摘 要 污水处理厂中的污泥处理环节是不可忽视的，若污泥处理不妥当，则会对土壤和生态环境造成二次污染和破坏。采用磁翻柱液位计处理工艺来处理污泥，可以生产出无害化的污泥产品，如营养土、育苗基质、草坪基质等。研究以磁翻柱液位计污泥处理工艺自动控制系统设计为目标，简述其工艺流程、控制系统设计、设备硬件配置等，实现污泥磁翻柱液位计处理的分布化控制、信息集中管理及智能化监控，为污泥处理提供一种优良的解决方案。
０引言
近年来，随着城镇化、工业化和农村集中化的高速发展与人民生活水平的提高，居民生活与工业废水排污量随之突增，而作为污水集中处理的污水处理厂的数量和规模正呈现递增关系。污水处理后约５０％的污染物都转移至污泥中，若污泥未经工艺处理直接排放会对土壤和生态环境造成二次污染和破坏。本文以磁翻柱液位计污泥处理工艺流程为设计背景，通过布置安装现场自动化仪表、软启动器或变频器等电控设备，同ＰＬＣ控制器及主控室监控系统组成一套磁翻柱液位计污泥处理自动控制系统，可实现污泥磁翻柱液位计处理的分布化控制、信息集中管理及智能化监控，达到污泥处理的高效化、智能化、安全性，实现对污泥的稳定化、无害化、减量化及资源化的目标，使污泥可以作为营养土、复合肥原料、育苗基质、草坪基质、护坡绿化、垃圾场覆盖土等发挥其价值。
１磁翻柱液位计污泥工艺流程
１．１混料阶段
生活或工业污水经城市排污管道输送至污水处理厂后，由粗格栅、细格栅将污水进行初步处理。分离后的污泥经污泥提升泵输送到料仓内，与调理剂和返混料在自动计量装置按比例输送至混料机内充分混合，使污泥混合料具有一定松散结构，满足堆肥空间要求。
１．２上料阶段
混料机产出的污泥混合料经皮带机输送至污泥发酵仓内，进行混合料平整操作并插入氧气、温度、湿度监测探头，监测数据输送至上位机启动污泥发酵过程监测和给氧量及温湿度控制。
１．３生物发酵阶段
污泥混合料在发酵仓内发酵过程中，需要鼓风机提供大量新鲜空气供应氧气，好氧微生物可迅速繁殖，污泥混合料堆体内温度急速升高，并通过启动污泥发酵过程监测和给氧量及温湿度控制系统控制堆体在５０℃以上高温期，一般需５～７天维持高温以充分杀灭病原菌和杂草种子，实现污泥的无害化和堆体稳定性。同时，由匀翻机或搅拌设备对堆体进行搅拌或翻堆，使仓内不同部位的污泥混合料充分混合发酵，提高污泥产品质量［１］。
仓内的氧气、温度、湿度监测探头实时监测发酵过程的各数据信号，经信号采集器与通信网络输入至上位机控制系统，可实时监测发酵给氧量、温湿度等，实现自动控制和优化发酵过程。同时，因发酵过程会产生大量的氨气、硫化氢等有害气体危害生产环境，需在发酵车间安装环境监测探头，当有害气体浓度达到预警值时，系统自动报警并开启通风排气系统。
１．４物料筛分阶段
物料充分腐熟后，堆肥控制系统提示堆肥过程结束，由铲车将腐熟的堆肥铲出发酵仓，经过堆肥筛分机将堆肥调理剂等大块的物料（筛上部分）与充分腐熟的小粒径堆肥（筛下部分）分开。
１．５资源化利用阶段
磁翻柱液位计过程完成后，筛下物可作为成品打包外运，进行资源化利用，筛上物作为返混料。以上工艺流程及仪表配置如图１所示。
２系统方案
磁翻柱液位计污泥处理自动控制系统采用以现场仪表检测技术、通信技术、自动控制技术及计算机编程等组成的中控室监控管理级、设备控制级、现场检测执行级的分散控制系统，对污泥处理过程的数据信息实时采集检测、优化控制、数据传输及集中管理，提高了磁翻柱液位计污泥处理自动控制系统的安全性和可靠性。
其中现场检测执行级是指在污泥处理工艺流程中，布置在现场的各类自动化仪表、电控设备组成的，实现对系统各类参数的采集监测和对上位机各指令的执行，如软启动器或变频器对电机的控制。而为保证系统冗余性和安全操作，控制分为以现场电控箱或开关柜操纵按钮对
电控设备启动—停止的手动控制、以触摸方式或操作键盘鼠标方式对分控站操作面板或监控面板进行电控设备启动—停止的遥控控制、以ＰＬＣ系统和软件算法根据工艺流程和参数预设来自动实现对设备启动—停止的自动控制三种由高到低的控制级别。采用该系统的主要原因是在控制系统出现极端故障时，局部设备运行失控，可人为手动控制来维持污泥处理生产正常运行。注意对仪表和控制设备的选用应选取智能、稳定的高新设备，利用自身的自检、自校和故障隔离功能，进一步提高设备故障的检出率，缩小局部故障的影响范围。设备控制级是由可编程序控制器（ＰＬＣ）为主组成的监测控制系统，能对污泥处理全过程进行参数采集处理、执行指令、通信等，并以工业以太网进行数据通信，实现ＰＬＣ与分控站、分控站与主控室通信［２］。
３控制子系统设计
磁翻柱液位计过程是一种复杂多变的生物化学反应过程，对其全过程的监视和控制是困难的。为较大限度使其发酵效果较优，需要根据发酵过程不同阶段对温湿度、氧气、耗氧速率、不同发酵阶段所需的不同参数等关键因素需求，进行合理监测和智能控制曝气速率、曝气时间和曝气量等，实时反馈调整各子控制系统，实现生物磁翻柱液位计的全过程控制，以满足并达到微生物培养阶段、快速升温阶段、持续高温阶段、降温脱水阶段的不同温度、氧气需求量。污泥处理自动化控制系统包括：污泥上料控制子系统、污泥混合控制子系统、工艺设备运行控制子系统、厂区环境监测控制子系统、温度－氧气耦合反馈控制发酵子系统、厂区运行管理控制子系统、历史数据查询子系统等。污泥处理系统的自动化程度能实现对污泥磁翻柱液位计全过程的监测和控制，其设备能耗低、在线安全运行周期长、碳排放及有害气体排放少，生产工艺流程稳定，智能控制高，无害化污泥产量和质量高［３］。
４系统硬件组成
磁翻柱液位计污泥处理自动控制系统按照生产工艺流程及控制对象的功能、设备量，根据工艺流程和平面布置，自动控制系统设一套中央主站（ＣＣＲ）和两个现场分控站（ＬＣＳ）。现场分控站ＬＣＳ的ＰＬＣ、现场操作显示单元都安装在设备现场，对混料区设备、发酵区设备及除臭生物滤池进行工况的采集和自动运行监控，并通过设备通信接口与上位机通信；中央主站设在污泥生物处理厂的控制室内。控制室设置１套ＨＭＩ（触摸屏＿人机界面）、１套不间断供电电源，中央主站通过工业以太网，采用光纤与现场分控站ＬＣＳ连接。具有生产监视、过程控制、数据管理、报警管理及报表的打印输出等功能。系统可与污水处理厂的中央控制室监控设备通信，污水处理厂对污泥生物处理厂的运行状态进行监视和管理，但不能进行直接操作。
５系统部分功能简述
５．１硫化氢浓度、氨气浓度的检测污泥堆肥会释放硫化氢和氨气，因此应设置硫化氢及氨气报警仪来监视综合处理车间的硫化氢和氨气浓度。当浓度达到设定值时，自动报警器报警并自动开启轴流风机。
５．２温度／氧含量的控制
在发酵区的污泥槽内设置温度及氧含量传感器／变送器，检测污泥温度和耗氧速率，当达到设定值时，先自动开启对应槽位的电动阀门，再开启鼓风机对污泥进行鼓风曝气，以满足污泥发酵需要。
５．３超声波液位计
在除臭生物滤池设置超声波液位计检测水池液位。
６结语
现今，污水处理行业的环境效益、经济效益和社会效益已为社会所认知，并鼓励大量先进技术、资金投入到污水处理研究中。本文以磁翻柱液位计污泥处理自动控制系统的设计用为目的，利用可靠性高、功能完善、产品标准化的ＰＬＣ控制技术，同时结合分散控制系统设计一套能实现污泥磁翻柱液位计处理的自动控制与检测系统，达到污泥处理的高效化、智能化、安全性，实现对污泥的稳定化、无害化、减量化及资源化目标，为污泥处理提供一种优良解决技术方案。
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