城市生活污水处理厂电气与自控设计

摘要：随着民众生活水平的持续提高，城市生活污水排放量逐年增多。如何加强污水处理，避免污水的排放对生活环境造成污染，已然成为民众的重点关注问题。作为城市污水处理的主要场所，通过电气与自控的科学设计，可进一步提升污水处理质量与效率。基于此，本文以电气自控系统设计方案的分析入手，探讨并总结现阶段污水处理中智慧排水的应用，以期为城市环保工作开展贡献助力。

关键词：污水处理厂；自控设计；智慧排水；设计方案

0引言

现阶段社会发展中，资源使用与人口数量增长之间存在的冲突愈发严重，水污染问题已经在我国多个地区存在。随着物联网、计算机等技术的创新发展，智慧城市理念一经问世就受到各个国家的重视。而智慧排水作为智慧城市中的核心组成，依托于电气自控系统的设计，可最大化发挥出智慧排水的作用与功能。正因此，电气自控系统的设计，以及智慧排水的应用，已然成为各个污水处理厂的重点研究课题。

1城市生活污水处理厂电气自控系统的设计方案

1.1涉及控制系统的设计。作为污水处理中电气处理应用的基础前提，电气设计需依据对污水处理厂实际情况的分析，进行的电气控制的强化，高质量开展配电工作。总结笔者独立设计、制作某泵站自动控制系统，审核强弱电各系统图纸等工作的经验，得出电气设计并非是指处理厂照明电气设计，而是针对自控系统的电气设计。通常情况下，开关、熔断器为电气线路设置中常用的电器，而针对电气线路接通与断开的控制，则是以电气设备的触电特征来实现有效控制，确保电气系统中各个电机与电气始终处于稳定状态，避免对民众日常生活造成严重影响[1]。1.2自控系统的设计。针对自控系统的设计，需秉持着资源信息共享、集中与分散管控的准则，结合SCADA系统的应用，进行污水处理设备运行状态、处理工艺应用、各项参数的全面监控。实际设计过程中，需重视对操作水平与管理水平的提升，积极引进先进技术工艺。通过对模拟量与开关量的模拟来实现自控系统的有效设计，确保其操控需求得到满足。要想保证自控系统设计符合预期要求，需重视对污水处理情况的综合分析，以此为依据强化系统设计。例如在某污水处理厂改扩建工程自动化项目施工过程中，笔者与施工方相关人员深入到现场对污水处理厂实际运行开展考察调研，结合对考察资料的分析进行方案设计，最终实现自控系统满足污水处理厂运行管理需要的同时，也减轻了一线工作人员的负担。

2智慧排水在城市污水处理应用分析

2.1建设要求。要想最大化发挥出智慧排水的作用与功能，需以智慧排水体系的建设为基础。而在具体构建智慧排水体系过程中，需依据对数据资源建设要求的分析，具体包括监测、业务、基础以及多媒体数据等。其中处理厂与泵站的智能预警以及生产数据、指标实时采集分析和监控尤为重要。针对生产指标的监测与采集，需囊括进出水水污染检测、水量检测、集水井水位监控。水污染检测涉及到对污水的化学需氧量、氨氮、总氮、总磷、固体悬浮物等物质的检测；针对生产运行数据的监测与采集，必须做到充分利用传感器设备、检测仪，实时且全面的监测各类设备运行状态、压变、流量的模拟量与开关量，并将检测值反馈至监控中心[2]。智慧排水系统的运行，依托于数据采集设备、智能采集终端、压力传感器、液位计、无线网络设备、视频监控等在线监测设备的应用，实现对城市排水系统运行的实时、全天候感知，而排水设备与管理部门则借助可视化的形式进行有机整合，充分利用大数据技术来采集、处理、分析大量的信息，以此为基础构建完善的模型，为相应处理决策的制定提供帮助与参考。正因智慧排水体系的完善构建，实现从排污企业至排污口的全闭环管理，提升污水系统管理的精细性、动态性以及智慧性。2.2工作目标。智慧排水的应用，其工作目标体现为：借助对物联网、计算机等技术的应用，实现城市污水处理的感知物联化、设施数字化、数据可视化、运维信息化、管理科学化、决策智慧化，促进我国污水建设事业不断朝着智能化、智慧化的方向迈进。2.3实现框架。立足于物理层面，智慧排水的系统架构组成包括检测与控制设备、监控中心平台、使用终端。不同组成部分之间的关联依据为互联网，充分利用监控中心进行城市污水处理厂的统一监控、检测与控制，以物联网为基础，构建完善且科学的智慧排水处理系统。针对智慧排水系统的构建，借助对物联网技术的应用构建五层式系统架构，包括感知层、传输层、数据层、应用层及展示层。所构建的智慧排水系统具备远程集中管理功能，可达到“远程治水”的目的[3]。不同系统层次功能不同，感知层主要功能体现为相关数据的检测与采集，即依托于传感器的应用，对各个地区处理厂进出水水量、水质及生产过程数据的检测与采集。同时，应用层可实现对设备参数与环境参数的自动检测，遵循相关指令定期将检测结果上传至监控中心。应用层的有效构建，可实现自动化、统一化的处理污水厂数据信息，依据检测数据分析进行设备故障的预警；传输层的主要作用是进行数据传输，等到数据采集完毕，利用物联网通讯网络将采集完成的数据信息传输至数据层；应用层主要功能体现为对所有信息资源的采、存、管及查询应用，为应用系统层提供数据支撑，具体运行过程中，数据层主要包括信息资源规划管理、数据采集加工、数据权限管理、数据分析应用等功能。应用层则是通过智慧管理、智慧调度、智慧运维等几大应用模块，实现统一的一体化、规范化、精细化、智慧化的智慧排水管理体系。展示层则是通过展示大屏、智慧排水网站、智慧排水APP、公众号等向社会展示城市排水运行情况。2.4设计特点。分析智慧排水系统的设计，其特点具体体现为：（1）实时监控。系统可实现对城市排水管道设施的实时、全面监控，做到对城市污水排放情况的全面掌握。例如笔者参与杏林污水处理厂安防监控系统改造项目中，发现原有监控系统运行时间已经长达8年，不仅存在严重的设备老化问题，甚至部分监控设备的夜视功能丧失。同时，原有的摄像设备均为模拟机，无法做到对数据信息的共享、存储以及传输。对此，2016年该厂在长度超过1000米的围墙上进行监控器的安设，并在重点设施场所如化验室、设备室等区域进行监控器的安设，以此促进智慧排水系统的进一步建设，并达到厂区全覆盖监控的目的。（2）动态调控。依据对相关检测数据的采集与分析，实现对管网输送、泵站运行以及污水厂运行的动态调控。例如笔者参与的厦大泵站项目改造中，以往采用的自耦降压方法无法满足系统的实际运行需求。对此，厦大泵站更新变频器三台，功率分别为90KW、90KW、45KW，并依据实际运行要求，进行二次线路与控制柜的改造更换，结合对自控系统的链接，达到系统动态化、自动化控制的目的。（3）预警与故障排除。依托于传感器的应用进行设备运行监测，第一时间发现存在的老化、破旧问题，通过提前预警的方式来及时排除隐患，避免设备故障影响污水处理厂运行稳定性。同时，融合应用云计算、物联网、计算机等技术，立足于智慧污水角度，进行智能化、科学化安全污水处理方案的制定，进一步提升故障维修效果，避免因人为失误而影响到设备故障维修质量。2.5应用表现。通过对智慧排水的应用，依托于大数据技术的应用对排水系统全面检测，以可视化等方式进行系统设施的整合管理，构建以物联网为基础的完善排水管理体系。通过对各项数据信息的智能采集与分析，进行数据信息的科学分类并提前预警，若运行期间出现故障或隐患，可第一时间通知管理人员，并为人员提供科学且合理的辅助决策，提升排水系统管理的精细化以及动态化，做到排水系统的现代化、智能化、智慧化运行。

3结束语

城市污水处理效果关乎到民众生活环境能否健康、持续的发展，影响着民众的生活质量。对此，需重视对处理厂电气自控的强化设计，加大先进工艺、技术、设备的引进力度，构建完善智慧排水管理体系，为生活污水处理厂的自动化、高效化、智能化运行打下良好基础。

参考文献

[1]向萌,丁彩红.小型城市生活污水处理厂电气与自控设计[J].水能经济,2017,000(001):P.11-11.

[2]闫晓涛,桂芳.智慧水务在城市生活污水处理中的应用研究[J].甘肃科技,2017,033(017):49-51.

[3]王军.智慧水务在污水处理中的设计与应用[J].科技创新导报,2015,v.12;No.354(30):172-173.

作者:王志 单位:厦门水务中环污水处理有限公司