冶煉總廠原來的污水處理工藝較簡單，基本由人工操作控制，隨著企業(yè)污水種類的增多，水質(zhì)復雜且不穩(wěn)定，采用人工操作控制污水很難達標排放。近兩年此冶煉總廠對污水處理站的工藝和儀表進行了技術改造，污水處理已基本實現(xiàn)全自動化操作控制。
1.
自動化儀表在污水處理中的重要性
在現(xiàn)代化污水處理過程中，無論采用何種工藝，其工藝過程都存存大量需要檢測的參數(shù)，因此目前大型生活污水處理廠或者工藝污水處理廠一般都設有液位、液位差、流量、壓力、PH值、溫度、溶解氧、污泥濃度、氧化還原電位、污泥界面、在線BOD、在線COD、在線氨氮、在線總磷等自動化儀表。通過這些檢測儀表獲取的各種上藝檢測參數(shù)從而對工藝過程中的各種工藝設備進行控制，協(xié)調(diào)供需之問、系統(tǒng)各組成部分之間、各污水處理工藝之間的關系，以便使各種設備與設施得到更充分、合理的使用。其中工藝過程中的一些重要工藝參數(shù)例如溶氧值、曝氣量等都是保證工藝自動控制的重要保證，通過這些儀表檢測值來自動調(diào)節(jié)和控制工藝設備的合理運行。這些自動化儀表不僅對于污水處理工藝過程起著指導作用，同時也可以對工藝處理過程進行監(jiān)控報警，保障生產(chǎn)和設備安全，而且還起著向相關管理部門提過檢測指標的重要作用。綜上所述，可以看到自動化儀表對于污水處理過程起著重要的作用，是計算機控制的前提條件和自動化控制的基礎 。
2.
主要儀表設計與應用
在污水處理中的自動化儀表主要分為熱工儀表和成分分析儀表。熱工儀表主要包括溫度、壓力、液位、流量這些物理量檢測儀表，熱工儀表大致都由測量元件(傳感器)部分、中間傳送部分和顯示部分(包括變換成其他信號)構(gòu)成。成分分析儀表存污水處理過程中常常稱之為水質(zhì)分析儀表，例如溶解氧儀、在線BOD儀、在線COD儀等。這部分儀表的主要特點是專用性強，形式多樣，但每種成分分析儀的適用范圍往往都限于某種介質(zhì)成分分析。
2．1溫度與壓力儀表
在厭氧消化過程中為保證其正常良好反應，介質(zhì)溫度需要保持在一定的溫度范圍內(nèi)，因此需要設置溫度檢測點，通常設計的典型熱敏元件是鉑熱電阻。由于熱電阻信號需要自動控制系統(tǒng)配套專用熱電阻模塊，而水處理過程中的溫度監(jiān)測點并不多，因此可以考慮存儀表設計時采用溫度變送器將熱電阻信號轉(zhuǎn)換為4～20m A信號從而接入標準的模擬量模塊。 污水處理中壓力檢測多為泵出口處設置就地壓力表或壓力變送器，如果需要設置壓力變送器則多選用目前應用非常廣泛技術也很成熟的智能型壓力變送器，以便于通過配合手操器對壓力變送器進行量程設置、調(diào)零等操作。
2．2流量儀表相對而言，在污水處中流量計是非常重要的一類儀表。
污水處理廠的進出水水量、回流污泥量、曝氣量以及消化池產(chǎn)氣量等都是工藝生產(chǎn)所必須測量的流量參數(shù)。另外，為了對污水處理廠的運行經(jīng)濟效果進行考核、分析，也要依靠流量測量儀表來提供必要的數(shù)據(jù)。 在污水處理廠流量測量儀表中，目前應用較為廣泛的是電磁流量計、超聲波流量計、差壓式流量計以及明渠流量計等。
2．3物位儀表
物位檢測儀表按照被測介質(zhì)分為液位檢測儀表和料位檢測儀表，污水處理中使用較多的是液位檢測儀表，其中又以超聲波液位計為主。這種液位計無機械可動部分，可靠性高，安裝簡單、方便，屬于非接觸測量，且不受液體的粘度、密度等影響，因此多用于藥池、排泥水池等的液位測量。
超聲波液位計的傳感器由一對發(fā)射、接收換能器組成。發(fā)射換能器面對液面發(fā)射超聲波脈沖，超聲波脈沖從液面上反射回來，被接收換能器接收。根據(jù)發(fā)射至接收的時間可確定傳感器與液面之問的距離，即可換算成液位。
其精度為±0．5％。根據(jù)超聲波液位計的非接觸式測量原理，因此從理論上來講，它適用于污水處理工藝過程中的液位測量。但在實際應用中它會受到各種因素如安裝位置、溫度、壓力、濕度以及被測介質(zhì)表面的泡沫、浪涌等的影響。因此，正確選擇和使用超聲波液位計有著十分實際的意義。應根據(jù)實際的測量范圍來選擇合適的儀表。根據(jù)超聲波特性，頻率越低，傳輸距離越遠，但聲波的指向性就越差；頻率越高，指向性越好，但傳輸距離越小。目前超聲波液位計的測量范圍從0．5米到幾十米。 此外對于工藝不要求連續(xù)檢測僅需報警或聯(lián)鎖設備動作的池內(nèi)、活液罐等設備液位可采用液位開關進行檢測，從而控制儀表設備的投資。
2．4分析儀表
在污水處理過程中，有許多反映水質(zhì)的重要參數(shù)如：溶解氧(DO)、PH、污泥濃度、濁度、SS懸浮物等。在線檢測這些參數(shù)可以實時地了解和掌握污水處理的情況，并根據(jù)這些參數(shù)對工藝及設備的運行進行自動控制和調(diào)整，以確保污水處理的正常運行并達到排放標準。在以往的水處理廠中大多是采用化驗分析的方法來得到的，隨著自動化儀表測量技術等領域技術的發(fā)展，越來越多的水質(zhì)分析儀表逐漸應用于污水處理。這類儀表主要包括：溶解氧儀、化學需氧量(COD)分析儀、PH計等。
2．5其他儀表
污水處理系統(tǒng)自動化儀表還有無紙記錄儀、電磁閥、自攪拌排污泵、壓力自動開關等。無紙記錄儀具有高速信息采集和處理、萬能 信號輸入、 大容量閃存芯片實現(xiàn)超長時間數(shù)據(jù)存儲、使用us B接口存儲備份或轉(zhuǎn)存歷史數(shù)據(jù)等功能，并能同時指示各路通道的上、下限報警。合理的電路設計使攪拌器、泵和電磁閥聯(lián)鎖，實現(xiàn)了全自動污水處理。
3.
污水處理工藝流程
此冶煉總廠污水處理工藝流程見圖1。污水處理站污水處理能力約為500m／d，采用石灰中和加硫化處理的三級處理工藝，各級處理均通過儀表實行自動控制。一級中和用石灰乳與酸性污水反應生成石膏，通過在線pH計自動控制石灰乳加入量，以保證反應槽出口pH值在5左右。二級中和也通過在線pH計自動控制石灰乳加入量，以保證反應槽出口pH值在9左右，污水在調(diào)節(jié)池內(nèi)充分反應后除去大部分重金屬。在硫化反應槽內(nèi)，通過1臺電磁流量計按比例固定加入Na：S溶液，以除去污水中殘留的重金屬；同時通過在線pH計利用酸性污水反調(diào)將出口pH值控制在7～9。各級反應槽出口pH值均控制在較小的范圍內(nèi)變化，如果人工操作控制是根本無法實現(xiàn)的。例如一級中和處理中石灰乳泵只要多開十幾秒，一級中和反應槽出口pH值就會立刻由4變到8以上，由此可見用自動化儀表進行操作控制的必要性。
4、儀表設計原則與注意事項
4．1污水處理儀表主要設計原則在污水處理工藝流程中，現(xiàn)場儀表不僅負責采集工藝參數(shù)，以確保自動控制系統(tǒng)正常運行和控制，還是科學管理、環(huán)保監(jiān)控的重要基礎保證，因此在設計選型時應盡量選用精度佳、穩(wěn)定性好、免維護或低維護的智能儀表，為了生產(chǎn)過程中便于現(xiàn)場巡視與儀表維護，設計 中可采用帶現(xiàn)場顯示的變送器， 與此同時也應盡量注意儀表的性價。比在設計配置污水處理儀器儀表時，必須考慮到安全防護手段。由于污水處理環(huán)境比較惡劣，很多現(xiàn)場儀表在井下或則露天環(huán)境，更有些浸泡在污水里。井下儀表和浸泡存污水里的儀表防護等級可選IP68，露天的儀表選IP65，同時應該根據(jù)儀表的具體考慮設置儀表保護箱，在北方等溫度較低地區(qū)還應考慮保溫措施。
儀表的設計應考慮環(huán)境的適應性。特別是傳感器如直接與污水、污泥介質(zhì)接觸，很容易腐蝕和結(jié)垢。因此應盡量選擇非接觸式的、無阻塞隔膜式、電磁式和可清洗式的傳感器(如超聲波、電磁式等)。
在儀表設計中應盡量選用不斷流拆卸式和維護周期較長的儀表，方便維護管理。在儀表設計中優(yōu)先考慮節(jié)能型的儀表產(chǎn)品。儀表設計中對于特殊場合應考慮儀表的防爆性能。對于處于雷區(qū)的污水處理，儀表變送器的電源和送信號到PLC的輸出端應接防雷器，保證系統(tǒng)的安全可靠性。對于泥區(qū)的儀表，由十泥區(qū)的整個空氣中，有較大比例的沼氣。儀表配置應選用本安型儀表，在進行電器連接時應與安全柵組成本安防爆系統(tǒng)。而且安全柵和電源置于安全區(qū)。安全柵在選型時一定要注意防爆等級及廠家是否有防爆合格證。
4．2 污水處理中儀表設計中的注意事項許多分析儀表的傳感器是電極(PH計、溶解氧等)組成的，而在實際使用中，電極易被油脂或污物覆蓋而不能測量。因此在這些分析儀的選型時，必須充分考慮電極的清洗問題。目前，清洗方式有人工定期清洗，或機械清洗、超聲波自動清洗、溶液噴射清洗以及空氣噴射清洗。在儀表設計中應盡量選用不斷流拆卸式和維護閩期較長的儀表的同時，對于清洗、維護及更換時必須拆卸的管道式安裝儀表及其傳感器，應在管道上設計安裝旁通閥，以免在其更換或發(fā)生故障時，需要停止工藝運行。 污水處理中儀表設計需要與工藝緊密結(jié)合，選取合適的測量或取樣位置。分析儀表的安裝位置一定要選擇在活動的區(qū)域，不能設置在死區(qū)。若設置在引出工藝管路時，這根工藝管路中介質(zhì)必須是流動的。
5、結(jié)束語
該冶煉總廠污水處理站自2007年開始實施自動化儀表改造，目前各類設備運行情況良好，處理后的污水能夠穩(wěn)定達標排放。自動化儀表的設置不但大大減少了操作人員的工作量，而且能夠?qū)崟r、準確地反映污水處理裝置的重要參數(shù)，為保證整個污水處理系統(tǒng)長期、穩(wěn)定運行發(fā)揮了重要作用。
