污水处理过程的智能监控系统

论坛|Forum文|赵云飞含油污水处理是一个复杂的工艺过程。目前，污水生物处理方法主要有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、生物塘法等，其中活性污泥法应用最为广泛。由于该方法污水处理系统曝气池中溶解氧浓度(dissolvedoxygen，DO)的控制要求高，建立高效精确的动态供氧模型是件相对复杂的事情。目前相关研究主要有模糊理论、人工神经网络、随机优化技术和专家系统等，但这些智能控制方法并不能完全适用于含油污水处理系统。因此，本文提出采用基于案例推理(Case-basedreasoning，CBR)的曝气池智能实时监控溶解氧浓度(DO)的设计方案，已达到能够准确、高效的控制曝气池中DO指标的目的，保证良好的污水处理效果。设计方案1工艺流程及设备描述本文以含油污水处理为例，该污水处理厂的主要废水水质为含盐废水、含油废水、脱硫后废水，含油废水、脱硫废水即酸性废水排入含油集水池，含盐废水设计水量为40m3/h、含油废水为250m3/h、脱硫后废水（即酸性废水）为60m3/h。污水处理过程分为三大部分：（1）预处理系统，主要包括格栅、调节罐、隔油池、一级气浮、二级气浮；（2）生化系统，主要包括水解酸化系统、A/O系统；（3）深度处理系统主要包括一级BAF系统、臭氧氧化系统、二级BAF系统、三级气浮系统、消毒系统、反渗透系统、脱水系统。2控制系统功能分析2.1控制功能流程控制：控制含油污水依照一定的顺序流经系统的各个部位，以便被各个装置处理。设备的运行控制：控制电机、泵、风机、搅拌器以及阀门等设备，使设备以自动化的方式运行。2.2监测功能流量监测：监测过滤器的进水流量、产水流量等的污水处理量。液位监测：监测各个污水池、污油池以及污水罐的当前液位。设备运行监测：监测各个设备的运行状况，根据设备的运行信息判断设备所处的状态。例如：监测电机各相的电压、电流，电机的转速等运行信息，以便及时发现故障；监测各个阀门的开启、闭合状态；监测各个泵的运行状态等。2.3智能决策功能纪录系统运行的信息，根据历史信息给出当前的最优决策。例如：通过智能算法实时得到DO浓度，从而控制鼓风机的曝气量。2.4设置功能系统能够方便的设置各种运行参数。例如：电机的启停与污水池液位的联锁，BAF池和过滤罐进行反洗时间的设定等。3系统结构从逻辑上讲，整个控制系统共有1000多个点，因此，将其分配到4个PLC柜中，这4台PLC柜分别是CP101，CP102，CP103，CP201。其中CP101包括185个DI点、45个DO点、25个AI点、3个AO点，CP102包括168个DI点、64个DO点、6个AI点，CP103包括182个DI点、38个DO点、7个AI点，CP201包括177个DI点、69个DO点、36个AI点、8个AO点。4可编程控制设备及编程本系统选用西门子的带冗余SIMATIC系统PLC的S7-400H。S7-400H属于模块式PLC，主要由机架、CPU模块、信号模块、功能模块、接口模块、通信处理器、电源模块和编程设备组成。4.1S7-400PLC软件开发工具STEP7STEP7支持3种基本的编程语言：梯形图（LAD）、功能块图（FBD）和语句表（STL），并可以相互转换。使用STEP7开发这个基于S7-300PLC的控制系统的步骤：（1）系统组态；（2）CPU参数配置；（3）I/O模块参数配置。系统组态就是选择硬件机污水处理过程的智能监控系统污水处理过程的智能监控系统结合石化含油污水现状，本文主要采用生物法对曝气池中溶解氧(DO)浓度进行基于PLC的智能监控，使DO的浓度能够快速、准确的达到要求，从而保证污水处理质量，降低能量的消耗。世界有色金属2013年第6期70Forum|论坛参考文献[1]尹先清，陆晓华，邓皓.含油污水处理技术研究.工业水处理，2000，20(3)：29-31.[2]国家环境保护总局.石油石化工业废水处理.北京：中国环境科学出版社，2002：5-8.[3]杜树新.污水生化处理过程建模与控制.控制理论与应用，2002，19(5)：660-666.架，将模块分配给机架中希望的插槽。5PLC软件设计PLC程序的目标就是完全自动地实现污水处理的所有工艺流程。泵的控制：它受液位控制。与超声波液位计联动。低液位停泵并报警，中液位启动一台泵，高液位时启动两台泵，超高液位报警并启动备用泵，三台泵切换使用（切换时间10天）。首次自动启动上位机，停泵顺序与开泵相反，来自电气的过负荷（过电流）故障报警。现场调试手动。液位计监测：高液位和低液位均报警显示，上位机在线显示液位。搅拌器的控制：它受时间控制，24小时连续运行或每小时运行30分钟（时间操作人员可调整）。间隔随机运行确定，首次自动启动上位机，自动循序运行，来自电气的过负荷（过电流）故障报警。现场调试手动。