智能控制在污水处理中的优先运用

智能控制在污水处理中的优先运用

张洪雨

徐州国祯水务运营有限公司 江苏徐州 221000

摘 要：随着城市的快速发展和国家对环保的高度重视，污水处理行业显得尤为重要。在物联网时代的大背景下，很多污水厂都在朝着信息化、智能化不断迈进，减少人力，节能降耗，使污水处理各个工艺环节能有效监管，及时调控，保障出水水质达标排放。在此种背景下，基于云服务器的手机APP系统在污水处理厂中具有较高的应用价值，随着技术实践与研究水平不断优化，在未来城镇污水处理以及其他行业中具有良好的市场发展前景。

关键词：污水处理；手机APP；智能控制

1 工程概况

徐州城南某污水处理厂的污水处理工艺是AAO工艺，十多年来，经过两次大型提标改造，出水达到一级A标准，目前设计处理水量规模是16.5万吨/天。电气自动化控制方面，有三套西门子S7-300系列PLC控制柜，分别设在进水提升泵房，老加药间和二次提升泵房。有8套西门子200 Smart小型PLC系统，分别设在6个滤布滤池，碳源加药间以及次氯酸钠消毒加药间各一套。中控室采用的是西门子 WinCC 7.0组态软件，用于组态过程画面，采用工业以太网协议与PLC进行通讯，能在反映现场工艺的画面上结合PLC反馈点的状态和数据，而且具有极强的开放性和系统稳定性。现场各个PLC柜均通过以太网口，经过光电转换器转光纤信号传输到中控室。

2 污水处理厂特点和现状

第一，进出水口安装有总磷，总氮，氨氮，COD，PH，悬浮物等仪表，通过数采仪连光纤网络接入政府环保监测平台，并且实时在线监督，必须实时保证出水水质达标。第二，除磷脱氮要加入铁盐、铝盐、碳源等药剂，出水前还要加消毒药剂，各种药剂价格不菲。风机、潜水泵等大型电机都是大功率设备，耗电量巨大。第三，污水处理厂泵站现场较多且分散，无法随时随地实时了解现场的实际情况，使管理人员不得不到每个生产现场查看生产状态，浪费了大量的时间，疲于奔波。因此，要在保证出水数据达标的情况下尽量做到药剂用量精准投加，耗电量降到最低，节省人力，既达到达标排放又达到节能降耗的目的，实时掌握进出水仪表和过程仪表的数值和实时掌握现场各个环节设备的工控信息就显得尤为重要。

传统的污水厂都是现场有若干PLC站和仪表，通过以太网以及RS-485双绞线方式传输到中控室，用几台PC机做组态画面进行显示和控制。但是这种传统方式造成了“信息孤岛”，想了解全面仪表数据必须到中控室才能看到，或者打电话对想要知道的信息逐一询问。这样造成的困扰和麻烦是显而易见的，因为进水水质和水量等现场情况都是在随时变化，现场工况信息的传播不畅通必然让工艺调整滞后很多、甚至调整不灵活。如果能让厂里每个人都可以在手机APP上实时地查看现场仪表和设备的所有实时数据，这样，搞工艺管理的人员可以及时下达指令，调整哪些药剂投加量或者电机频率，调整多少设备参与运转等；维修部门可以及时观察到设备运转是否故障，以便及时进行修理；厂领导可以在任何地方了解到厂里的生产信息，不用再电话短信询问。

3 手机APP实际运用

本着实验和探索的理念，经过上网查资料选型，选用广州巨控的GRM531系列远程智能模块。该模块可选4G卡和网线、WIFI三种上网传输方式，有两个485口支持各种串口PLC，MODBUS仪表，网口支持西门子、欧姆龙、三菱、AB等主流PLC。运用该模块可以将我厂主要的PLC通过各自的接口协议，传输到经过安全认证的阿里云服务器上，然后在手机APP、微信公众号和任意联网电脑网页端都可以实时查看现场数据，还可以进行控制，数据无延迟，无丢包。

图1 巨控模块连接示意图

通 过编辑工程关联对应的PLC协议，关联PLC变量，将现场几套主要的PLC变量数据通过有线网上传到云服务器，然后在手机APP终端和远程上网的电脑终端登录即可实时查看现场数据，历史曲线等。对于进出水仪表，设置了上下限报警，在微信端关联账号即可在超出设定界限收到报警信息，以便管理人员及时调整工艺参数。

图2 APP查看界面

考虑到现场设备分布远等因素，增加了控制部分泵的控制启停和调频功能，增加了变频泵的调频功能。改进了次氯酸钠和碳源原有泵加药系统，实行PID智能控制，在手机上给定加药流量，依靠流量计的反馈值，通过PLC内部PID程序控制，模拟量输出控制电动球阀开合度，即可实现按照给定流量加药。

目前，厂内工艺工程师正在研究污水处理系统各仪表测值和药剂投加量关系的数学模型，建立了调控关系的数学模型并将该模型输入到自动控制系统，就能实现真正意义上的智慧水厂。

4 其它智能控制在污水处理中的有效运用

4.1 模糊控制系统在污水处理中的有效运用

模糊控制通过对污水的参数模糊化，这些参数包括污水量、DO、污泥回流比、曝气量等等，模糊控制通过对这些参数的控制，可以提高污水处理系统的运作效率，同时保证污水处理后水质达标。

4.2 神经网络技术在污水处理中的有效运用

近年来，随着智能控制技术的不断发展，神经网络技术在多动态优化控制污水处理上效果突出，可以大大降低污水处理的耗能问题。神经网络技术在污水处理过程中的主要运用是能具有强大的计算能力和兼容性，能适应环境的改变，对一些污水处理参数可以精确化的计算，从而有效的控制污水处理系统运行。

结束语

总而言之，污水处理现在是我国的环保重点项目，智能控制技术的有效运用给污水处理带来了极大的便捷，有效降低了污水处理的成本，同时提高污水处理效率，我国还要不断深入研究智能控制技术在污水处理的更多运用。

参考文献：

[1]栗三一.城市污水处理过程优化决策与智能控制方法研究[D].北京工业大学，2018.

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[3]李晓雪.基于PLC的污水脱盐处理智能控制系铳研究[J].自动化与仪器仪表，2016(02):113-115.

[4]林梅金.污水生化处理系统的智能预测及优化控制策略研究[D].华南理工大学，2015.