一、項目概述
為提升平潭污水處理廠的運行效率、處理效果與管理水平，保障出水水質穩定達標，并實現節能降耗與減員增效，特制定本自控儀表系統技術方案。本方案旨在構建一個集成化、智能化、高可靠性的計算機系統服務體系，對全廠工藝流程進行集中監控與自動化控制。
二、設計原則與目標
- 可靠性原則：系統采用成熟穩定的技術與設備，具備完善的冗余與容錯機制，確保連續穩定運行。
- 先進性原則：采用當前主流的工業控制技術、網絡通信技術及軟件平臺，保證系統在未來一段時間內的技術領先性。
- 開放性原則：系統架構與通信協議遵循國際主流標準，具備良好的擴展性，便于與上級管理平臺及其他系統集成。
- 經濟性原則：在滿足功能與性能要求的前提下，優化配置，降低建設與長期維護成本。
- 核心目標：實現全廠“無人值守、少人巡檢”，達到工藝流程自動控制、關鍵參數在線監測、生產數據實時分析、故障預警與智能決策支持的綜合效能。
三、系統總體架構
本自控系統采用基于工業以太網的“集中管理、分散控制”的集散型控制系統（DCS）或可編程邏輯控制器（PLC）系統架構，分為三級：
- 現場設備層：由各類在線監測儀表（如pH計、溶解氧儀、濁度儀、流量計、液位計等）與執行機構（如泵、閥門、攪拌器、鼓風機等）組成，負責實時采集工藝參數并執行控制指令。
- 過程控制層：在各工藝單元（如進水格柵、生化池、沉淀池、深度處理車間、污泥脫水間等）設置現場控制站（PLC）。PLC負責對本單元設備進行邏輯與過程控制，并與儀表進行數據交換。
- 生產管理層：在中央控制室設置操作員站、工程師站、數據服務器及必要的網絡設備。通過上位機監控軟件（如SCADA系統）實現全廠工藝流程的動態顯示、數據存儲、報警管理、報表生成及遠程操控。
四、計算機系統服務核心內容
- 監控軟件平臺：
- 采用功能強大的SCADA/HMI軟件，如WinCC、Intouch、iFIX或同等級別國產軟件。
- 開發全廠工藝總貌圖、分區流程圖、設備狀態圖、趨勢曲線圖、報警總覽畫面等。
- 實現設備的手動/自動/遠程控制模式無擾切換。
- 控制策略與功能：
- 進水提升與預處理：根據液位自動控制粗/細格柵、提升泵的運行；基于時間或液位控制沉砂池排砂。
- 生化處理過程：核心采用溶解氧（DO）在線反饋控制鼓風機頻率與曝氣量；根據進水負荷（流量、COD、氨氮）智能調整污泥回流比、混合液回流比及碳源/除磷藥劑投加量。
- 沉淀與過濾：根據泥位控制排泥閥及排泥泵；根據濾池水位或運行時間控制反沖洗過程。
- 污泥處理系統：聯動控制濃縮、脫水設備的啟停及藥劑投加。
- 儀表與設備管理：關鍵儀表設置自診斷與數據有效性校驗；重要設備（如鼓風機、大功率水泵）設置運行時間均衡與故障連鎖保護。
- 數據服務與管理：
- 實時數據庫與歷史數據庫：存儲所有過程數據、報警事件與操作記錄，存儲周期不低于一年。
- 報表系統：自動生成日報、月報、年報，包含水量、水質、能耗、藥耗、設備運行統計等關鍵生產指標。
- 網絡服務：組建安全、高速的工業光纖環網，連接各控制站與中控室。預留與廠區安防系統、企業資源計劃（ERP）系統及上級環保監管平臺的數據接口。
- 高級應用服務（可選）：
- 智能預警與故障診斷：基于數據模型，對工藝異常（如污泥膨脹、硝化異常）和設備潛在故障進行早期預警。
- 能耗優化分析：分析全廠能耗分布，為曝氣系統、泵站等主要耗能單元提供優化運行建議。
- 移動終端監控：支持通過授權后的平板電腦或手機，在廠區無線網絡覆蓋范圍內進行關鍵數據監視與應急操作。
五、主要儀表配置方案
針對污水處理工藝關鍵節點，配置以下主要在線監測儀表：
進水段：電磁流量計、pH計、COD在線分析儀、氨氮在線分析儀、總磷在線分析儀。
生化池：溶解氧（DO）儀、氧化還原電位（ORP）儀、懸浮固體濃度（MLSS）儀。
二沉池/出水段：濁度儀、懸浮物（SS）儀、pH計、總氮/總磷在線分析儀、紫外線消毒劑量監測儀。
污泥段：污泥濃度計、污泥界面儀。
所有儀表應具備4-20mA或數字信號輸出，防護等級滿足現場環境要求（通常不低于IP65）。
六、實施與服務體系
- 系統集成：包括硬件采購、軟件授權、機柜裝配、網絡布線、系統組態、程序開發與調試。
- 安裝調試：配合工藝設備安裝，完成儀表標定、控制柜安裝、單點測試、回路測試及聯動試車。
- 培訓服務：為廠方操作人員、維護人員及管理人員提供系統的理論知識與實際操作培訓。
- 售后服務：提供不少于一年的質保期，提供7x24小時技術支持，定期回訪與系統維護，確保系統長期穩定運行。
七、預期效益
通過本技術方案的實施，平潭污水處理廠將建成一個技術先進、運行高效的自動化管理系統，預期實現：出水水質穩定達標率顯著提升；單位處理能耗與藥耗有效降低；人力資源配置進一步優化；生產決策由經驗型向數據驅動型轉變，全面提升廠區的現代化運營管理水平與經濟效益。
