概要：本文以深圳横岭污水处理厂（二期）曝气生物滤池自控系统功能的设计为例，介绍了曝气生物滤池主要工艺过程和设备运行的自动控制、操作、监测报警、历史数据查询、报表自动生成等功能设计要点。
关键词：曝气生物滤池，自控系统，设计
Abstract: in this paper the sewage treatment plant in shenzhen ridge (phase ii) biological aerated filters the functional design of automatic control system as an example, this paper introduces the biological aerated filters the main processing of the equipment operation and automatic control, the operation, the monitoring alarm, historical data query, statements such as automatic generation function design essentials.
Keywords: biological aerated filters, automatic control system, the design
中图分类号：N945.23 文献标识码：A文章编号：
曝气生物滤池工艺由于占地面积小，投资少而普遍应用于工业废水和生活污水的处理，但该工艺对自控系统的要求高，特别是对自控系统功能的设计。深圳横岭污水处理厂（二期）采用曝气生物滤池工艺，设计规模40万吨/日，下面以该厂为例，介绍曝气生物滤池自控系统功能的设计要点。
一、深圳横岭污水处理厂曝气生物滤池工艺简介
深圳横岭污水处理厂（二期）曝气生物滤池共48套，每套滤池由前置反硝化滤池（DN池）和曝气滤池（C/N池）两级上向流滤池组成，主要工艺流程图如下。
1、横岭污水处理厂（二期）工艺流程图
2、横岭污水处理厂（二期）曝气生物滤池工艺流程图
3、滤池工作模式流程
4、滤池反冲洗工艺流程图
二、滤池设备和主要工艺过程控制设计要点
（一）控制方式
控制方式包括现场手动控制和远程控制，需要注意的是，当停电或PLC系统故障复位时，所有设备和工艺过程的控制方式应处于“现场手动”或“远程手动”方式，避免设备异常自动启动，经值班人员检查没有异常情况后再设置为“远程自动”方式。
（二）滤池设备监控内容
1、 对于平时很少操作的设备，如低压进线开关、机泵的电源空气开关等，PLC只监测其工况（闭合或断开），并对异常状态进行报警。
2、 对于能够独立自动运行的成套设备，如废水泵抽真空系统等，由厂家配套的控制系统自动进行控制，PLC只监测其工况和主要工艺参数，异常状况则报警。
3、 对于需经常操作的设备，如反冲洗泵、风机等，其工况和主要运行参数都应输入PLC进行监控，自动监控包括六个方面：启动条件判断、启动过程监控、运行过程监控、停机条件判断、停机过程监控、停止状态监控。
（三）主要设备和工艺过程控制要点
1、滤池过滤控制
（1）滤池过滤水量控制
可通过现场或远程手动调节DN池进水调节阀的开度，控制进水量。
可根据设定的进水量、实际进水流量和进水阀门开度，由PID调节器自动调节DN池进水调节阀的开度，使进水量保持恒定。
（2） C/N池溶解氧控制
C/N池溶解氧可通过调节相应的曝气风机运行频率进行控制。曝气罗茨风机运行频率有三种调节方式：
在现场的变频器操作面板上进行调节。
在中控室监控计算机上进行调节（远程手动设置运行频率）。
由PLC设定的PID调节器进行自动调节，以进水流量作为前馈参数，溶解氧检测值作为反馈参数。
2、滤池反冲洗过程控制
（1）反冲洗基本条件
该滤池反冲洗控制方式为“自动”。
无其它滤池处在冲洗过程中。
反冲洗泵和风机至少各有2台具备启动条件。
该滤池相应阀门具备自动操作条件。
（2）正常定时反冲洗申请
滤池过滤时间大于24小时时（可设定），该滤池自动停止过滤，排队申请反冲洗。
（3）特殊情况反冲洗申请
滤池阻力连续600秒（可设定）大于8米（可设定）时，该滤池自动停止过滤，排队申请反冲洗。
（4）强制反冲洗
PLC在收到监控计算机发出的强制反冲洗命令后，只要满足（1）中的条件，则直接进行反冲洗。
（5）反冲洗过程控制要点
反冲洗降水时间、气冲时间、水冲时间、气水冲时间、漂洗时间、排气时间、初滤时间等与反冲洗强度和效果有关的参数都能够在计算机上设定。
反冲洗水泵和风机运行频率、台数可设定，也可分别根据设定的水冲流量和气冲压力自动调节运行频率。
反冲洗过程如果出现阀门故障或阀门开、关不到位，导致反冲洗不能按顺序进行下去时，应停止正在运行的反冲洗水泵和风机，关闭所有其它正常的阀门，设置为“停用”模式，待故障消除后再进行强制反冲洗。
反冲洗过程如果出现水泵或风机不能自动停止，导致反冲洗不能按顺序进行下去时，应报警提示，设置为“停用”模式，待故障处理后再进行强制反冲洗。
反冲洗过程如果反冲洗水泵或风机出现故障导致停止运行，应报警提示，并自动启动备用的反冲洗水泵或风机。
3、反冲洗水泵控制
（1）启动条件
控制方式为“自动”。
该泵无故障。
反冲洗水池水位高于2米（可设定）。
该泵运行累计时间最少。
无其它同一组的水泵正在启动。
水泵同时运行台数低于2台。
（2）启动过程监控
PLC 在输出开泵命令后，延时3秒后检测泵运行信号，若泵无运行信号应报警并取消“开机”命令。
收到泵运行信号后10秒，反冲洗水流量应大于 1200m3/h（可设定，开第一台和第二台泵时，反冲洗流量不同），否则应报警。
泵故障应报警并取消“开机”命令。
（3）运行过程监控
运行信号连续3秒丢失应报警。
泵故障、泵主回路或控制回路电源故障，应报警并取消开泵信号。
反冲洗水池水位低于2米（可设定），应报警并停泵。
泵电流连续10秒超限，报警并取消开泵信号输出。
（4）停泵条件
控制方式为“自动”。
该泵处于运行状态。
PLC输出停泵命令。
（5）停泵过程监控：PLC输出停泵命令，延时3秒后检测泵运行信号，若泵仍有运行信号应报警。
（6）停止状态监控：泵控制方式改变或泵主回路或控制回路电源异常应报警。
4、反冲洗泵房和滤池管廊等地下构筑物排污泵控制
由于反冲洗泵房和滤池管廊都位于地面以下，因此需加强对排除积水的排水泵的监控，以确保反冲洗水泵、鼓风机等设备的安全，当排水泵故障或集水坑水位超限时都应报警。
三、中控室计算机监控软件的主要功能设计
1． 监测与显示
可显示每个滤池工艺设备工况图，在各个相应位置以文字、不同颜色和闪烁显示等方式标识显示工艺参数和设备状况，每个滤池的状态应包括：过滤、反冲洗、等待反冲洗、备用、停用、反冲洗控制方式。
2． 操作控制
滤池进水调节阀、反冲洗水泵和风机等主要设备应有独立的操作界面。
在设备操作界面上可通过键盘或鼠标对主要设备进行开/停（开/关）操作，可设定设备远程控制方式，可设定设备运行参数或工艺过程的控制参数。
3． 历史数据查询和打印
能够查询和打印滤池进水量、溶解氧、反冲洗风量和水量等工艺参数的历史趋势曲线。
在同一坐标上，可任意选择多个参数同时显示，以便进行比较分析水质变化规律和设备故障原因。
能够自动统计生成生产日报表、周报表和月报表等各类报表（EXECL表格），并可查询和输出打印。
4． 信息提示与报警
对于主要设备工况的正常改变，由监控计算机实时信息窗口显示相应的提示信息，以便及时发现设备频繁的状态改变等异常情况；
对于工艺参数超限、设备故障等一般的异常情况，由监控计算机发出声光报警并弹出报警窗口，以便提醒值班人员进行处理；
对于涉及安全生产的严重异常情况，如位于地下的反冲洗泵房积水水位达到报警水位等，除了由监控计算机发出声光报警之外，在生产现场设置声光报警装置，以便值班人员或其它人员及时发现和处理。
结束语
横岭污水处理厂（二期）已于2011年10月投产，在曝气生物滤池自控方案设计和实施过程，由于我们作为运营单位能够与设计院、自控公司紧密沟通和配合，结合工艺运行和生产管理的需要，充分考虑各种影响滤池正常运行的因素，并采取相应的解决措施，不断修改和完善自控方案，因此投产后曝气生物滤池主要工艺过程和设备运行的远程监测、操作、自动控制、报警、历史数据查询、报表自动生成等各项功能基本上都能满足日常运营管理的需求。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。