污水厂自动控制系统的设计和组成剖析

污水厂自动化控制系统技术方案

1.系统概述

随着我国城市化建设力度的加强，大城市的改建及中小城市的扩容速度越来越快。我国在七、八十年代兴建的市政污水处理厂随着城市化步伐的加快，无论从处理工艺还是从日处理污水吞吐量上，都已经不能满足城市污水处理的需求。另一方面，随着我国人民对环保意识的整体提高，我国政府对污水处理建设方面的投资力度也在逐渐加大。从95年开始，我国政府开始逐渐把污水处理的建设正式提到工作日程上来。

在一些市政设施的自动化工程中，由于工程的重要性和投资力度的庞大，加上早期的控制系统发展比国外晚，所以一些大型市政污水处理工程主要还是以国外的控制系统为主。到了二十一世纪由于计算机技术的迅猛发展，国内的控制系统在组态软件、通信、测控终端、一次仪表等诸多方面都取得了长足的进步，很多产品已经大量应用于各大行业，可靠性和稳定性等都达到了国际先进水平。

深圳市华威世纪科技发展有限公司具有自主知识产权的污水处理控制系统软件HWKJV3.0，具体高度集成化、高度开放性、高度稳定性、极高性价比等特点，已应用于国内许多同类场合，现场运行，稳定可靠，在业界具有良好的声誉。本系统根据用户的需要，合理配置，将用户的自动化成本在保证性能情况下，降至最低，

实现产品供应商、集成商、最终用户多赢。

2、污水厂工艺处理

目前国内污水处理工艺可分为三类，即一级处理，二级处理，三级处理，还有考虑综合利用的。国内目前综合考虑投资，运行成本，处理效果等因素，根据污水水质情况，大多采用一级和二级处理方式。一级处理也称物理法处理，其工作原理是利用过滤、旋流分离等方法去除污水中的悬浮物和泥砂。一级处理可去除污水中约50%的污物，适用于污水中有机物质含量较低的情况，常作为二级污水处理厂的预处理工序。工业污水经工业企业自行处理达标后，连同生活污水一起，经由污水管网集中输入污水处理厂，一级污水处理工艺。主要设备有格栅、水泵、沉砂池、风机、吸砂泵、旋转筛网、除渣机、滤清器等。

工艺的流程为：城市污水汇集到集水池，由一组水泵提升到前池；弧形格栅清除污水中的体积较大的污物和漂浮物；在沉砂池中，压缩空气与污水混合，分离出的泥砂沉淀于底部，由吸砂泵吸出；旋转筛网进一步的滤除污物；滤清器用于对筛网进行冲洗。经过一级污水处理设备处理后的污水进入污水中 pH 值、固体悬浮物、动植物油类、酚类、石油类、氨氮类、表面活性剂类及 BOD、 COD 二级处理环节。使等污染物及汞、镉、铜、锌、铅、镍、铬、钴等元素或化合物含量接近渔业水质标准(TJ35-79)，净化后的出水水质达到污水综合排放标准（GB8978-1996）二级以上标准。净化后，一部分污水可作为工业循环水循环使用，一部分就近排入清江，污

泥干化后送邻近的城市养渔场，垃圾处理场处理。

3、污水厂的功能划分

3.1、厂区变配电系统，重要机房的供电监控

对变电站和配电的监测采用交流采样的小型化 RTU，一条线路或一个变压器的遥测遥信遥控一个RTU就可以解决。RTU较高的 EMC 指标和工作温度范围(零下 20 到70度)保证系统的正常和稳定工作，完全适应户外的

各种运行环境。

3.2、办公区暖通送风的监控

通过PLC来对空调系统的变风量进行控制，使系统的空调效果达到最佳，通过合理的控制策略降低空调系统

的使用能耗。

3.3、一级和二级污水处理工艺流程的监控：

3.3.1 机械处理部分：

完成对污水泵，粗细格栅，沉砂池搅拌器，空压机械的状态监控；实施泵阀联动，备用轮换，格栅清洗，旋

转筛网。清洗，污泥池刮泥，自动打包等控制操作。

3.3.2 生化处理部分：

完成对处理工艺参数的监测控制，如对溶解氧，污泥浓度，PH值，ORP，BOD值等参数的测控。对曝气设备，

搅拌设备，排水设备，污泥回流泵，鼓风机等进行操作控制，以满足对处理出水水质的要求。

3.3.3 加药处理部分：

对于污水处理工艺流程中的加药处理系统要求上位软件实现对污水处理等级自动识别加药，及专家算法配药

系统。

3.3.4 淤泥处理部分：

监测控制污泥错池，污泥消化池，污泥脱水机及干燥设备的运行参数和状态。

3.4、自动生成每月城市污水处理情况图文统计报表，图文报表的存储时间不少于10年。

3.5、对暴雨季节的排洪系统进行监控。

3.6、污水厂的各项监控数据能够通过MODEM远程传送到市政各部门便于卫生防疫，市政环境监测等部门对城市环境监察工作的开展。

4、系统监控功能论述：

4.1、污水处理厂供配电的监控：

为了保证污水处理厂的设备正常运转，对变配电系统的重要组成部分进行监控是有必要的。搭建HWKJV3.0

的上位供配电监控平台实现的监控功能主要体现在下面几个方面：

1.HWKJV3.0变配电监视系统可显示变配电系统的网络拓扑图，显示回路的开

关状态及实时参数，显示综合保护设备的时间记录和故障录波（利用HWKJV3.0的X-Y曲线显示插件记录三相电流波形，低电压动作和系统电压波动时的三相电压波形，零序电流动作时电流波形，所录波形存储在计算机节点的硬盘上，并标志日期，时间，并可以随时调用，查看和分析）。

2.在HWKJV

3.0变配电监视系统的监控画面上提供每条配电线路电量参数（包

含三相电压，电流，有功功率，功率因数，电度等）进行时实画面监视并通过对每条配电线路的实时数据分析，在上位监控系统构建变配电最低能耗工作方式。

3.HWKJV3.0变配电监视系统设有故障分析和预测功能，对将要发生故障的重

要供电电力器件提供预报警。（主要是通过对各电力器件通过的电流，器件的温度变化来判断重要供电电力器件的运行情况）

4.HWKJV3.0变配电监视系统对变配电系统中的故障元器件具有动画锁定功

能当配电系统有故障发生时，监控系统将强制切换到故障元器件所在的监控页面，同时发生故障电力元件的颜色将发生改变，同时发出音响报警功能。通过对线路和元件的编号处理，便于维护人员对故障的排除，缩短维修时间。

5.HWKJV3.0变配电监视系统具有变电站监控的SOE功能可对过流，过载，速

断，低电压，单相接地和电气联锁，联动跳闸等的报警和跳闸功能具有故障原因显示功能。

6.HWKJV3.0变配电监视系统，系统数据可把运行事故的纪录以报表的方式保

存3年以上可随时调用，打印和查看。

7.HWKJV3.0变配电监视系统对污水处理厂的各设备回路用电可进行电量能

耗统计，统计数据可以保存3年以上，同时可以通过报表的方式进行打印输出（ HWKJV3.0支持多种报表格式），便于对整个污水厂的电量能耗进行管理。由于在供配电系统的MCC（配电柜）中采用了很好的保护功能，对于应付各种紧急故障具备了很强的应变能力，同时从设备安全的角度考虑，在HWKJV3.0变配电监控系统中只对高