浅谈城市污水处理电气自控系统的设计与实现
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摘 要：污水处理工艺的不断改进使污水处理的过程越来越繁琐，需要控制的指标越来越多，传统的人工操作已很难满足当前城市污水处理技术发展的需要，在这种情况下，以计算机、工业控制网络和在线检测技术为基础的污水处理电气自控系统应运而生，在国内许多污水处理厂得到广泛应用，在提高污水处理标准的同时，降低了成本，節省了人力，取得了理想的效果。
关键词：城市污水处理;电气自动控制;控制系统;设计
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.22.108
随着近年来城市化发展进程的加快，城市人口日渐增多，居民生活质量不断提高。但与此同时，城市的污染问题，特别是水污染问题越来越突出，不仅污染排放量大，而且污染物成分复杂，这给城市污水处理增加了很大的难度。城市污水是水污染问题的重要源头，已严重危害到城市环境和居民身体健康，对于城市污水的处理已成为当前城市化发展进程中亟待解决的问题。污水处理工艺的不断改进使污水处理的过程越来越繁琐，需要控制的指标越来越多，传统的人工操作已很难满足当前城市污水处理技术发展的需要，在这种情况下，以计算机、工业控制网络和在线检测技术为基础的污水处理电气自控系统应运而生，在国内许多污水处理厂得到广泛应用，在提高污水处理标准的同时，降低了成本，节省了人力，取得了理想的效果。
1 城市污水性质及主要处理工艺
1.1 城市污水的性质
水是人们生产生活所必须的资源，随着城市人口的不断增多，城市污水的排放量越来越大，其污染物成分越来越复杂。城市污水从理化性质来看，往往较为浑浊，存在大量悬浮物和胶体状物质，并常常伴有异味和恶臭，容易堵塞和腐蚀管路、设备。从组成物质来看，除了含有碳水化合物、蛋白质、合成洗涤剂和动植物脂肪等物质外，还可能含有致病的细菌、病毒等，对人体以及动植物健康具有较大的危害。
1.2 城市污水主要处理工艺
污水处理的主要目的在于清除污水中上述有害物质，或是降低其浓度，改善污水的物理、化学、生物性质，固体物、酸碱度、大肠菌群数等指标达到相应要求，能够满足人们的生活生产用水需要。城市污水处理按照处理程度可分为预处理、一级处理、二级处理、深度处理和污泥处理。其中预处理装置包括沉砂池、细格栅、粗格栅;一级处理主要为初沉池;二级处理主要包括曝气池、生物滤池;深度处理主要是为了满足生产工业用水，或是其他高标准用水的特殊用途，经过深度处理的污水可达到较高的指标，是未来城市污水处理的方向，主要工序包括过滤和沉淀;污泥处理主要是对水体中污泥等胶状物的浓缩分离、脱水干燥和卫生填埋处理。
2 城市污水处理电气自控系统的设计与实现
2.1 控制系统的电气设计
在现代化污水处理中。电气设备的应用十分广泛，包括各种水质监控设备、爆气机、脱水机等等。控制系统合理的电气设计则是确保各种电气设备可靠运行的关键，对于提升城市污水处理效果至关重要。在城市污水处理系统的电气设计中，应保证各电气设备能够满足自动化控制的要求，实时监控水质状况;而且还应对系统中各电气元件的功能特点和运行模式进行有效分析，在此基础上提升控制系统的运行效果。
（1）预处理电气控制。污水预处理环节的电气设备主要有格栅电机和刮泥电机，电气设备的控制原理完全相同，只是功率有所差异，主要由各种开关、指示灯、继电器等组成。预处理环节电机控制分为手动和自动两种控制方式，其中手动控制主要由人工操作现场控制柜完成，通过控制柜开关控制电机的启停;自动控制主要为PLC远程控制，由内部设定好的程序自动控制电机启停和格栅开闭。其他如断路器、热继电器等起到线路保护作用;主令开关用于本地与远程控制之间的切换。
（2）曝气池段电气控制。曝气池段主要电气设备为爆气机，它的运行主要是通过变频器来控制爆气电机的转速，继而实现对曝气量和曝气时间的控制。对于曝气机的设计，同样要求其具有手动和自动两种控制模式，两种模式的切换也是通过主令开关实现的。曝气机的启停主要是通过继电器触电的断开与吸合来实现，调速控制则主要是通过调节电压柬来实现。设备运行时，调节电压柬即可改变控制线路的电压，自动控制时则由PLC的模拟量输出端子来改变电压。
（3）生物滤池段电气控制。生物滤池段主要由泵房和滤池两部分组成，泵房设有增压水泵和反冲水泵;滤池则设有各种蝶阀、水闸门以控制滤池水的蓄排。泵与蝶阀同样具有手动和自动两种控制方式，其控制原理与预处理段电机控制原理基本相同，只是在电路中增加了一个电流互感器。手动与自动模式的切换由具有两个常开、常闭触点的主令开关来实现;闸门和阀门本身提供了机械式的限位开关，具有常闭和常开触点。例如阀门来到位置后，开关触点断开，自动断开控制电路，同时触点通过模拟信号向PLC提供阀门开闭状态。
2.2 自控系统的设计
自控系统的设计应针对城市污水处理的实际需求，保证电气设备的自动化控制和稳定运行，按照各环节污水处理工艺要求完成操作。而且需要在自控系统设计时，根据不同城市地区污水指标的采集和分析，制定合理的自控系统设计方案。具体设计方案：在各污水回收处理点设置相关的采集和分析仪器设备，并将其与中央控制系统联网，实时监测水质，对污水的温度、酸碱度、主要污染物等进行采集，并将采集的污水信息传输至污水处理站。污水处理站自控系统根据污水的污染情况和处理要求，采取相应的处理方式;通过在控制系统内设置运行参数，控制各种电气设备按照参数指令自动运行，完成对污水的自动化处理。与此同时，系统还会通过各类监测设备对水质和设备运行情况进行实时监控，以及时调整运行参数和发现设备隐患，从而确保电气系统的稳定运行，使污水处理可靠达标。
3 结语
在城市污水处理日渐复杂的情况下，电气自控系统的应用无疑成为城市污水处理最为高效的技术手段，是未来城市污水处理的发展趋势。它有效缓解了城市污水处理压力，提高了污水处理效果，推动了水资源的循环再利用，促进了城市的可持续发展。
参考文献：
[1]朱福会.小型城市生活污水处理厂电气与自控系统设计[J].绿色环保建材，2018（02）.
[2]盛承辉.小型城市生活污水处理厂电气与自控设计研究[J].科技经济导刊，2016（29）.
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