西门子全集成自动化解决方案在广业环保集团污水处理厂的应用———西门子全集成自动化解决方案在广业环保集团污水处理厂的应用

前言         水是关系到人类生存和社会发展的基本物质条件，是一种有限的、不可替代的宝贵资源，也是实现经济社会可持续发展的重要保证。近年来，伴随着我国经济快速增长，珠江三角洲等城镇密集地区的发展迎来了前所未有的机遇期，然而，工业化进展的同时也引发了供水紧张与水体污染等问题，甚至发生了严重的“生态危机”事件，国家为此付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐，亟待解决。         2009年1月，国务院颁布《珠江三角洲地区改革发展规划纲要》，规划指出，到2012年城镇污水处理率要达到80％，城镇生活垃圾无害化处理率达到85％，工业废水排放达标率达到90％。根据广东省“十一五”发展的规划，在“十一五”期间广东经济欠发达地区——东西北地区要实现所有县城都配备污水处理设施。         在此背景下，为了更好地完成污水处理目标，广东省广业资产经营有限公司下属的环保集团——广东省广业环保产业集团公司（简称“广业环保集团”）提出了把欠发达地区的污水处理项目设施，全部打包给有经济条件、有资质的国有企业来承担建设、运营这一思路并得到了政府的重视。之后，广东省财厅率先提出创新机制方案，省财政安排25亿元，由省属企业牵头筹集100亿元，用于东西北地区污水设施建设。由此，在省政府的统一部署下，广业环保集团承接了广东省内经济欠发达地区的一批污水处理厂项目，其中的51个规模（日处理能力）在1~8万吨的项目由广州东芝白云自动化系统有限公司（简称“东芝白云”）提供电气及自动化集成系统的设计、工程安装和保养服务，广东省清远市清新县太平污水处理厂即为其中之一。

广东省清远市清新县太平污水处理厂俯视图   广州东芝白云自动化系统有限公司简介         广州东芝白云自动化系统有限公司是广州白云电器设备有限公司、株式会社 东芝、东芝（中国）有限公司共同投资设立的中外合资企业。据公司董事总经理筱崎功先生介绍，公司作为西门子授权的系统集成商，自2004年成立以来就把与水环境相关的自动化业务作为主营目标，运用东芝集团多年积累的制造、集成、运营管理的经验，结合西门子先进的电气自动化产品为客户提供符合我国国情的全套解决方案。

广州东芝白云自动化系统有限公司一角（左二为董事总经理筱崎功先生）   严峻考验         2009年8月，广州东芝白云自动化系统有限公司在得到广业环保集团负责的广东省东西北部污水处理厂自动化系统集成订单后即面临了前所未有的严峻挑战。多达51个污水处理厂的庞大规模、对于出厂水质必须达标的严苛要求以及作为标准示范工程的重大影响都给东芝白云施加了前所未有的压力与考验。筱崎功先生在进行回顾时认为，本项目从公司自身提供的技术与管理等层面，可将面临的挑战总结为以下两点： 1. 全厂控制系统的稳定性及易维护性         建设污水处理过程自动化控制系统的目的之一是对全厂设备的工作情况、水质液位等工艺参数以及其它现场数据进行监视和自动调控，防止污水处理过程运行在非正常的状态之下，提高管理人员的事故处理能力和应变速度，并且可以通过各种自动报警手段和紧急处理程序把事故隐患消灭于萌芽之中，保障污水处理过程的安全可靠性和生产的连续性；另外一个主要目的是实现对污水处理过程的全方位自动控制，可以通过操作员工作站与全厂设备进行操作互动，控制现场设备的自动运行、停止和自动进行参数调节，实现生产现场和过程的无人值守管理。         另外，自动化控制系统还可以实现日常生产调度和管理的自动化，可以通过工作站自动统计日常生产报表、班组交接报告和日常事件记录日志等文档材料，可以自动记录报警情况和生成历史数据库和历史曲线，为生产状况的分析提供方便。         因此污水处理控制系统的稳定运行及方便操作维护是评价系统优劣的重要条件，也是与污水处理厂日常生产运营息息相关的决定因素。加之广东东西北部地区潮湿、多雷雨的自然条件，对暴露在室外的仪表、设备的抗外界环境干扰能力也提出了新的考验。 2. 超短货期、超大工程量         按照正常工程建设周期，设计实施一个污水处理厂的过程控制系统首先需要详细分析污水处理被控对象的工艺过程及工作特点、根据统计的与PLC有关的输入/输出设备分配I/O点并进行外围线路设计、再根据电器布置图及安装接线图进行控制柜的设计与施工，同时涉及大量的PLC与监控软件的组态开发工作，工程量之巨可想而知。本项目遇到的51个污水处理厂工程同时实施并要求在2个月内全部完成，对于所有的系统集成商而言都是一项“不可能完成的任务”。   积极应对         作为与世界知名企业东芝集团合资的公司，广州东芝白云自动化系统有限公司完整地借鉴并引入了东芝集团先进的项目设计施工流程，从系统分析、基本设计、详细设计、生产制造、质量检查、厂内实验、现场安装、现场调试到最终交付投产，公司在每一个流程环节都一贯秉承标准化、系统化的原则，对每个工程细节都力求踏实做好、严格把关。在不断认真总结过去的成功经验的基础上形成了一套统一规范的管理模式。正是这种高效严谨的流程管理与科学务实的工作作风为按时保质完成工程进度提供了先决条件。         从另一个侧面来讲，作为系统集成商，东芝白云提供的是一种适合水处理领域的应用平台，在此基础之上，将自己的工程经验和对特定应用对象工艺要求的理解转化为应用解决方案，并通过工程实践，将供应商提供的应用平台的价值进行个性化的提升。因此，在工程项目的实施过程中，东芝白云面临着与自动化厂商、最终用户（厂方）多方协调配合的工作。考虑到与西门子公司长期以来彼此愉快的合作经历及其强大的供货支持、服务保障能力，东芝白云毫不犹豫地选择了西门子的全集成自动化解决方案为广业环保集团建设运营的广东东西北部污水处理厂保驾护航。   实施方案         广东省清远市清新县太平污水处理厂位于清新县太平镇工业园，一期设计规模为1万吨/日，污水处理工艺采用A2/O 工艺。 工艺描述         A2/O 生物法为目前我国中小型污水处理厂广泛应用的一种污水处理工艺。主要处理工段可分为污水处理和污泥处理两个环节。污水处理段由粗格栅间、进水泵房、细格栅间、旋流沉砂池、微曝氧化沟、二沉池和消毒出水池组成。污泥处理段由回流污泥泵站、污泥脱水机房组成。

A2/O 污水处理工艺流程图 控制系统设计         按照符合水厂总体管控和工艺特点的需求，全厂采用了以计算机加PLC和现场仪表的方式构成一个分布式控制系统，根据西门子公司全集成自动化（TIA，Totally Integrated Automation）的思想，可以将太平污水处理厂控制系统分为管理级和现场级两个层次。