和曝气池配置方案，传统Clark型氧量测量传感器使用隔膜覆盖，工作电极的阴极一般由金和铂制成，阳极一般用银制成，其中阳极发挥反电极、参比电极作用。工作电极浸没于氯化钾等电解质中，隔膜分开被测液体与电极、电解质，避免电解质逸出，还可避免外来物质的污染，能够有效保护传感器。溶氧量的增加方法主要依靠风机，测量溶氧量低于限值时自动启动风机鼓风，达到溶氧量要求后自动关闭风机。
第五，对于电导的测量与控制。电导的测量是将电解质加入溶液中改变电导，由溶液中的传感器测量，再经过分析系统得出信号大小，考虑到电导率受温度影响显著，分析仪内有热敏电阻和温度补偿装置，通过温度补偿调整可得出比较准确的电导测量值。然后再根据测量的电导值控制电机调节液体含盐量，实现对电导的控制。
3 结束语
综上所述，污水处理系统的电气控制是实现污水处理自动化的必要措施，需要我们结合污水处理系统的实际情况和需要，科学合理的制定电气控制方案，进行电气控制设计，合理选择电气设备和仪器。只要采取科学合理的技术措施，就能通过电气控制实现污水处理系统的全面自动化，提升污水处理工作的效率、质量，进而提升经济效益与社会效益，为环境友好型社会建设做出积极贡献。
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