一、 引言

目前，我國大多數污水處理控制系統自動化水平不高、安全性低、管理不當，效率普遍低于世界標準。污水處理系統中的曝氣過程控制、數據通訊和監控管理是急需解決的主要問題。中國污水處理自控系統相對落后，污水處理成本居高不下，排放的處理過的污水的水質不穩定，所以如何建立有效的自控系統，優化運行效果，減少運行費用，具有重要意義。

針對目前高速公路服務區污水處理效率較低，自動化程度不高，人力成本較高等問題，正航公司和江蘇某研究所聯合對服務區污水處理系統進行改造，目前正在試點階段，并準備向全省的高速公路服務區推廣。

二、工藝流程

如上圖所示，污水由隔油池和化糞池通過進水管，依次經過粗格柵、細格柵，然后進入調節池，由1#提升泵提升至SBR反應池進行曝氣生物處理，SBR周期運行，一周期共8小時，其中包括4個階段（①進水階段，t=1.0h；②曝氣階段，t=5.0h；③靜置階段t=1.0h；④潷水器排水階段，t=1.0h）。SBR出水進入中間池再由2#提升泵提升至混凝池，在混凝池由加藥泵添加混凝劑，混合進入沉淀池，上清液出水排入邊溝。

其中，SBR池和混凝池、沉淀池，均設排泥管，并各設一電動排泥閥，由污泥泵進行定期排泥，排泥進入污泥池，人工對污泥池進行定期外排。

三、 控制要求

（1）隔油池控制

配置超聲波液位差測量儀，如果隔油池中，測量值超過設定值警報，表明隔油池管道已被堵塞，提醒工作人員需要人工疏通隔油池。

（2 ）調節池1#提升泵的控制

當到達進水時刻，調節池中檢測水位低于啟動水位時, 電動水閥開啟，1#提升泵開泵運作，水位降低到停泵水位時，1#提升泵停止運作。

（3） SBR 反應池的控制

周期運轉的SBR 反應池，每周期分4階段：①進水階段，t=1.0h；②曝氣階段，t=5.0h；③靜置階段t=1.0h；④潷水器排水階段，t=1.0h。其中，

①進水階段控制：進水電動閥開啟，如調節池1#提升機組控制；

②曝氣階段控制：主要是根據進水量，來控制曝氣量，通過風機的恒壓變頻來實現風機流量的變化。

進水階段，調節池中超聲波液位差儀把數值傳入系統，根據顯示的液位來控制曝氣階段風機的變頻運轉。

③靜置階段控制：曝氣運轉5.0h，即停止曝氣，開始靜置，靜置時間控制t=1.0h。

④潷水器潷水階段控制：靜置1.0h后，潷水器閥門啟動，開始潷水。直至水位達到設定水位時，潷水關閉,且時間控制為1.0h，1.0h時間一到，即進入下一周期，開始1#提升泵進水。

（4）中間池2#泵的控制和加藥泵的控制

每天24小時不間斷運行，只要2#泵運行，加藥泵就運行，2#泵一停，加藥泵即停，即加藥泵和2#提升機組是聯機操作的。

當中間池顯示水位低于最低水位設定值時，2#提升泵和加藥泵停止。

    （5）排污系統控制

污泥主要是來自SBR池、混凝池及沉淀池，通過設定時間定時進行排污。

四、 控制系統構成

本系統中共有模擬量輸入5路，分別是隔油池、調節池、中間池配置的超聲波液位差測量儀表， SBR反應池、污泥池配置的污泥界面計。模擬量輸出兩路，分別是1#、2#變頻器頻率。開關量輸入12個， 分別為1#提升泵（一用一備）故障，2#提升泵（一用一備）故障，1#、2#風機故障，1#、2#變頻器故障，加藥泵故障，1#、2#、3#電動排污泵故障。數字量輸出13個，分別為1#提升泵（一用一備）運行，2#提升泵（一用一備）運行，1#、2#風機運行，1#、2#變頻器運行，加藥泵運行，1#、2#、3#電動排污泵運行，故障報警。模擬量采集的各項參數、用戶設定的各項參數、手動/自動切換、自動啟動/停止以及各設備獨立啟動/停止由觸摸屏顯示、設定。

采用：CPU224XP一個，數字量輸出模塊EM222-R8一個，模擬量輸入輸出模塊EM235一個以及7寸觸摸屏一個。

五、 系統實現

曝氣階段控制，通過模擬量模塊讀取超聲波液位差儀的反饋，將電流信號4-20mA轉換為相對應的液位值，并在觸摸屏上顯示出來。

根據超聲波液位差儀反饋的信號，PLC通過改變模擬量輸出的值，改變風機變頻器的頻率，從而更好地節約了能源，提高了效驗。

在定時控制中，由于定時時間較長，PLC內部定時器無法完成這一時間定時，則通過計數器與定時器的配合使用，設定較長時間的定時，完成控制要求。

根據污水處理的工藝流程以及控制要求，畫出順序流程圖，通過順序控制指令S，將污水處理的各個工藝流程步驟有效地銜接在一起，完成所需的控制要求。

程序中同時設定了手動和自動功能，方便設備保養，調試或故障時，更好地維護系統，保證系統的可靠運行。

通過實時監控各水池的液位，自動控制相應水泵的啟停。通過時間設定，定時自動完成水泵切換，泥水排放、間歇暴氣等操作，從而高效、節能、環保地完成污水處理工作。