使用自动化技术能实现对电力系统的自动化控制，并获得极高的控制精度和控制效率，对自来水厂而言，应用自动化控制技术能在保证供水需求的同时，也能提升自身节能水平，获得良好的经济效益和社会效益。在人口向城市集中、国家重视低碳节能的社会背景下，自来水厂的供水压力与日俱增，因此自来水厂需要合理使用自动化控制技术，满足城市的供水需求，并避免过高的能耗。
一、自来水厂自动化净水系统构成
（一）净水工艺流程概述
净水会经过取水、氧化、沉淀、过滤、消毒、送水等一系列流程，自来水厂会根据当地需求选择处理工艺，并设置净水构筑物。常见的设备包括取送水设备、沉淀设备、过滤设备等。净水过程中，各类设备或构筑物都会产生较高的能耗，自来水厂需要根据实际需要合理设置设备，并通过精确控制，达到节能降耗的目的。
（二）自动化控制系统原理
自动化控制系统通过传感器提供的数据确定各类设备的运行状况，之后根据设定好的算法、条件做出判断，给设备发出运行指令，控制设备的运行。常见的自动化控制系统包括程序控制系统、恒值控制系统，自来水厂一般使用程序自动控制系统，通过对自来水厂各类设备的参数进行实时分析，由控制系统发出调节指令，调整设备到最佳运行状态，不仅能满足城市的供水需求，直接实现能耗控制[2]。同时，依托自动化控制系统还能保证净水系统的稳定，能及时预测各类设备运行状态，实时调节设备参数，避免出现故障，保证净水系统的稳定运行，防止由于设备故障导致能耗增加，从而实现间接的能耗控制。
二、自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用
（一）取水泵站、送水泵站
水泵站是自来水厂关键部分之一，在运行时会消耗大量能源，合理使用技术控制取水泵站的能耗，可以获得较好的节能效果，满足经济效益和环境效益的需求。自来水厂会在去水泵房和送水泵房都设置大量水泵，并根据需要使用变频水泵和工频水泵。日常运行过程中，自来水厂会专门根据情况启动对应数量的水泵，并利用工频水泵和变频水泵配合的方式控制供水。为了能够实现节能降耗，可以融合智能系统，采集自来水厂的历史运行数据，通过数据分析，确定所有水泵的特性、流量，如果供水需求发生变化，通过自动化系统选择相应的水泵，完成供水工作。目前一般使用SCADA系统调节变频水泵的功率，实现对水压、水流量、水位等参数的控制，调节过程中，运行中水泵的功率可能会不满足参数控制需求，自动化系统还可以继续结合需求启动其他水泵，满足供水需求。由于自动化系统可以根据水泵功率、供水需求精确控制启停和水泵运行时长，还能调整启停顺序，所以能避免人为控制出现的能源浪费，可以较好地满足节能降耗需求。
（二）沉淀池排泥
自来水厂需要沉淀水中的杂质，一般使用平流沉淀池完成混凝沉淀工作，沉淀池需要定期进行排泥，目前使用自动化系统控制排泥工作，可以减少排泥过程所产生的能耗。沉淀池的排泥系统包括推泥车、排泥阀，自动化控制系统会控制排泥的周期以及排泥阀开闭时间。通过使用视频识别、传感器等技术，自动化控制系统能感知排泥的状态和进度，并根据实际情况对排泥系统进行科学控制，减少各类设备的无效运行，降低了设备的损耗，也减少了能源和水资源的消耗。
（三）V型滤池
在常见的过滤工艺中，V型滤池是不可缺少的构筑物，常见结构包括单排布置和双排布置两种。如果滤池的格数少于5个，一般使用单排布置，如果格数在5个以上，就要使用双排布置，自动化控制系统主要通过控制V型滤池的进水系统和补水系统控制其过滤工作。V型滤池的进水系统包括溢流堰、过水堰、水孔控制阀、V型槽等[3]。在V型滤池处于恒液位运行时，自动化系统能够控制进水量、滤池液位等参数，确保过滤速度、周期满足需求，以及通过进水的浊度、水流量等参数控制出水阀开度。为了获得更好的控制效果，技术人员可以向控制系统输入数学模型，让自动化系统能进行滤池运行状况的精确评估，获得合理的过滤效果，还能避免设备的能耗浪费。
（四）加药加氯系统的自动化控制
1、混凝剂投加控制系统
自来水厂的加药系统主要向水中加入聚合氯化铝等药剂达到净水目的，自动化控制系统可以保证加药满足实际需求，精确投放聚合氯化铝，实现节能降耗控制。在设置自动化控制系统时，可以使用PLC接收加药计量泵的数据，经过计算后控制加药量和加药速度。自来水厂工作人员需要预先向控制系统输入冲程、浓度、额定投入量等参数，在加药的过程中，PLC就能根据加药计量泵提供的数据进行相关参数计算，根据不同的水浊度调节加药数值，达到理想的沉淀效果。
2、加氯消毒站控制
加氯系统包括压力供水系统、气源系统、真空加氯系统，在加氯的过程中，自来水处于动态变化的状态，为了保证精确控制，必须使用自动化控制系统满足需求。对于前加氯设备，需要使用PLC通过水流量、加入量等参数控制其开度，同时，一般会设置两台加氯机，自动化控制系统会控制其交替运行，在一台加氯机出现故障后马上启动另一台加氯机。为满足氯含量的需要，加氯消毒站还会设置后加氯流程，通过PLC进行控制，可以根据余氯量、流量等参数实现对开度的精确控制。控制人员可以根据需要设置参数和算法，例如通常设置氯含量在5%左右，后加氯根据过滤后的余氯量进行控制。
（五）臭氧氧化处理
臭氧氧化处理可以去除色素、臭味、重金属，并改善混凝条件，是净水工作的关键步骤之一，因此自动化控制系统必须在保持臭氧加入量精确性的基础上，满足节能需求。控制过程中，各类仪表会向控制系统提供各项数据，包括进水量、水压、水温等等，以及定期提供水质检查结果。控制系统会根据历史数据建立数学模型，完成对数据的实时计算，确定最合理的抽样加入方案，有效去除水中各类杂质的同时，也避免出现过高的能耗。
三、自动化控制系统在自来水厂处理中应用展望
随着自动化控制系统在自来水厂中的广泛使用，绝大多数控制工作已经实现了自动化控制，减少了自来水厂对人力的需求，也避免了人为因素对自来水厂日常运行精度的影响，保证了自来水厂运行的稳定性和效率。自来水厂应用自动化控制系统时，应该保证在数据采集、控制模式上的合理性，并充分利用监控系统对自来水厂进行全过程监控，将数据向自动化控制系统汇总，使自动化系统能根据实际情况对净水、供水等环节进行调整，降低自来水厂运行过程中的能耗，满足自来水厂经济效益、环境效益的需求。
结束语
在碳中和的背景下，节能降耗已经是自来水厂发展的重要方向之一，应用自动化控制系统，能够在满足城市自来水需求的情况下科学地实现能耗的控制，因此自来水厂应该重视对自动化控制技术的应用和开发。通过在取送水泵站、沉淀池、加药控制等不同环节进行自动化控制，能推动自来水厂控制的精细化，提升能源的利用效率，达到节能降耗的目标，实现自来水厂的可持续发展。
参考文献：
[1]高传飞.自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用分析[J].中国高新科技,2022(08):5-7.
[2]李骏.自动化控制系统在自来水厂供水工艺中的应用研究[J].现代商贸工业,2020,41(32):152-153.
[3]王英姬.自动化控制系统在自来水厂节能降耗中的应用[J].造纸装备及材料,2020,49(02):39.