污水处理自动化仪表设计与应用研究

摘 要：环境污染已经妨害到人类的生存与发展。据联合国报告，如果我们在2050年不能把污染控制在一定范围之内，人类将迎来灾难性的后果。基于这一现实，世界主要强国和发展中国家都纷纷加强了污染防止的研究。我国目前正在进行节能减排的大力倡导，本文积极响应国家这一号召，以污水防止为目标，探索在污水处理中，如何进行自动化仪表的设计和应用，从这两方面进行分析与叙述，为我国的污水防止做出贡献。

关键词：污水处理；自动化仪表；设计；应用

前言：当前人与自然的主要矛盾是人类的发展对自然的破坏，这一破坏，目前正逐步反馈到人类自身。防治污染是每个国家和每个公民应尽的义务。在污水防治领域，我国已经取得了长足的进步，特别是在污水的自动化处理方面，但是对于自动化仪表的设计与运用进步比较缓慢，制约了我国这一方面的进步。为了能够促进我国节能减排的发展，自动化仪表技术成为了这一领域的主要研究对象。

一、自动化仪表对于污水处理的意义

当前的污水处理系统，无论采用什么样的工艺，都必须进行大量参数的检测，只有在合格的条件下才能进行排放。由于污水污染复杂，包括酸性污水、碱洗污水、生活污水等，在目前生产环境下，靠人工已经不可能实现污水的排放标准，所以，必须进行自动化、机械操作。在污水处理过程中，需要进行在线COD、PH值、氧化还原电位、污泥浓度、在线BOD等数值的测量，通过对这些数值不同的测量，才能对污水处理中的工艺进行监测与完善，使污水处理各种机械得到合理、充分的运用。污水自动化仪表的作用就是通过对这些参数的表达与分析，自动调节工艺设备的协调运行，可以说是污水自动化处理的基础。此外，自动换仪表还承担着监测污水处理工艺和向有关部门反应污水处理结果的重要作用。所以，污水处理自动化仪表在污水处理中扮演着不可替代的角色。

二、污水处理自动化仪表设计

污水处理中，自动化仪表不仅要采集有关污水处理的参数，对污水处理的过程进行管理与监控，还负担着科学管理和环保监控汇总的重大责任，所以，对于自动化仪表的设计，我们必须遵循以下原则，保障仪表的稳定运行。

（一）污水处理自动化仪表设计原则

一、设计选型时 ，要用高精度、高稳定性的免维护智能仪表，便于管理和仪表的稳定运行。为了使现场的巡视与仪表的维护更加容易操作，设计中尽量用带现场显示功能的变送器，最好选用不断流拆卸和维护周期较长的节能仪表；二、自动化仪表的工作环境比较恶劣，很多是在井下或者是露天环境中安置的，更有一些直接放在污水中。所以，必须要做好仪表的防护工作。井下仪表和在污水中的仪表防护等级要选在IP68及以上的，露天仪表的防护等级选IP65及以上的。同时，根据具体条件考量是否要设置其他保护设施，比如北方冬季比较冷，就应该考虑安装保护箱，进行仪表的保温；三、我们还要考虑到，仪表的设计是直接与一些酸性物质或者是淤泥进行接触的，传感器很容易受到这些物质的影响，有腐蚀仪器或者是结垢情况的发生。所以，在选择传感器的时候，我们要注意选择非接触式的，电磁式或者是可清洗式的、无阻塞隔膜式的传感器，比如超声波传感器或者是电磁式传感器等；四、为了仪表的安全使用，应该考虑到特殊情况的发生，比如说雷电多发区要考虑仪表的防雷特性，最好在仪表变送器的电源和输送信号到PLC的输出端连接防雷器[1]。在沼气较多的地方，仪表要选用本安型的仪表，安全棚共同组成本安防爆系统。

（二）仪表的设计

污水处理自动化仪表主要分为两类，一种是监测温度、压力、流量、液位等物理特性的热工仪表，由测量元件、传送装置和显示设备构成；一种是分析水质成分的成分分析仪表，专业性较强，只对某种成分进行分析。有在线BOD仪、在线COD仪、溶解氧仪等。

根据实际情况，由厂家自行选择自己所需要的仪表，下面来介绍一下仪表的主要作用和设计。温度和压力仪表主要是，对污水或其他介质的温度进行监测，把温度保持在一定的范围之内。通常的设计是以铂热电阻作为热敏元件，采用温度变送器将热阻信号转换成4-20mA的信号，接入标准模拟量模块。压力表的设计一般是在泵出口处直接安装压力表，或者是压力变送器。压力变送器一般选则智能型压力变送器，来配合手操器对压力变送器的调零和量程设置等操作；流量仪表主要是对污水处理中的污水量、回流污泥量、曝气量的进行测量的工具，为污水处理厂的运行情况和经济效益分析提供重要数据，应用最广的是超声波流量、压差流量、电磁流量等；液位检测仪表主要以超声波液位计为主，这种仪器可靠性高，安装简单，而且不受液体粘度和密度影响。由发射换能器对液面发射超声波脉冲，被液面反射后，被接受换能器接收，根据距离换算成，液面的液位，精度在0.5%上下，测量范围在0.5米到几十米之间。

分析仪表主要是分析污水中的各种成分，对于各种成分的制污工艺进行调整，使设备能够良好的运行，确保污水处理效果的实现。比如说，溶解氧仪，控制着活性污泥法、生物膜法等处理环节的运行。运行状态良好的溶解氧仪能够维持微生物的正常生命活动，保持污水中有益微生物的活性。

三、污水处理自动化仪表的运用

（一）污水处理工艺

首先，把污水集中起来，进行预处理，在污水进水泵利用粗格栅把污水中的大型漂浮物和垃圾过滤掉，再利用污水泵把污水转移到细格栅，排除污水中的相对较小的漂浮物和垃圾。然后在曝气沉砂池中将油类和细沙处理掉，进入计量槽，对污水的处理量进行统计。之后在初级沉淀池中将污水中30%的有机物处理掉，在二级中，先在曝气池对污泥进行泥水分离，将分离出来的水先行排除，余下的混合液体送到污染物浓缩池，将污泥进行脱水、压缩，形成污染物饼[2]。

将排出的水采用石灰中和加硫化处理的三级处理工艺。各种处理都在各种仪表的控制下进行。一级中和用石灰乳和酸性污水生成反应石膏，通过在线PH计自动化仪表控制石灰乳的加入量， 保证反应槽出口的PH值在5左右；二级中和同样是先通过在线PH计制动控制石灰乳的加入，使PH值在9左右，并在调节池反应中对大部分的重金属进行反应。在硫化反应槽内，通过电磁流量控制仪表按比例加入Na：S溶液，去除残留金属。在通过PH计控制仪表用酸性污水反调将出口的PH值控制在7-9之间。

（二）污水处理自动化仪表应用中的注意事项

许多分析仪表的传感器是电机组成的，电极在使用的过程中很容易吸附油质和污染物，所以在使用的过程中要注意对电极的清洗。若发生故障，在管道上设计安装旁阀，可以在污水处理过程中关闭阀门，停止污水的处理，以保证对污水处理自动化仪表的及时维护，同时处于上游环节的阀门系统，能够迅速关停系统，对保护设备安全有重要意义。具体问题具体分析是污水处理自动化仪表应用的主要原则，污水处理自动化仪表的使用要与污水处理的技术和工艺紧密结合，选取适当的取样位置，最好是可以活动的，以便进行调整[3]。

结语：污水处理对于我国水资源的安全至关重要，我国是严重缺水的国家，每一滴水资源都十分珍贵，对于污水处理，一定要利用先进技术和仪器，在管理、意识、硬件、软件方面全方位的进行改进和积累。

参考文献

[1]丁玉美.自动化仪表在污水处理系统中的应用[A].中国水网.2007水业高级技术论坛论文集[C].中国水网：，2007：7.

[2]罗远程.污水处理厂氨氮减排与节能和自动化仪表的应用[A].中国土木工程学会水工业分会排水委员会.全国排水委员会2012年年会论文集

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