一、引言

目前，我国大多数污水处理控制系统自动化水平不高、安全性低、管理不当，效率普遍低于世界标准。污水处理系统中的曝气过程控制、数据通讯和监控管理是急需解决的主要问题。中国污水处理自控系统相对落后，污水处理成本居高不下，排放的处理过的污水的水质不稳定，所以如何建立有效的自控系统，优化运行效果，减少运行费用，具有重要意义。

针对目前高速公路服务区污水处理效率较低，自动化程度不高，人力成本较高等问题，正航公司和江苏某研究所联合对服务区污水处理系统进行改造，并向全省的高速公路服务区推广。

二、工艺流程

如上图所示，污水由隔油池和化粪池通过进水管，依次经过粗格栅、细格栅，然后进入调节池，由1#提升泵提升至SBR反应池进行曝气生物处理，SBR周期运行，一周期共8小时，其中包括4个阶段（①进水阶段，t=1.0h；②曝气阶段，t=5.0h；③静置阶段t=1.0h；④滗水器排水阶段，t=1.0h）。SBR出水进入中间池再由2#提升泵提升至混凝池，在混凝池由加药泵添加混凝剂，混合进入沉淀池，上清液出水排入边沟。

其中，SBR池和混凝池、沉淀池，均设排泥管，并各设一电动排泥阀，由污泥泵进行定期排泥，排泥进入污泥池，人工对污泥池进行定期外排。

如上图所示，污水由隔油池和化粪池通过进水管，依次经过粗格栅、细格栅，然后进入调节池，由1#提升泵提升至SBR反应池进行曝气生物处理，SBR周期运行，一周期共8小时，其中包括4个阶段（①进水阶段，t=1.0h；②曝气阶段，t=5.0h；③静置阶段t=1.0h；④滗水器排水阶段，t=1.0h）。SBR出水进入中间池再由2#提升泵提升至混凝池，在混凝池由加药泵添加混凝剂，混合进入沉淀池，上清液出水排入边沟。

其中，SBR池和混凝池、沉淀池，均设排泥管，并各设一电动排泥阀，由污泥泵进行定期排泥，排泥进入污泥池，人工对污泥池进行定期外排。

三、控制要求

（1）隔油池控制

配置超声波液位差测量仪，如果隔油池中，测量值超过设定值警报，表明隔油池管道已被堵塞，提醒工作人员需要人工疏通隔油池。

（2）调节池1#提升泵的控制

当到达进水时刻，调节池中检测水位低于启动水位时,电动水阀开启，1#提升泵开泵运作，水位降低到停泵水位时，1#提升泵停止运作。

（3）SBR反应池的控制

周期运转的SBR反应池，每周期分4阶段：①进水阶段，t=1.0h；②曝气阶段，t=5.0h；③静置阶段t=1.0h；④滗水器排水阶段，t=1.0h。其中，

①进水阶段控制：进水电动阀开启，如调节池1#提升机组控制；

②曝气阶段控制：主要是根据进水量，来控制曝气量，通过风机的恒压变频来实现风机流量的变化。

进水阶段，调节池中超声波液位差仪把数值传入系统，根据显示的液位来控制曝气阶段风机的变频运转。

③静置阶段控制：曝气运转5.0h，即停止曝气，开始静置，静置时间控制t=1.0h。

④滗水器滗水阶段控制：静置1.0h后，滗水器阀门启动，开始滗水。直至水位达到设定水位时，滗水关闭,且时间控制为1.0h，1.0h时间一到，即进入下一周期，开始1#提升泵进水。

（4）中间池2#泵的控制和加药泵的控制

每天24小时不间断运行，只要2#泵运行，加药泵就运行，2#泵一停，加药泵即停，即加药泵和2#提升机组是联机操作的。

当中间池显示水位低于最低水位设定值时，2#提升泵和加药泵停止。

（5）排污系统控制

污泥主要是来自SBR池、混凝池及沉淀池，通过设定时间定时进行排污。

四、控制系统构成

本系统中共有模拟量输入5路，分别是隔油池、调节池、中间池配置的超声波液位差测量仪表，SBR反应池、污泥池配置的污泥界面计。模拟量输出两路，分别是1#、2#变频器频率。开关量输入12个，分别为1#提升泵（一用一备）故障，2#提升泵（一用一备）故障，1#、2#风机故障，1#、2#变频器故障，加药泵故障，1#、2#、3#电动排污泵故障。数字量输出13个，分别为1#提升泵（一用一备）运行，2#提升泵（一用一备）运行，1#、2#风机运行，1#、2#变频器运行，加药泵运行，1#、2#、3#电动排污泵运行，故障报警。模拟量采集的各项参数、用户设定的各项参数、手动/自动切换、自动启动/停止以及各设备独立启动/停止由触摸屏显示、设定。

采用：CPU224XP一个，数字量输出模块EM222-R8一个，模拟量输入输出模块EM235一个以及7寸触摸屏一个。

五、系统实现

曝气阶段控制，通过模拟量模块读取超声波液位差仪的反馈，将电流信号4-20mA转换为相对应的液位值，并在触摸屏上显示出来。

根据超声波液位差仪反馈的信号，PLC通过改变模拟量输出的值，改变风机变频器的频率，从而更好地节约了能源，提高了效验。

在定时控制中，由于定时时间较长，PLC内部定时器无法完成这一时间定时，则通过计数器与定时器的配合使用，设定较长时间的定时，完成控制要求。

根据污水处理的工艺流程以及控制要求，画出顺序流程图，通过顺序控制指令S，将污水处理的各个工艺流程步骤有效地衔接在一起，完成所需的控制要求。

程序中同时设定了手动和自动功能，方便设备保养，调试或故障时，更好地维护系统，保证系统的可靠运行。。

通过实时监控各水池的液位，自动控制相应水泵的启停。通过时间设定，定时自动完成水泵切换，泥水排放、间歇暴气等操作，从而高效、节能、环保地完成污水处理工作。