新时期污水处理厂中央控制系统的研究与分析

[摘 要]根据环境保护部办公厅的《关于加强城镇污水处理厂污染减排核查核算工作的通知》，处理能力在2×104m3/d以上的城镇污水处理厂必须安装中央控制系统。中央控制系统的安装，能够对污水处理的全过程进行实时且全面的监控，有助于污水处理厂的COD总量有效减排核查核算及污水处理成本的降低，为此对其展开研究具有十分重要的现实意义。

[关键词]污水处理厂；中央控制系统；污染减排；监控

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）45-0092-01

1 污水处理厂中央控制系统的发展概况

污水处理可采用的单元工艺和关键处理设备较多，其运行管理和过程控制必须依赖可靠的中央控制系统来完成。随着科技的不断进步，污水处理厂中央控制系统正向着过程控制自动化、仪器仪表精密化的方向发展，并且具备对正常处理工艺的全自动控制、在线对工艺状态进行显示和记录、通过声光报警异常状况等功能。

国外污水处理厂的中央控制系统起步较早，美国在七十年代就基本实现了大型污水处理厂的中央控制，可以实现无人化值守。通过安装在线检测仪器，污水处理厂将工艺过程参数（如溶解氧、氨氮、硝酸盐氨等浓度）的信息传送至PLC，由上位计算机软件对工艺处理各阶段的运行时间和曝气模式进行调节，从而在确保水质的前提下使污水处理厂处于经济、安全和合理的运行状态中。

国内污水处理厂的中央控制系统研究较晚，九十年代以后国内部分大型污水处理厂才开始引进中央控制系统（但多数是直接引进国外成套系统），国产中央控制系统因防腐能力差及技术不成熟等问题，始终较少应用。

2 污水处理厂中央控制系统的建设

2.1 污水处理厂中央控制系统的建设原则

一个优秀的污水处理厂中央控制系统，需要从系统的安全性、开放性、先进性、稳定性、易用性和扩展性等几个方面综合考虑，一是采用先进的计算机技术，选用符合国际标准和国家标准的先进硬件产品、通用和成熟的软件产品；二是采用分布式系统结构，将系统的任务分布到监控系统各网络节点上，使风险分散，不会因单个节点计算机的故障而导致整个系统的瘫痪。

2.2 污水处理厂中央控制系统的控制模式

下表为污水处理厂中央控制系统的三种控制模式，其中自动模式的优先级最低，其次是远程手动模式，优先级最高的为现场手动模式。

2.3 污水处理厂中央控制系统的结构

目前国内污水处理厂普遍采用的中央控制系统由现场控制站、中央控制室、通讯系统和检测仪表等四个部分构成，下图为一个典型的污水处理厂中央控制系统结构图。

（1）现场控制站

现场控制站（PLC站）的主要任务是完成站内工艺参数和设备的监控与管理，同时将有关数据信息上传到中央控制室，并接受和执行中央控制室下达的命令。具体说来，现场控制站的功能包括：污水处理过程中各类报警信息、实时趋势曲线和历史趋势曲线、各工艺参数、电气参数、设备运行状态和其他有关数据的显示；现场工艺参数、电气参数的采集与处理；通过控制程序对所辖工段内的工艺单元、电气/工艺设备进行自动控制，并且对电气/工艺设备的运行状态进行监控与保护；提供现场人机对话窗口，完成显示/设定功能；通过通讯系统与中央控制室进行通信，向中央控制室传达数据并接受中央控制室发出的操作/控制指令。

（2） 中央控制室

中央控制室的主要任务是生产过程的集中监控、工艺数据的集成和存储、生产运行的调度与指挥、生产运行计划的制定、设备管理与运行优化、计量管理与模拟培训等。通过中央控制系统操作员站提供的各类参数和信息（如水质参数、各工艺单元过程的压力、流量及设备运行状态等），中央控制室的操作人员可以完成对整个污水处理厂的运行监控和调度管理。

作为污水处理厂中央控制系统的控制中枢，中央控制室对于设备的可靠性要求较高，因此其技术方案必须充分考虑安全性和可靠性要求。一般而言，操作层网络可以采用C/S结构，操作员站、工程师站等都作为控制局域网的一个节点，借助通信服务器和现场控制站来交换数据。

（3） 通讯系统

通讯系统为现场控制站、操作员站、数据服务器、工程师站等网络节点提供了可靠的通信链路，实现数据的传输和交换。一般而言，通讯系统可以划分为如下三个层次：第一个层次为现场设备层，主要用于控制主站I/O之间的通信，采用现场总线协议（Profibus-DP）；第二个层次为系统通信层，主要用于现场控制站之间，通信服务器/操作员站/工程师站与现场控制站之间的通信，采用工业以太网协议；第三个层次为工厂管理层，主要用于污水处理厂管理信息系统的网络，借助网络防火墙，系统通信层可以接入污水处理厂的管理信息网，实现污水处理厂控制系统与管理系统的互联和数据交换。

（4）检测仪表

用于污水处理过程的检测仪表通常可以划分为如下两类：①过程检测仪表：用于流量、温度、压力、液位等过程参数的检测，多为通用型仪表；②在线分析仪表：用于TOC、BOD、COD、TP、DO、pH、TN及污泥浓度等水质参数的检测，多为污水处理过程的专用仪表。

3 互联网技术对污水处理厂中央控制系统的影响

今年史上最严的新环保法出台，公众对环保监测信息的公开透明需求也日益迫切。互联网在环保行业的渗入，使得更多的污水处理企业对外开放企业内部监控数据，这也是今后环保监测行业的大势所趋。而这一切的基础也是建立在完善的污水处理中央控制系统之上。目前社会上出现的百度污染源地图、蔚蓝地图都具备在线重点污染源监控的功能，通过手机地图公众就能获知自己所处的环境是否存在污染源。

互联网技术可以成倍的提升环保部门执法效力，也可以激励污水处理企业开发更加先进的中央控制系统，通过更加精准的过程控制和参数监控，实现污水处理的最优化，保证出水水质的达标排放。

4 结论

污水处理厂中央控制系统的建设和应用，使得污水处理全过程能够得以有效的管理和监控，在确保污水处理厂正常运行的同时，也便于环保部门的监督。在污水处理厂中央控制系统的建设过程中，要紧密结合污水处理厂的实际需求，确保在达到现代污水处理需求的基础上，使中央控制系统发挥最大作用。

参考文献

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