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臭氧消毒工藝全流程自動化聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的工程實(shí)例研究

時(shí)間:2025-03-06  來源:水廠自動化|污水處理中控系統(tǒng)|水利信息化|智慧水務(wù)|智慧農(nóng)業(yè)-山東德艾自動化科技有限公司  瀏覽次數(shù): 7 次
文章簡介:臭氧消毒工藝全流程自動化聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的工程實(shí)例研究, 臭氧消毒作為一種高效、環(huán)保的消毒技術(shù),廣泛應(yīng)用于水處理、醫(yī)療設(shè)備消毒及設(shè)施農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。然而,傳統(tǒng)臭氧消毒工藝依賴人工操作,存在控制精度低、能耗高、安全性差等問題。隨著自

臭氧消毒作為一種高效、環(huán)保的消毒技術(shù),廣泛應(yīng)用于水處理、醫(yī)療設(shè)備消毒及設(shè)施農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域。然而,傳統(tǒng)臭氧消毒工藝依賴人工操作,存在控制精度低、能耗高、安全性差等問題。隨著自動化技術(shù)的快速發(fā)展,全流程自動化聯(lián)鎖控制系統(tǒng)成為提升臭氧消毒效率與可靠性的關(guān)鍵。本文以某水廠臭氧消毒系統(tǒng)改造為例,探討自動化聯(lián)鎖控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、實(shí)施與效益。


一、系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景與需求分析
臭氧消毒工藝主要包括臭氧制備、投加、接觸反應(yīng)及尾氣處理等環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)工藝中,各環(huán)節(jié)獨(dú)立運(yùn)行,缺乏協(xié)同控制,導(dǎo)致臭氧利用率低、消毒效果不穩(wěn)定。某水廠日均處理規(guī)模10萬噸,原系統(tǒng)存在以下問題:

  1. 臭氧投加量波動大:人工調(diào)節(jié)滯后,導(dǎo)致出水微生物指標(biāo)波動;
  2. 尾氣處理不徹底:臭氧殘留超標(biāo),存在安全隱患;
  3. 能耗高:臭氧發(fā)生器與接觸池運(yùn)行效率低,綜合能耗超行業(yè)平均水平20%。

基于此,項(xiàng)目提出構(gòu)建全流程自動化聯(lián)鎖控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)臭氧消毒工藝的精準(zhǔn)控制與高效運(yùn)行。


二、系統(tǒng)架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)

  1. 系統(tǒng)架構(gòu)
    系統(tǒng)采用“感知-決策-執(zhí)行”三層架構(gòu):
  • 感知層:集成ORP(氧化還原電位)傳感器、臭氧濃度檢測儀、流量計(jì)等設(shè)備,實(shí)時(shí)監(jiān)測水質(zhì)、臭氧投加量及尾氣濃度;
  • 決策層:基于PLC與SCADA系統(tǒng),搭載模糊PID算法,動態(tài)優(yōu)化臭氧投加策略;
  • 執(zhí)行層:通過變頻器、電磁閥等設(shè)備,精準(zhǔn)控制臭氧發(fā)生器、接觸池及尾氣破壞裝置。
  1. 關(guān)鍵技術(shù)
  • 多參數(shù)聯(lián)鎖控制:根據(jù)進(jìn)水流量、水質(zhì)指標(biāo)(如濁度、COD)及ORP值,動態(tài)調(diào)整臭氧投加量,確保消毒效果穩(wěn)定413
  • 尾氣安全聯(lián)鎖:當(dāng)尾氣臭氧濃度超限時(shí),系統(tǒng)自動啟動尾氣破壞裝置,并聯(lián)動降低臭氧發(fā)生器輸出,確保操作人員安全9
  • 能耗優(yōu)化算法:結(jié)合歷史數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)工況,優(yōu)化臭氧發(fā)生器運(yùn)行頻率與接觸池曝氣強(qiáng)度,降低綜合能耗3

三、工程實(shí)施與運(yùn)行效果

  1. 實(shí)施過程
  • 硬件改造:更換高精度傳感器,升級臭氧發(fā)生器與尾氣破壞裝置,部署工業(yè)以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備互聯(lián);
  • 軟件部署:開發(fā)SCADA監(jiān)控界面,實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)可視化與遠(yuǎn)程控制;
  • 聯(lián)鎖調(diào)試:通過模擬工況測試,驗(yàn)證系統(tǒng)響應(yīng)速度與控制精度。
  1. 運(yùn)行效果
  • 消毒效果提升:出水微生物指標(biāo)穩(wěn)定達(dá)標(biāo),消毒合格率從90%提升至99.5%;
  • 能耗顯著降低:綜合能耗下降18%,年節(jié)約電費(fèi)超50萬元;
  • 安全性增強(qiáng):尾氣臭氧濃度始終低于0.05 ppm,符合國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)413

四、技術(shù)挑戰(zhàn)與未來展望

  1. 挑戰(zhàn)
  • 復(fù)雜水質(zhì)適應(yīng)性:高濁度或有機(jī)物負(fù)荷突變時(shí),系統(tǒng)需進(jìn)一步提升控制算法的魯棒性;
  • 設(shè)備維護(hù)成本:高精度傳感器與臭氧發(fā)生器的定期維護(hù)增加了運(yùn)營負(fù)擔(dān)。
  1. 展望
  • AI驅(qū)動優(yōu)化:引入機(jī)器學(xué)習(xí)算法,實(shí)現(xiàn)臭氧投加量的預(yù)測性控制;
  • 數(shù)字孿生技術(shù):構(gòu)建虛擬臭氧消毒系統(tǒng),通過仿真優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)并預(yù)演故障場景;
  • 全流程協(xié)同:將臭氧消毒系統(tǒng)與水廠其他工藝環(huán)節(jié)(如混凝、過濾)聯(lián)動,實(shí)現(xiàn)全局優(yōu)化39

結(jié)語
臭氧消毒工藝全流程自動化聯(lián)鎖控制系統(tǒng)通過精準(zhǔn)控制與高效協(xié)同,顯著提升了消毒效果、能耗效率與安全性。本工程實(shí)例為水廠及其他領(lǐng)域的臭氧消毒系統(tǒng)升級提供了可復(fù)制的技術(shù)路徑,也為智慧水務(wù)的進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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