电气自动化技术在污水处理过程中的应用

摘要：城镇化建设提速与工业产能扩张，使得城市生活污水、工业生产污水排放量持续上涨，污水水质波动性增强，传统人工值守污水处理模式管控精度不足、能耗偏高、出水水质稳定性差，难以契合当下污水达标排放与节能降耗双重要求。电气自动化技术依托PLC控制器、传感采集模块、变频调控系统与远程监控平台，实现污水处理全流程自动调控、数据实时采集与故障自主预警，有效弥补人工管控的诸多短板。现阶段国内污水处理厂自动化改造仍存在设备适配度不足、系统集成度偏低、运维体系不完善、参数自适应能力薄弱等问题。本文阐述污水处理工艺流程与电气自动化技术核心构成，分析电气自动化在污水处理各环节具体应用形式，梳理当前应用痛点并提出优化路径，推动污水处理行业智能化、节能化升级。

关键词：电气自动化；污水处理；PLC控制；自动调控；水质监测

1污水处理及电气自动化技术基础概述

1.1现代污水处理完整工艺流程

现代污水处理分为预处理、生化处理、深度处理、尾水排放四大连贯工序，各工序水质指标、设备运行参数存在动态变化特征。预处理环节通过格栅机、沉砂池去除污水中大颗粒悬浮物、砂石等固态杂质，降低后续处理设备堵塞概率。生化处理依托曝气池、厌氧池利用微生物分解水中氨氮、有机物等污染物，是水质净化的核心环节。深度处理依托混凝沉淀、过滤、消毒工艺进一步去除残留污染物，保障出水达标。整套工艺进水水量、污染物浓度随时波动，需要实时调控设备运行状态，传统人工调控无法适配水质动态变化节奏。

1.2污水处理常用电气自动化系统组成

适配污水处理场景的电气自动化系统主要由感知层、控制层、执行层三部分构成，三层结构闭环联动实现无人化自动管控。感知层包含pH传感器、溶解氧传感器、液位变送器、浊度检测仪等前端传感设备，全天候采集污水液位、水质、流量等实时运行数据。控制层以PLC可编程控制器为核心，接收前端传感数据并对照预设标准参数下发调控指令。执行层包含曝气风机、水泵、阀门、加药装置等现场用电设备，根据控制指令完成启停、变频调速、开度调节等动作，整套系统无需人工干预即可自主完成流程调控。

1.3电气自动化应用于污水处理的核心价值

电气自动化技术能够弱化人工操作对污水处理流程的干扰，提升全流程管控精度，保障出水水质持续稳定达标，降低污水超标排放风险。自动化系统可根据进水水质动态调节风机风量、水泵转速与药剂投加量，避免设备空载运行与药剂过量投放，有效削减污水处理厂电能与药剂消耗。自动化远程监控模式可减少一线现场值守人员数量，规避污水车间有害气体、潮湿环境对工作人员身体健康造成的危害，同时系统可自主识别设备故障并发出预警，缩减故障排查时长，保障污水处理系统24小时连续稳定运行。

2电气自动化技术在污水处理中的具体应用及现存问题

2.1污水进出水与水泵机组自动化调控

进出水环节是污水处理流程的首尾关键节点，电气自动化系统依托液位传感器实时监测调节池内部水位变化，自动调控进水水泵启停与运行频率。当池内水位达到上限阈值时，系统自动降低进水流量，水位低于下限阈值时自动关停进水水泵，避免污水溢流或者池体缺水影响后续工序运行。出水端依托在线水质检测仪实时核验出水水质，未达标尾水会被自动化阀门自动回流至前端处理工序重新净化。变频自动化调控模式可匹配实时进水负荷，消除水泵工频运行造成的电能浪费，稳定污水输送流量。

2.2生化处理环节溶解氧与曝气自动化控制

生化池溶解氧含量直接决定微生物活性与有机物降解效率，也是污水处理能耗最高的管控点位。电气自动化系统通过溶解氧传感器实时采集池内氧气浓度数据，联动曝气风机变频系统完成风量自动调节。池内溶解氧浓度偏低时，系统提升风机转速补充氧气，保障微生物正常代谢；溶解氧超标时，系统降低风机输出功率，减少无用曝气能耗。相较于人工定时启停风机的粗放管控模式，自动化闭环调控可以精准把控池内氧含量，既提升生化处理净化效率，又大幅降低曝气系统整体耗电量。

2.3当前电气自动化污水处理系统应用短板

多数中小型污水处理厂自动化系统存在独立运行问题，水质监测、设备调控、故障报警子系统相互割裂，数据无法互联互通，难以实现全流程一体化联动管控。部分老旧厂区自动化传感设备长期未校准维护，水质、液位采集数据存在偏差，进而引发设备调控失误。现有自动化系统多依靠固定阈值完成调控，针对暴雨天气、工业污水突发汇入带来的水质骤变，自主自适应调节能力不足。同时运维人员兼顾电气自动化与污水处理工艺的复合型人才稀缺，制约自动化系统效能发挥。

3优化电气自动化污水处理应用效果的可行策略

3.1搭建一体化集成管控平台，打通系统数据壁垒

依托工业以太网技术整合现场各类自动化子系统，搭建统一的污水处理中央集成管控平台，将水质监测、设备自控、视频监控、故障报警模块接入同一平台，实现全流程数据共享与联动调控。前端传感采集的所有运行数据统一上传至中央控制室，管理人员可在中控室远程查看全厂运行状态，远程下发调控指令。系统可根据前端水质、液位联动多台设备同步调整运行参数，解决单一设备独立调控带来的工序衔接脱节问题，构建完整的污水处理自动化闭环管控体系。

3.2定期校准传感设备，提升数据采集精准度

建立自动化传感设备常态化校准与维护制度，按照固定周期对溶解氧、pH值、浊度、液位等在线监测传感器进行清洗、校准与老化检测，及时更换灵敏度衰减、数据偏差较大的传感元器件，从源头保障采集数据真实可靠。针对污水内杂质附着探头造成的数据失真问题，加装自动清洗装置，定时清理传感器表面污垢，避免污水杂质干扰监测结果。精准的前端采集数据可以保障PLC控制器指令输出准确无误，避免设备误动作，提升自动化系统整体运行稳定性。

3.3优化自适应控制程序，完善复合型人才培养体系

升级PLC控制程序，引入动态算法替代传统固定阈值调控模式，让自动化系统可以记忆不同进水水质工况下最优运行参数，面对突发水质水量波动实现自主自适应调节，提升系统抗干扰能力。污水处理厂联合本地职业院校开展定向人才培养，同步开设污水处理工艺、电气自动化运维双向课程。企业内部开展岗位轮岗培训，让电气运维人员熟悉污水工艺流程，让工艺操作人员掌握基础自动化设备运维知识，补齐复合型人才缺口，保障自动化系统长效稳定运行。

结论

电气自动化技术贯穿污水处理进水、生化处理、出水全工艺流程，依托自动变频调控、在线水质监测、远程中控管理等功能，有效解决传统人工管控精度低、能耗高、安全性差的行业痛点，助力污水厂稳定达标排放与节能降耗。目前污水处理自动化应用仍存在系统集成度不足、传感设备精度不足、自适应能力弱、复合型人才短缺等问题。通过搭建一体化中控平台、定期维护监测设备、优化控制程序并完善人才培养机制，能够全面提升自动化系统运行效果。

参考文献

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