現(xiàn)場總線技術在沈陽仙女河污水處理中的應用

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，國內人均水資源占有量約為世界平均水平的30%，有110個城市嚴重缺水，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——中國已逐漸進入嚴重缺水期。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問題之一。
作為中國著名重工業(yè)城市——沈陽，曾經一度因為污染問題，而被列入“世界十大污染城市”的黑名單。而沈陽的細河，就是對半個世紀污染的最好見證。細河作為沈陽“母親河”渾河的重要支流之一，曾有個非常美麗的名字叫“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COD、NH3-N等均遠超過國家標準，超標最高的重金屬鎘的平均濃度為28.2mg／kg，超過國家標準140倍。

也正是這樣一個污染重鎮(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。為了實現(xiàn)“創(chuàng)模”的目標，仙女河污水處理廠（圖1）應運而生。2003年11月30日仙女河污水處理廠一期工程建成并通水運行，日處理能力達20萬噸；2005年12月1日二期工程建成并通水運行，擴建后，日處理能力達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現(xiàn)系統(tǒng)的多次升級改造、順應時代的快速發(fā)展，完全得益于西門子過程控制與現(xiàn)場總線技術的應用。該項技術的應用使得污水處理廠的自動化控制系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)DCS的局限性，將智能儀表、計算機網(wǎng)絡和開放系統(tǒng)互連（OSI）等技術有機的融為了一體，形成了真正開放的、可擴展的、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，使曾經的“臭水溝”一去不復返，“仙女”常留人間。

十年不變的選擇
仙女河污水處理系統(tǒng)采用高效預處理工藝及兩段曝氣生物濾池（Biological aerated filter：BAF）工藝，設計結構緊湊、占地面積小、生物處理后不設二沉池、不采用污泥回流、耐高負荷污水沖擊、高速過濾。所使用各類污水處理設備達498臺套，主要設施有生物濾池80座（圖2），反應沉淀池12座，格柵間5個，污水提升泵房2個，污泥緩沖池2個，高壓變電站5個。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；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)在以下幾個方面：
控制精度和穩(wěn)定性。BAF作為一種先進復雜的污水處理工藝，它的實施和運行都對控制系統(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，對控制設備和系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性有著較強的要求。