污水处理自动化仪表在污水处理中运用探究

摘 要：本文首先论述了自动化仪表在污水处理中的重要作用，阐述了在污水处理中的自动化仪表的应用及工作原理，分析了不同类型的自动化仪表在污水处理工艺各个环节的设计应用和注意事项。
关键词：污水处理；自动化仪表；主要应用；注意事项
Abstract: This paper discusses the important role of automation instrumentation in the treatment of sewage, the sewage treatment in the automation instrument application and working principle of automatic instrument, different types of matters needing attention in the design and application of every link of the wastewater.
Key words: sewage treatment; automation; application; note
中图分类号：[TU992.3]
前言
目前，随着国家对于水资源的保护日益重视，加大了对污水的治理力度，因此，对于达到各种污水处理工艺过程的最佳效果、处理设备的正常运行、准确监测污水处理的水质、水量等都提出了更高的要求，这就对污水处理中的自动化仪表的设计与应用提出了新的要求。

1、自动化仪表在污水处理中的重要性

在现代化污水处理过程中，无论采用何种工艺，其工艺过程都存在大量需要检测的参数，因此，目前污水处理厂一般都设有液位、液位差、流量、压力、pH值、温度、溶解氧、污泥浓度、氧化还原电位、污泥界面、在线BOD、在线COD、在线氨氮、在线总磷等自动化仪表。通过这些检测仪表获取的各种工艺检测参数从而对工艺过程中的各种工艺设备进行控制，协调供需之间、系统各组成部分之间、各污水处理工艺之间的关系，以便使各种设备与设施得到更充分、合理的使用。其中工艺过程中的一些重要工艺参数，例如溶氧值、曝气量等都是保证工艺自动控制的重要保证，通过这些仪表检测值来自动调节和控制工艺设备的合理运行。这些自动化仪表不仅对于污水处理工艺过程起着不可替代的指导作用，同时也可以多工艺处理过程进行监控报警，保障生产和设备安全，而且还起着向相关管理部门提过检测指标的重要作用。综上所述，可以看到自动化仪表对于污水处理过程起着重要的作用，是计算机控制的前提条件和自动化控制的基础。

2、污水处理的主要仪表应用

2.1 温度与压力仪表

在厌氧消化过程中为保证其正常良好反应，介质温度需要保持在一定的温度范围内，因此需要设置温度检测点，通常设计的典型热敏元件是铂热电阻。由于热电阻信号需要自动控制系统配套专用热电阻模块，而水处理过程中的温度监测点并不多，因此可以考虑在仪表设计时采用温度变送器将热电阻信号转换为4～20mA信号从而接入标准的模拟量模块。
污水处理中压力检测多为泵出口处设置就地压力表或则压力变送器，如果需要设置压力变送器则多选用目前应用非常广泛技术也很成熟的智能型压力变送器，以便于通过配合手操器对压力变送器进行量程设置、调零等操作。

2.2 流量仪表

相对而言，在污水处理中流量计是非常重要的一类仪表。污水处理厂的进出水水量、回流污泥量、曝气量以及消化池产气量等都是工艺生产所必须测量的流量参数。另外，为了对污水处理厂的运行经济效果进行考核、分析，也要依靠流量测量仪表来提供必要的数据。
在污水处理厂流量测量仪表中，目前应用较为广泛的是电磁流量计、超声波流量计、差压式流量计以及明渠流量计。

2.3 物位仪表

物位检测仪表按照被测介质分为液位检测仪表和料位检测仪表，污水处理中使用较多的是液位检测仪表，其中又以超声波液位计为主。这种液位计无机械可动部分，可靠性高，安装简单、方便，属于非接触测量，且不受液体的粘度、密度等影响，因此多用于药池、排泥水池等的液位测量。
超声波液位计的传感器由一对发射、接收换能器组成。发射换能器面对液面发射超声波脉冲，超声波脉冲从液面上反射回来，被接收换能器接收。根据发射至接收的时间可确定传感器与液面之间的距离，即可换算成液位。其精确度为±0．5％。根据超声波液位计的非接触式测量原理，因此从理论上来讲，它适用于污水处理工艺过程中的液位测量。但在实际应用中它会受到各种因素如安装位置、温度、压力、湿度以及被测介质表面的泡沫、浪涌等的影响。因此，正确选择和使用超声波液位计有着十分实际的意义。应根据实际的测量范围来选择合适的仪表。根据超声波特性，频率越低，传输距离越远，但声波的指向性就越差；频率越高，指向性越好，但传输距离越小。目前超声波液位计的测量范围从0.5米到几十米。
此外对于工艺不要求连续检测而仅需报警或联锁设备动作的池内、活液罐等设备液位可采用液位开关进行检测，从而控制仪表设备的投资。

2.4 分析仪表

在污水处理过程中，有许多反映水质的重要参数如：溶解氧（DO）、pH、污泥浓度、浊度、SS悬浮物等。在线检测这些参数可以实时地了解和掌握污水处理的情况，并根据这些参数对工艺及设备的运行进行自动控制和调整，以确保污水处理的正常运行并达到排放标准。在以往的水处理厂中大多是采用化验分析的方法来得到的，随着自动化仪表测量技术等领域技术的发展，越来越多的水质分析仪表逐渐应用于污水处理。

3、污水处理仪表的设计原则与注意事项

3.1 污水处理仪表主要设计原则

在污水处理工艺流程中，现场仪表不仅负责采集工艺参数，以确保自动控制系统正常运行和控制，还是科学管理、环保监控的重要基础保证，因此在设计选型时应尽量选用高精度、高稳定性、免维护或低维护的智能仪表，为了生产过程中便于现场巡视与仪表维护，设计中可采用带现场显示的变送器，与此同时也应尽量注意仪表的性价比。
在设计配置污水处理仪器仪表时，必须考虑到安全防护手段。由于污水处理环境比较恶劣，很多现场仪表在井下或则露天环境，更有些浸泡在污水里。井下仪表和浸泡在污水里的仪表防护等级可选IP68，露天的仪表选IP65，同时应该根据仪表的具体考虑设置仪表保护箱，在北方等温度较低地区还应考虑保温措施。
仪表的设计应考虑环境的适应性．特别是传感器如直接与污水、污泥介质接触，很容易腐蚀和结垢。因此应尽量选择非接触式的、无阻塞隔膜式、电磁式和可清洗式的传感器（如超声波、电磁式等）。
在仪表设计中应尽量选用不断流拆卸式和维护周期较长的仪表，方便维护管理。
在仪表设计中优先考虑节能型的仪表产品。仪表设计中对于特殊场合应考虑仪表的防爆性能。对于处于雷区的污水处理厂，仪表变送器的电源和送信号到plc的输出端应接防雷器，保证系统的安全可靠性。对于泥区的仪表，由于泥区的整个空气中，有较大比例的沼气。仪表配置应选用本安型仪表，在进行电器连接时应与安全栅组成本安防爆系统。而且安全栅和电源置于安全区。安全栅在选型时一定要注意防爆等级及厂家是否有防爆合格证。

3.2 污水处理中仪表设计中的注意事项

许多分析仪表的传感器是电极（pH计、溶解氧等）组成的，而在实际使用中，电极易被油脂或污物覆盖而不能测量。因此在这些分析仪的选型时，必须充分考虑电极的清洗问题。目前，清洗方式有人工定期清洗，或机械清洗、超声波自动清洗、溶液喷射清洗以及空气喷射清洗。 在仪表设计中应尽量选用不断流拆卸式和维护周期较长的仪表的同时，对于清洗、维护及更换时必须拆卸的管道式安装仪表及其传感器，应在管道上设计安装旁通阀，以免在其更换或发生故障时，需要停止工艺运行。
污水处理中仪表设计需要与工艺紧密结合，选取合适的测量或取样位置。分析仪表的安装位置一定要选择在活动的区域，不能设置在死区。若设置在引出工艺管路时，这根工艺管路相似度检测质必须是流动的。

4、结论及建议

4.1 合理正确的设计和应用自动化仪表对于污水处理起着重要的作用。在设计污水处理中的自动化仪表时，应让仪表满足稳定可靠，操作简单，安装方便，物美价廉，连续测量，反应灵敏，互换性强，便于维护的要求。
4.2 污水处理中仪表设计安装时需要注意结合工艺过程对不同的检测对象和要求选用适用的仪表，具体安装应用时注意具体的工况条件。
4.3 污水处理中仪表投入使用后，应注意仪表的维护，形成完善的巡检和维护保养制度，从而保证仪表的准确性，以利于监控系统的正常运行。
4.4 目前我国许多城市污水处理采用BOT模式的项目较多，为了控制项目的合理投资，在设计中考虑仪表可靠性等技术指标的同时也应该充分考虑仪表选型的实用性，不应盲目的提高仪表档次，并且应尽可能选用国产仪表和尝试多种品牌仪表的应用，以推进国产仪表行业的前进。

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