一、项目概述
为提升平潭污水处理厂的运行效率、处理效果与管理水平，保障出水水质稳定达标，并实现节能降耗与减员增效，特制定本自控仪表系统技术方案。本方案旨在构建一个集成化、智能化、高可靠性的计算机系统服务体系，对全厂工艺流程进行集中监控与自动化控制。
二、设计原则与目标
- 可靠性原则：系统采用成熟稳定的技术与设备，具备完善的冗余与容错机制，确保连续稳定运行。
- 先进性原则：采用当前主流的工业控制技术、网络通信技术及软件平台，保证系统在未来一段时间内的技术领先性。
- 开放性原则：系统架构与通信协议遵循国际主流标准，具备良好的扩展性，便于与上级管理平台及其他系统集成。
- 经济性原则：在满足功能与性能要求的前提下，优化配置，降低建设与长期维护成本。
- 核心目标：实现全厂“无人值守、少人巡检”，达到工艺流程自动控制、关键参数在线监测、生产数据实时分析、故障预警与智能决策支持的综合效能。
三、系统总体架构
本自控系统采用基于工业以太网的“集中管理、分散控制”的集散型控制系统（DCS）或可编程逻辑控制器（PLC）系统架构，分为三级：
- 现场设备层：由各类在线监测仪表（如pH计、溶解氧仪、浊度仪、流量计、液位计等）与执行机构（如泵、阀门、搅拌器、鼓风机等）组成，负责实时采集工艺参数并执行控制指令。
- 过程控制层：在各工艺单元（如进水格栅、生化池、沉淀池、深度处理车间、污泥脱水间等）设置现场控制站（PLC）。PLC负责对本单元设备进行逻辑与过程控制，并与仪表进行数据交换。
- 生产管理层：在中央控制室设置操作员站、工程师站、数据服务器及必要的网络设备。通过上位机监控软件（如SCADA系统）实现全厂工艺流程的动态显示、数据存储、报警管理、报表生成及远程操控。
四、计算机系统服务核心内容
- 监控软件平台：
- 采用功能强大的SCADA/HMI软件，如WinCC、Intouch、iFIX或同等级别国产软件。
- 开发全厂工艺总貌图、分区流程图、设备状态图、趋势曲线图、报警总览画面等。
- 实现设备的手动/自动/远程控制模式无扰切换。
- 控制策略与功能：
- 进水提升与预处理：根据液位自动控制粗/细格栅、提升泵的运行；基于时间或液位控制沉砂池排砂。
- 生化处理过程：核心采用溶解氧（DO）在线反馈控制鼓风机频率与曝气量；根据进水负荷（流量、COD、氨氮）智能调整污泥回流比、混合液回流比及碳源/除磷药剂投加量。
- 沉淀与过滤：根据泥位控制排泥阀及排泥泵；根据滤池水位或运行时间控制反冲洗过程。
- 污泥处理系统：联动控制浓缩、脱水设备的启停及药剂投加。
- 仪表与设备管理：关键仪表设置自诊断与数据有效性校验；重要设备（如鼓风机、大功率水泵）设置运行时间均衡与故障连锁保护。
- 数据服务与管理：
- 实时数据库与历史数据库：存储所有过程数据、报警事件与操作记录，存储周期不低于一年。
- 报表系统：自动生成日报、月报、年报，包含水量、水质、能耗、药耗、设备运行统计等关键生产指标。
- 网络服务：组建安全、高速的工业光纤环网，连接各控制站与中控室。预留与厂区安防系统、企业资源计划（ERP）系统及上级环保监管平台的数据接口。
- 高级应用服务（可选）：
- 智能预警与故障诊断：基于数据模型，对工艺异常（如污泥膨胀、硝化异常）和设备潜在故障进行早期预警。
- 能耗优化分析：分析全厂能耗分布，为曝气系统、泵站等主要耗能单元提供优化运行建议。
- 移动终端监控：支持通过授权后的平板电脑或手机，在厂区无线网络覆盖范围内进行关键数据监视与应急操作。
五、主要仪表配置方案
针对污水处理工艺关键节点，配置以下主要在线监测仪表：
进水段：电磁流量计、pH计、COD在线分析仪、氨氮在线分析仪、总磷在线分析仪。
生化池：溶解氧（DO）仪、氧化还原电位（ORP）仪、悬浮固体浓度（MLSS）仪。
二沉池/出水段：浊度仪、悬浮物（SS）仪、pH计、总氮/总磷在线分析仪、紫外线消毒剂量监测仪。
污泥段：污泥浓度计、污泥界面仪。
所有仪表应具备4-20mA或数字信号输出，防护等级满足现场环境要求（通常不低于IP65）。
六、实施与服务体系
- 系统集成：包括硬件采购、软件授权、机柜装配、网络布线、系统组态、程序开发与调试。
- 安装调试：配合工艺设备安装，完成仪表标定、控制柜安装、单点测试、回路测试及联动试车。
- 培训服务：为厂方操作人员、维护人员及管理人员提供系统的理论知识与实际操作培训。
- 售后服务：提供不少于一年的质保期，提供7x24小时技术支持，定期回访与系统维护，确保系统长期稳定运行。
七、预期效益
通过本技术方案的实施，平潭污水处理厂将建成一个技术先进、运行高效的自动化管理系统，预期实现：出水水质稳定达标率显著提升；单位处理能耗与药耗有效降低；人力资源配置进一步优化；生产决策由经验型向数据驱动型转变，全面提升厂区的现代化运营管理水平与经济效益。
