试论CASS工艺污水处理厂自控系统设计

试论CASS工艺污水处理厂自控系统设计

黎毅

广州科学城水务投资集团有限公司 广东广州510000

摘要:污水处理系统是城市在基础建设环节需要建设的重要系统,主要可以对城市居民带来的各种生活污水进行处理。在城市中建设污水处理厂时,需根据城市的实际规模来确定处理厂的具体规模,内部相关系统设计也应当以城市的情况为准。在给小型城市建设污水处理厂时,可以依照污水排放情况来做好自控与电气设计工作,本文提供该种污水处理厂可用的系统设计建议。

关键词:小型城市;生活污水处理厂;电气系统;自控系统

    水资源保护工作已经在各种规模的城市中有效落实,在对现有的水源进行保护的同时,还需要对使用的水资源进行有效处理,重点需处理工业废水以及居民的生活污水。为了控制工业污染问题,工业废水处理系统一般比较完善,建设标准也比较统一。但是在小型城市中,生活污水处理厂存有建设性缺陷,需给其提供完备的自控系统与电气应用系统。

1.电气设计建议分析

1.1基础选址工作

   给现代化污水处理厂设计电气系统时,需先做好基础性的选址工作,需围绕污水处理厂的建设条件来确定位置,周边环境也也会给用电负荷情况带去影响,尽量缩短电源侧与负荷中心以及变配电所的之间的距离,以便可以时运输设备的工作更加便捷化,同时进出线处理工作也能够更加便捷地展开。在设置变电所时,应当避免将其设置在存在震动问题与温度异常情况的区域上。污水处理厂之中的鼓风机房、进水泵房以及生物池等几处空间消耗的负荷量相对较大,因此设计电气系统时,必须要将这部分区域的节能处理工作做好,优化电缆敷设方案,尽量控制电气施工成本。

1.2敷设电缆

    在污水处理厂内部,技术人员在敷设电缆时需运用电缆沟与电缆桥架。如果想要在日后的电气系统应用过程中有效管理动力电缆与普通电缆,可以运用分侧分层的布置方法,在穿管的条件下敷设电缆时,需埋设一定的备用管,后续的电气线路增容与维护工作也将变得更加便捷化。针对线径不同的电气线路,敷设电缆的工作方式也有所不同,面对线径偏小的线路,需使用的电缆也比较少,可通过手井的方法来完成敷设工作,而应对大线径的线路,需运用的电缆也比较多,需设立人井。小型城市中的污水处理厂的整体规模相对比较小,通过架设电缆桥、挖设电缆沟以及直埋电缆的方法均可顺利完成敷设任务。在电缆敷设的前期施工环节中,需完成土建施工任务,做好孔洞预留工作,尽量避免产生二次穿墙的施工状况,使敷设工作变得更加高效。污水处理厂的电缆敷设工作应当与其他系统建设活动有效配合,如给排水管线安装工作,避免线路冲突的情况出现。

1.3做好配电安全管控工作

    在给处理厂安装电气系统时,应当根据具体的配电工作需要,在以更加安全的方式应用各种配电装置,需调高配电箱的高度,放在室外区域的配电箱的高度应当在00mm以上,如果配电箱的高度过低,老鼠等动物会爬入到箱中,同时还需将配电箱的底部有效封闭。配电箱附近往往会被安装两条母线,如果其中一条母线处于一级负荷的状态,应当给另外一条母线展开防火处理工作。当低压设备与高压设备被放置到同一空间之中时,需要控制两种设备之间的距离。

1.4优化配电系统

    对污水处理厂之中的供配电系统进行优化时,应当根据其污水处理系统的具体处理能力来对各种用電设备进行安排。有电能使用需求的设备包括紫外线消毒设备、搅拌机、进水泵以及脱水机等。因此供配电系统的容量应当与电能使用需求向匹配。可从城市电网系统中引入电能,对设备进行供电,在按照开关柜时,可运用分段连接单母线的特殊连接方法,母线开关可以被安置到中间位置,启用不自投模式。处理厂中需安置两天变压器,一个被用于日常供电工作,另外一个在特殊情况出现时可以发挥作用,发电机的负载率需被控制好,确保两台发电机的转换工作可以顺利进行。

2.自控系统建议分析

2.1应用CASS技术

    CASS(循环式活性污泥法)工艺不仅具备除磷、脱氮、降解有机物等功能,同时具备单池连续循环污水处理功能,且占地面积小,运行维护量少,十分适合于小型城市生活污水处理厂。生物池是CASS工艺的核心构筑物,在生活污水处理厂中,整个污水处理流程都在生物池中完成,不需要设置二沉池和调节池。整个工艺流程简单,设备设置紧密。

2.2设计监控系统

    对于上位机监控系统来说,设计方法众多,可直接用组态软件进行系统开发设计,也可以用可视化软件编程进行设计。本文以西门子WinCC组态软件为基础,开发设计上位机监控系统。该软件有着功能强大、通讯稳定及开发简单的特点。在上位机监控系统总画面中,点击导航栏可进入处理环节,实现浏览与控制功能,同时还包括打印、报警确认、动态画面显示等多种基本功能,以及网络通断提示、设备故障提示、故障自诊断、远程控制维护等多种功能模块,为操作人员的监控工作提供了极大的便利。城市生活污水处理厂设备种类繁多,控制逻辑相对复杂,若不能够及时解决设备出现的故障,则会给企业带来损失。此外,许多子工作站与中心控制室之间相距较远,分布分散,维护人员往往忙于奔走,设备维护效率低下。通过设计超远程监控与维护功能,有效解决了该问题,不仅本地维护人员可以实现远程维护,且全国各地的专业人员都能够进行远程指导和监视,从而提升设备维护效率。系统以DameWare远程操控软件为基础,设计了超远程监控与维护功能。用户填写用户名或IP地址,通过账号密码登录即可实现连接。下位机监控系统以西门子PLC为基础,有着数据采集和运转控制的功能,包括手动控制、远程手动控制及全自动控制3种模式。

2.3网络系统设计

对于污水处理自动控制系统来说,网络通信的可靠性对系统控制性能有着重要的影响,这就对网络拓扑结构设计、传输介质选择及参数设置等提出了更高的要求。该文提出的小型城市生活污水处理厂自动控制系统结构主要包括上位机监控系统和下位机监控系统。工业以太网以TCP/IP协议为基础,有着较强的抗干扰能力和优良的实时性,而且其能够延伸到污水处理厂现场设备控制层,有利于远程控制及资源共享的实现。因此,采用环形光纤工业以太网来进行自控系统组网,上位机监控管理层。此层为系统网络最上层,由WinCC组态构成。通讯层。此层为系统网络中间层,由环形工业以太网构成,利用CP343-1通讯模块实现以太网与S7-300PLC之间的连接,对WinCC组态设备网络参数进行设置,通过收发器实现以太网与上位机之间的连接。执行层。执行层是系统网络结构的最底层,由下位机PLC及污水处理厂现场设备构成,能够实现污水处理的过程控制和设备执行,整个执行层包括4个S7-300PLC站,能够分布式控制整个处理工艺流程中的各个分区工段。

结束语:

   很多小型城市拥有的生活污水处理厂都存在建设管理问题,本文主要结合其电气与自动系统应用诉求,提供了相关的建设性建议。在电气设计环节中,应当注重保持系统的安全性,同时还要对已经建成的电气系统与完成安装的电力设备进行测试,除了做好继电保护处理工作,同时还要将照明、接地以及防雷工作做好。在设计自控系统时要对自控仪表的使用情况加以重视。

参考文献:

[1]荣丽丽，邓旭亮，刘明霞，等.自动化控制技术在污水处理厂的应用进展[J].环境科技，2019（S1）：88-89，92.

[2]段果.CASS工艺在生活污水处理厂中的应用[J].广东化工，2020（1）：196-197.

[3]乔丛，许多，余泽栋.关于国内污水处理及CASS工艺自动控制技术的初步探讨[J].仪器仪表标准化与计量，2019（3）：15-17，37.

[4]甘冠雄，彭永臻，桂丽娟，等.CASS工艺改造与强化脱氮研究[J].中国给水排水，2021（19）：68-71.

[5]刘丽，代纯伟，等.哈尔滨群力污水处理厂工艺调试及优化调整[J].黑龙江科技学院学报，2021（09）：364-367.