現(xiàn)場總線技術(shù)在沈陽仙女河污水處理中的應(yīng)用

隨著中國城市化、工業(yè)化的加速，水資源的需求缺口也日益增大。目前，國內(nèi)人均水資源占有量約為世界平均水平的30%，有110個(gè)城市嚴(yán)重缺水，超過3億人缺乏干凈的飲用水，半數(shù)以上的主要水道受到污染，海洋環(huán)境總體受污染情況亦不容樂觀——中國已逐漸進(jìn)入嚴(yán)重缺水期。近年來，水污染的控制和防治已然成為了中國乃至世界亟待解決的熱點(diǎn)問題之一。
作為中國著名重工業(yè)城市——沈陽，曾經(jīng)一度因?yàn)槲廴締栴}，而被列入“世界十大污染城市”的黑名單。而沈陽的細(xì)河，就是對半個(gè)世紀(jì)污染的最好見證。細(xì)河作為沈陽“母親河”渾河的重要支流之一，曾有個(gè)非常美麗的名字叫“仙女河”，但因長期接納沈陽半數(shù)以上的污水而一度成為著名的臭水溝。細(xì)河每天要接納全市60％至70％污染物，各類污染物總量約550噸，其中，劇毒、致癌物和主要污染指標(biāo)COD、NH3-N等均遠(yuǎn)超過國家標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)最高的重金屬鎘的平均濃度為28.2mg／kg，超過國家標(biāo)準(zhǔn)140倍。

也正是這樣一個(gè)污染重鎮(zhèn)，2001年大膽的提出了創(chuàng)建“國家環(huán)境模范城市”的宏偉目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)“創(chuàng)模”的目標(biāo)，仙女河污水處理廠（圖1）應(yīng)運(yùn)而生。2003年11月30日仙女河污水處理廠一期工程建成并通水運(yùn)行，日處理能力達(dá)20萬噸；2005年12月1日二期工程建成并通水運(yùn)行，擴(kuò)建后，日處理能力達(dá)40萬噸；2010年1月14日過程控制系統(tǒng)升級改造工程順利通過國家環(huán)保部的節(jié)能減排技改工作檢查。
仙女河污水處理廠能如此快速的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的多次升級改造、順應(yīng)時(shí)代的快速發(fā)展，完全得益于西門子過程控制與現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用使得污水處理廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)DCS的局限性，將智能儀表、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和開放系統(tǒng)互連（OSI）等技術(shù)有機(jī)的融為了一體，形成了真正開放的、可擴(kuò)展的、易升級的、高可靠的、低成本的過程控制系統(tǒng)，保證了仙女河污水處理廠的可持續(xù)發(fā)展，使曾經(jīng)的“臭水溝”一去不復(fù)返，“仙女”常留人間。

十年不變的選擇
仙女河污水處理系統(tǒng)采用高效預(yù)處理工藝及兩段曝氣生物濾池（Biological aerated filter：BAF）工藝，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小、生物處理后不設(shè)二沉池、不采用污泥回流、耐高負(fù)荷污水沖擊、高速過濾。所使用各類污水處理設(shè)備達(dá)498臺套，主要設(shè)施有生物濾池80座（圖2），反應(yīng)沉淀池12座，格柵間5個(gè)，污水提升泵房2個(gè)，污泥緩沖池2個(gè)，高壓變電站5個(gè)。另外，廠區(qū)還配有污泥處理系統(tǒng)和中水處理系統(tǒng)，其中污泥處理系統(tǒng)采用離心脫水技術(shù)；中水處理系統(tǒng)采用石英砂過濾及加氯消毒。

污水處理系統(tǒng)的處理效率和出水水質(zhì)對控制系統(tǒng)都具有很大的依賴性，尤其是對于像仙女河污水處理廠這種規(guī)模大、工藝新、人員少的大型污水處理系統(tǒng)，對過程控制更是提出諸多較高的要求，這主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
控制精度和穩(wěn)定性。BAF作為一種先進(jìn)復(fù)雜的污水處理工藝，它的實(shí)施和運(yùn)行都對控制系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性提出了頗高的要求，要想使BAF工藝達(dá)到最好的處理效果，就必須有一流的控制系統(tǒng)與之配套。
抗干擾能力和可靠性。污水處理系統(tǒng)工作于室外，環(huán)境惡劣，且需要全天候不間斷工作，因此，對控制設(shè)備和系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性有著較強(qiáng)的要求。