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无须人工操作,自动实现调节丨环保智能化控制技术在畜禽养殖废水处理系统中的应用

07-17 08:50 《猪业》2020年第3期【绿色养殖时代】专题系列文章
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环保智能化控制技术在畜禽养殖废水处理系统中的应用

谢启钊 史金才

广东益康生环保服务有限公司

摘要

智能化畜禽养殖废水处理系统从高浓度沉淀废水处理工艺流程出发,采用自动化传感器将自动化控制器与物联网智能硬件相结合,建立具备现场集中控制和远程智能化控制相结合的智能化废水处理系统,并且通过上位机(编辑注:上位机是指可以直接发出操控命令的计算机)监控、远程物联网云平台实现污水处理工艺、设备的全面监控,同时对废水处理的工艺数据进行升级,最终实现污水长期高效智能化处理的要求。在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的智能化控制技术。

关键词:自动化、无人、废水、智能化技术

随着技术的不断进步,有关智能化技术在废水处理中的应用逐渐同化其自动化控制系统,不仅能对水处理控制系统的结构进行深度优化,同时还能提高控制系统的效率,防止出现资源浪费现象使得废水工程造价增加。在智能化控制系统中,电子信息技术与信息技术都与智能化技术紧密相连,深入开展智能化控制技术在废水处理中的应用研究意义重大。本文以温氏股份第一个楼房养猪项目,某猪场为例介绍环保智能化控制技术在废水处理中的应用。

1、废水处理工艺流程

某猪场属于高效化养殖场,采用全平板刮粪工艺,夏季高峰污水产生量为1000m3/d。方案设计处理量为1000m3/d废水。从废水成分成份分析,固液混杂,属高有机、高氮、高磷废水,这些特点给废水处理带来很大困难。目前现有的无论物理、物化、化学、生化、生态等处理方法中,不可能仅用一种或两种处理方法来实现达标,这样就决定了该猪场废水处理必须采取多方法组合工艺。

针对该猪场废水的特点,本方案确定以生化处理技术(UASB+两级AO工艺+反应终沉)为核心工艺,确保COD、氨氮、总磷的稳定达标。本工程环保设施对该猪场废水进行预处理后,去除大量的SS(编辑注:悬浮物suspended solids)和、粪渣等,减小SS对生化池处理效果的影响。

具体工艺流程如下:

格栅→集水池→固液分离机→粪污固液分离机→调节池→混凝池1/絮凝池1→初沉池→中转池1→气浮机→中转池2→UASB→一级兼氧池A/B→一级好氧池A→二级兼氧池A/B→二级好氧池B→二沉池→反应池1/2→延时反应池→混凝池2/絮凝池2→终沉池→消毒池→清水池

2、智能化控制技术系统设计

2.1智能化控制技术目的与要求

智能化高效废水处理控制系统不仅要实现污水处理的自动化,包括混合、搅拌、流量、回流、清污等操作;而且能够依据主要废水处理工艺参数和装置运行参数,通过物联网技术采集在装置各处设置的各类传感仪器的现场实时数据采集,运用云计算、大数据、物联网等技术进行模式辨识和优化技术,合理的地调整为最佳运行状态的需求,保证装置的运行效率、处理效果和经济性型。

2.2智能化控制技术总体系统方案

益康生公司在三农农业环保领域中,就做了两化融合,即自动化和信息化,过去自动化和信息化是两个专业,且从业人员隶属不同的部门。但在发展过程中,我们发现将信息化和自动化融合后,就是智慧化和智能化,可将传感仪器和设备、人的管理形成更紧密的联系,将更多废水处理过程中的资源整合在一起,形成更优、更节能、更智能的废水处理控制技术。

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2.2.1 PLC自动化控制系统设计

自动化控制采用集散型现场总线控制系统。由可编程序控制器(PLC)及自动化仪表组成的检测控制系统。控制系统主要的控制关系如下:

(1)废水提升泵的自动控制

在收集池中安装液位计,控制提升泵的运作。当水位到达提升泵设计开启的高度时,提升泵自动开泵;当水位低于提升泵设计关闭的高度时,提升泵自动关泵。

(2)搅拌机的自动控制

搅拌机与提升泵联动,随提升泵的开启、停止而。

(3)加药泵的自动控制

药剂由提升泵自动控制投加,药箱中装有液位计,当药箱中药快要用完时,系统会发出配药报警。

(4)兼有手动控制系统

所有设备正常状态下均由中央控制柜集中控制,为应付偶然有时需单个设备运作,中央控制台兼有手动系统,即各台设备的控制兼有独立性,可不与其它设备关联。

所有控制系统的工作状态及各电机设备的工作、故障状态均可在中央控制柜的工艺流程模拟显示图上进行显示,通过中央控制柜都可以对各设备实现手动—自动控制切换,对备用设备在工作设备故障时可自动投入。

2.2.2物联网智能化控制系统设计

(一)、硬件系统设计

(1)在线监测系统

通过实时监测出水口COD、氨氮、总磷、总氮、PH、流量等核心环保指标,提供在线数据查询与统计分析,水质超标自动预警,能够为指标监测和管理提供数据分析和决策依据,并为废水处理工艺改进等提供丰富的数据支持。

(2)远程可视化系统

通过摄像机的实时画面传输,能有效监视现场设备的运行状况,直观地帮助环保管理人员进行可视化全方位地管理废水站点。

(3)智慧工控系统

基于物联网技术架构的智能硬件通过实时感知设备运行状态信息,将环保控制系统涉及的泵房、风机、膜组、污泥脱水、加药、消毒、配电等信息进行采集分析与处理,此外通过对生化过程的流量、DO、PH、用电量、处理水量等进行数据接入,为环保管理人员提供数据化的支撑,以更加精细、动态的方式管理废水与运营,并辅以决策。正常生产过程中无需人员参与,系统通过过程参数设定,进行自动调节运行,只需在接收到设备异常报警信息时进行故障排查和维修。

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(二)系统软件设计

(1)数据采集与关键指标报表系统

通过实时采集出水口指标、生化过程的实时数据,进行数据综合分析、建模计算等,对废水水质变化趋势进行分析预测,可以自动生成日报、月报、年报等功能。

(2)人员管理系统

以系统管理替代人工经验,减少环保管理对人员经验的依赖,因为培养新员工熟练使用系统的时间远远小于培养新员工其熟练掌握业务的时间。系统提供标准的环保作业流程管理,可通过系统的要求完成各项日常工作,确保基础工作落实到位。

(3)运行数据实时预警系统

水质超标、水位过高、设备故障、DO、PH过低等异常发生时,自动根据报警登记推送APP内报警、短信报警等通知发送至相关人员处理,使其能够针对超标情况及时做出应对措施,稳定出水水质,满足畜禽养殖废水处理水质运行监测预警的需求。

(4)系统分级管理看板系统

以在线监测系统、远程可视化系统、智慧工控系统为基础,将废水站采集的实时数据、工控状态、出水效果等进行数据建模分析,形成各级别的管理看板,分别体现监测、监管、监督的各级部门职责,辅助部门决策。

3、结论

在对自动化系统进行控制的过程中,智能化控制技术主要在系统中对获得的数据进行反应,然后通过物联网技术监测的数据进行自动化系统的控制判断。相比于传统的自动化控制系统,智能技术应用之后使得系统的操作与控制更加的便捷,更加适应于多变的自动化控制环境中。在自动化控制过程中使用智能技术可以减少现场工作人员的数量,实现远程的系统监控,有关现场操作的数据变化能够自动实现调节,无须人工操作就能实现远程的控制。

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作者谢启钊

本科学历,毕业于华南师范大学计算机科学与技术专业,现任广东益康生环保服务有限公司农业物联网产业部经理,负责农业、农村智慧环保物联网技术的研究与应用,主导研发的环保智领运维管理云平台获得2019年畜牧业博览会科技创新奖银奖

来源:《猪业》2020年第3期【绿色养殖时代】专题系列文章
原标题:环保智能化控制技术在畜禽养殖废水处理系统中的应用

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