一、方案概述：

污水处理厂是从污染源排出的污（废）水，因含污染物总量或浓度较高，达不到排放标准要求或不符合环境容量要求，从而降低水环境质量和功能目标时，必须经过人工强化处理的场所。一般分为城市集中污水处理厂和各污染源分散污水处理厂，处理后排入水体或城市管道。有时为了回收循环利用废水资源，需要提高处理后出水水质时则需建设污水回用或循环利用污水处理厂。处理厂的处理工艺流程是有各种常用的或特殊的水处理方法优化组合而成的，包括各种物理法、化学法和生物法，要求技术先进，经济合理，费用最省。设计时必须贯彻当前国家的各项建设方针和政策。因此，从处理深度上，污水处理厂可能是一级、二级、三级或深度处理。

污水处理厂设计包括各种不同处理的构筑物，附属建筑物，管道的平面和高程设计并进行道路、绿化、管道综合、厂区给排水、污泥处置及处理系统管理自动化等设计，以保证污水处理厂达到处理效果稳定，满足设计要求，运行管理方便，技术先进，投资运行费用节省等各种要求。

二、控制系统结构：

根据典型污水厂处理过程的工艺设备及流程特点，从可靠性、易维护性、经济性出发，并根据管理集中、控制分散的原则，本控制系统采用了分布式系统结构，即将整个控制结构分为3层：第一层采用工业控制计算机的中央控制层（操作站），主要完成设定值的操作输入（如流量设定值、pH控制设定值）、通讯、系统报警、运行管理以及所有工艺参数和设备运行状态的显示；第二层为现场控制层（PLC）实现数据的采集、控制算法的实现、控制命令的下发以及工艺信号的连锁等功能：第三层为执行层，即各类传感器、变送器和执行机构，完成上一层下发的所有控制命令和数据采集。

三、控制系统的组成：

污水处理工艺控制系统分为两个部分：

第一部分为水线处理系统，按二级生化处理要求，在选择/厌氧池除磷脱氮；在氧化沟通过溶解氧对表曝机的控制，去除BOD/COD大部分有害物质，ORP氧化还原电位的测量控制设备进行硝化/反硝化作用，最后由二沉池泥水分离；

第二部分为泥线处理系统，通过剩余污泥泵将泥浆输送到脱水机房，和加药系统混合后脱水出泥。

典型污水处理厂控制结构图：

根据典型污水厂处理过程的工艺设备及流程特点，从可靠性、易维护性、经济性出发，并根据管理集中、控制分散的原则，本控制系统采用了分布式系统结构，即将整个控制结构分为3层：第一层采用工业控制计算机的中央控制层（操作站），主要完成设定值的操作输入（如流量设定值、pH控制设定值）、通讯、系统报警、运行管理以及所有工艺参数和设备运行状态的显示；第二层为现场控制层（PLC），实现数据的采集、控制算法的实现、控制命令的下发以及工艺信号的连锁等功能；第三层为执行层，即各类传感器、变送器和执行机构，完成上一层下发的所有控制命令和数据采集。

典型污水处理厂过程控制图：

过程控制优先级从高到低依次为：现场控制站，上位机手动/HMI手动，PLC程序自动。泵、阀等设备现场控制站带有手自动切换开关来切换控制方式，用于区分运行人员现场巡检操作和中控室巡检操作。现场操作过程在SCADA系统中依然会有设备运转记录。

典型污水处理厂网络结构图：

此网络结构为污水厂典型网络配置，可根据项目实际情况优化设计，如可增加配置1条冗余环网，数据服务器台数也可以根据控制点数和实际需求增减。西门子SCADA系统WinCC具有很强的硬件伸缩性，无论是采用C/S和B/S结构都得心应手。图中的远程I/O子站ET200M根据实际需要配置，适用于项目变化情况下现场组态。

四、控制系统特点：

1.简化了预处理

氧化沟水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法厂，悬浮有机物可与溶解性有机物同时得到较彻底的去除，排出的剩余污泥已得到高度稳定，因此氧化沟可不设初沉池，污泥不需要进行厌氧消化。

2.占地面积少

因为在流程中省略了初沉池、污泥消化池，有时还省略了二沉池和污泥回流装置，使污水厂总占地面积不仅没有增大，相反还可缩小。

3.具有推流式流态的特征

氧化沟具有推流特性，使得溶解氧浓度在沿池长方向形成浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧条件。通过对系统合理的设计与控制，可以取得较好的脱氮除磷效果。

4.简化工艺

将氧化沟和二沉池合建为一体式氧化沟，以及近年来发展的交替工作的氧化沟，可不用二沉池，从而使处理流程更为简化。

污水处理工艺流程图：

五、方案总结：

随着国内大中小型污水处理厂的投入使用，国内外科技水平的提高也带动了自动化水平的同步提升，工业物联网技术在自动化领域中也得到了不同程度的应用。本解决方案基于PROFINET现场总线的“PLC-SCADA系统+Web系统+云端APP”应用具有经济性好、可靠性高、实用性强、易于扩展、技术先进的特点，获得各项目建设方大力推广。近几年来以太网为典型的局域网的发展，以兼容性、可扩充性得到广大专业人士的认可，总线技术发展更快、更灵活，使用也更广，不仅在水处理行业中使用，而且在电力，矿山、冶金，制造业各个领域都在使用，并得到不断的发展。