1概述

炼油厂产生的废水主要包括含油废水、含碱废水、含硫废水、含盐废水、含酚废水和生活废水等。其污染物种类多、密度高，是比较难处理的工业废水。我国水资源严重缺乏，为了实现可持续发展战略，炼油厂需不断提高污水处理技术，保证符合工业污水的国家排放标准。

经过几十年的发展，我国炼油厂污水处理自动化技术的水平和应用范围已经得到了很大的提高，特别是近年来随着检测技术、软件技术、网络技术等一系列依托技术的快速发展以及先进控制理论的提出和推广，DCS系统在炼油厂污水处理自动化生产中得到了广泛的应用。过去用的污水处理系统稳定性较差，使用时间长容易出故障，需要工艺人员手动才能完成。而DCS系统优点在于分散控制，对污水处理的每个过程分别控制，由控制中心集中操作修改设定值，整个生产过程形成大的串级控制系统。因此，使用DCS系统不仅可以提高控制效率，节省人力，还可以克服过程中的干扰，提高系统的鲁棒性，提高生产效率。

2污水处理的工艺流程

我炼油厂污水处理采用自流式水力流程，污水经调节配水、中和、浮选、均质、水解、生化处理后，合格水经原有污水管道排入长江，整个过程工艺复杂，自动化程度较高。整个污水处理流程主要由以下工序组成。

2．1污水处理部分

2.1.1 调节配水

调节配水环节是将预处理后的含油、含碱及大排洪沟污水经管线送入计量配水槽，然后通过电磁流量计计量，重力流入中和池。

2.1.2中和

中和池采用机械搅拌混合反应，依据PH值在线仪显示值自动控制酸碱泵投加酸碱，调节中和池出水PH值在给定的范围内。

2.1.3一、二级浮选

中和后的污水，先进入一级浮选(浮选机) ，去除污水中的浮油、乳化油及部分悬浮固体、胶体状物质。然后浮选机出水经浮选池配水井进入二级浮选（浮选池）。浮选池采用部分回流加压溶气气浮，浮选池的出水部分通过回流泵加压打入溶气罐作溶气水。

2.1.4均质与水解

炼油污水经浮选处理后，流入均质池，通过潜水搅拌机的搅拌，在池内与氧化沟的剩余活性污泥充分混合，混合液流入水解池，进行厌氧生物处理。水解池出水进入氧化沟配水井，通过电磁流量计计量后，流入氧化沟。

2.1.5氧化与二沉

氧化沟转碟的转速通过变频调速器进行调节，氧化沟出水设有调节堰板，借以调节池中液位，调整转碟的浸没深度。

污水经氧化沟处理后，流入二沉池进行重力分离。池内设有刮吸泥机，连续地将上层活性较好的污泥和底层活性较差的污泥，依靠静水压力分别吸、刮至回流污泥池、浮渣井。

2.1.6 后过滤及排放

二沉池出水流入待滤水池，合格水经泵提升沿原有直径820*10管线排入长江，不合格水回流至调节池。部分水经核桃壳过滤器处理，其出水仍然回到待滤水池，核桃壳过滤器反冲洗水进调节池。

2.2污泥处理部分

污泥进入污泥浓缩池后，通过浓缩减小体积，浓缩后的污泥排入浓缩污泥池，上清液流入排水池。投料泵将浓缩污泥从浓缩污泥池提升至带式压滤机脱水，脱水后的泥饼由螺旋输送机送至污泥堆放场，滤液则流入排水池。

排水池设有液位控制系统，排水池中的污水由排水泵自动送入调节池。

2.3生活给水部分

新鲜水经转子流量计计量后，进入净水器的混凝池，充分反应后，流入沉淀池，沉淀下来的污泥由底部排泥阀排入污水池，上清液则流入过滤池，最后流入清水池，经消毒后由恒压供水装置往综合楼和各生产岗位提供生活用水以及锅炉的补给水。

污水池设有液位控制系统，由污水泵自动将污水送往氧化沟配水井。

2.4锅炉

来自给排水间的生活水经浮动床进行离子交换后，进入软化水箱，通过泵2801＃或2802＃，间断补水至锅炉进水管。从锅炉出来的热水通过管道送至各暖气包或氧化二沉区、中和浮选区下水道顶管用。

3污水处理的控制系统

根据污水处理站工艺流程比较复杂的特点， 我们采用DCS系统自动控制污水处理流程。DCS系统是一种以通信网络为纽带的多级控制系统，由过程控制级和过程监控级组成，综合了计算机，通信、显示和控制技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理，具有高可靠性、开放性、安全性和易操作性。

3.1DCS系统结构

控制系统由工程师站、操作员站、I/O 站以及过程控制网络组成，通过以太网与管理计算机相联，实现远程查询监控。工程师站内装有组态软件平台，修改过程参数和进行系统维护；操作员站中操作人员对生产过程进行监控管理；I/O 站对整个工业过程实施监控，由主控卡、数据转发卡、I/O卡、供电单元等组成。为了确保系统的可靠性，主控卡件、数据转发卡为冗余配置。

3.3系统功能

3.3.1人机界面

DCS系统将整个控制系统简化，由操作员在控制中心操作即可。因此需要友好、功能丰富的人机界面作为交互，这将极大的提高效率，并可以降低对操作人员的要求，从而节约人力成本。界面中具体功能如下：

1）显示整个处理过程的工艺流程图以及各具体过程的控制流程图，并以此为中心显示现场参数、生产状态等，方便查询。

2）可以根据调度要求以及现场情况方便对过程设定值进行调整或直接对现场设备进行操作。

3）显示报警信息以及具体的报警位置、状态等。

3.3.2数据记录和分析

建立历史数据的数据库，记录生产中一些重要的过程数据、报警信息以及操作员的操作记录，作为以后进行生产工艺优化和控制系统改造的重要依据，并有利于分析生产过程存在的漏洞，及时修正。

3.3.3通信功能

通信包括与各种现场设备、控制器之间的通信，以及管理系统与调度系统之间的通信。与现场设备之间一般使用4~20mA标准信号通信，与管理系统和调度系统的通信可以通过TCP/IP协议使用有线或无线的方式在局域网内实现。

3.3.4过程控制功能

这是DCS最重要的功能，整套的DCS解决方案需要构建整个生产过程的控制系统，实现对各种设备的监控和操作。根据工艺要求，对各个生产环节分别进行监控和控制。

3.4控制过程

3.4.1液位控制

如图为液位控制的控制流程图，使用差压变送器测量容器中的液位，进入控制器中与设定值的偏差为e，使用PID算法根据偏差计算控制器输出，控制出口阀门的开度，从而控制液位。

PID控制器是工业控制中最常用的控制器，由比例单元 P、积分单元 I 和微分单元 D 组成。通过Kp， Ki和Kd三个参数的设定。PID控制器主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。其计算公式如下：

（理想PID）

（工业PID）

其特点在于能较好的控制振荡，并且原理简单，易实现。缺点在于鲁棒性不够强，需要根据经验对控制器进行整定，随着设备的老化以及系统的改动，控制系统特性也随之变化，PID控制器的工作性能将会受到影响。另外，PID控制器不适合于滞后较大的系统，如加药量的控制。污水处理DCS系统内置有PID控制模块，很容易实现而且性能较稳定，主要应用于液位控制、流量控制和水压控制。

3.4.2PH控制

如图为PH控制流程图，主要是通过加酸和加碱量来调节PH值，一方面需要考虑当前PH值的大小，另一方面要考虑进水和出水的流量，需要保证下一个过程的设计流量。因此，中和池的控制同时也包括流量控制、液位控制等，是一个强耦合的过程，即一个输入量同时对多个输出量造成影响，这会造成过程的难控性。使用普通的PID方法一般超调较大，控制效果不好，甚至出现系统不稳定的情况。在这种情况下，使用解耦控制方法，将强耦合的过程在控制过程中进行解耦，从而可以对输出变量分别控制，同样使用PID控制器对各个控制回路进行控制。在实现解耦后，控制效果大大提高，过程控制稳定、可靠。

3.5温度控制

如图为温度控制流程图，针对锅炉加热的情况，要保证锅炉内的温度在设定值，需要使用温度变送器（热电偶）测量炉内温度和出口液体处的温度，传入控制器之后经过处理调节燃料气的进口阀门。 由于燃料气气源压力不稳定，并且气阀具有一定的非线性，因此如果使用普通的单回路PID控制时控制效果较差，会出现较多的震荡。

串级控制系统采用两套检测变送器和两个调节器，前一个调节器的输出作为后一个调节器的设定，后一个调节器的输出送往调节阀。控制系统包括两个控制回路，主回路和副回路。副回路由副变量检测变送、副调节器、调节阀和副过程构成；主回路由主变量检测变送、主调节器、副调节器、调节阀、副过程和主过程构成。

串级控制系统具有以下优点：1、改善了过程的动态特性，提高了系统控制性能；2、能迅速克服进入副回路的二次扰动；3、提高了系统的工作频率；4、 对负荷变化的适应性较强；5、可以克服被控过程的非线性。主要用于滞后较大的液位控制、克服阀门的非线性等。从控制系统的角度来讲，DCS系统就是一个大的串级控制系统。

4结语

DCS系统融合了计算机技术、网络技术、自动控制技术、检测技术等，在生产中充分的体现了其优势，提高了生产效率和生产安全性、规范性。在未来的发展中，随着新技术的应用和控制理论的进步，DCS系统在工业生产中的地位将进一步提高，其性能也将进一步提高。