遼寧省エンジン企業汚水処理ステーションのオンラインモニタリングシステムの応用例

一、プロジェクトの背景と需要

遼寧省のある大型エンジン製造企業は、コア業務はエンジンシリンダ加工、部品熱処理、組立テストなどをカバーし、生産過程で大量の工業廃水を発生し、主に機械加工含油廃水、熱処理冷却廃水、表面処理酸洗廃水及び生活汚水を含み、工場区の自家建設汚水処理ステーションに一括して送金して処理する。当該企業の汚水成分は複雑で、石油類、COD、アンモニア窒素、総リン、懸濁物及び少量の重金属（例えばZn、Ni）などの汚染物は、処理が基準を満たしていなければ、周辺の水体環境を汚染するだけでなく、環境保護法規にも違反する。

実験室の既存の操作者の新設備に対する核心原理、パラメータ設定、正確な操作及び故障の排除能力が不足しているため、直接使用すると操作が規範化されず、データの偏差が大きく、設備の損失が速すぎるなどの問題が発生しやすく、効率的な検査業務の需要を満たすことができない。これに基づいて、企業は設備サプライヤーに技術エンジニアを手配して訪問オーダー化訓練サービスを展開し、実験室の人員が設備の使用技能を全面的に把握することを確保し、新しい設備が迅速に実戦応用に投入されることを保障する。

二、トレーニング基本情報

研修対象：実験室のコア検査員10名、設備管理者3名を含む（いずれも基礎水質検査経験を備え、GNST-SC 1000操作基礎なし）

（一）システム全体アーキテクチャ

システムは「現場監視層-データ伝送層-中制御管理層」の3級構造を採用し、汚水処理の全プロセス水質指標のリアルタイム収集から知能制御までの全プロセス閉ループ管理を実現する：①現場監視層：マルチパラメータオンライン監視設備（COD、アンモニア窒素、総リン、石油類、懸濁物、pH測定器を含む）を配置し、自動サンプリング装置、前処理モジュール及び専用センサーを組み合わせ、各プロセスの水質指標のリアルタイム測定を担当する。②データ伝送層：工業イーサネット+4 Gデュアルモード伝送を通じて、工場内の複雑な工業環境下でデータの安定的なアップロードを保障し、ブレークポイントの継続伝送をサポートし、環境保護データ伝送規範の要求を満たす、③中制御管理層：インテリジェント監視プラットフォームを構築し、データのリアルタイム展示、傾向分析、異常警報、報告書の生成及び下水処理技術の連動制御を実現する。

（二）キービット配置

下水処理ステーションのプロセスフローと結合し、コアノードに正確に監視設備を配置し、全プロセスカバーを実現する：①前処理ユニット：調整池入口（COD、石油類、懸濁物を監視し、進水水質負荷を判断する）、油隔壁池出口（石油類を監視し、油除去効果を評価する）、②生化学処理ユニット：曝気池の輸出入（COD、アンモニア窒素、溶存酸素をモニタリングし、曝気強度を調節する）、二沈殿池の出口（懸濁物、総リンをモニタリングし、沈殿効果を評価する）、③深さ処理ユニット：ろ過システム出口（懸濁物、pHを監視測定し、出水精度を保障する）、④出水排出口：総排出口（COD、アンモニア窒素、総リン、石油類、懸濁物、pH，基準達成排出を確保し、データを同時に遼寧省生態環境監視プラットフォームにアップロードする）。各ポイント監視設備は腐食防止、振動防止カバーを備えており、下水処理ステーションの湿気、多腐食性ガスの環境に適している。

（三）コアデバイスパラメータ

選択したオンラインモニタリング設備のコアパラメータは精確にエンジン企業の汚水処理モニタリング需要に適合する：①モニタリングパラメータと距離：COD（0-1000 mg/L）、アンモニア窒素（0-50 mg/L）、総リン（0-10 mg/L）、石油類（0-50 mg/L）、懸濁物（0-100 NTU）、pH（0-14）、②測定精度：COD±5%FS、アンモニア窒素±5%FS、総リン±5%FS、工業汚水検査規範に適合する、③測定周期：最小測定周期30分、1 ~ 9999 minの任意の調整をサポートし、プロセスの需要に応じて柔軟に設定することができる、④校正周期：1 ~ 99日の任意の間隔で調整でき、メンテナンスコストを下げる、⑤運行環境：温度+5 ~ 40℃、湿度≦90%（結露しない）、下水処理ステーションの室内外設置状況に適合する、⑥出力機能：RS-232、RS 485、4-20 mA信号出力をサポートし、直接中央制御プラットフォームと環境保護監督管理プラットフォームを連結することができる、⑦防護機能：異常警報、停電データを失わない機能を備え、停電着信後に自動的に動作状態を回復し、監視測定の連続性を保障する。

（四）前処理モジュールの適合

エンジン企業の汚水含油量が大きく、懸濁物が多い特性に対して、モニタリング設備はセットになった定制化前処理モジュールを設置する：2級ろ過装置（粗ろ過+精ろ過）を採用し、まず5μm粗ろ過を通じて大粒子懸濁物を除去し、更に0.45μm精ろ過を通じて微細不純物を除去し、塞栓検査通路を回避する；油水分離ユニットを増設し、水サンプル中の浮いた油を早めに分離し、石油類の他の指標の検出精度に対する干渉を除去する、高圧自動逆洗浄機能を装備し、定期的にろ過モジュールを整理し、前処理効果の安定を保障し、高負荷汚水モニタリング需要に適している。

（五）訓練適応調整（補充）

汚水処理ステーションの操作者のオンラインモニタリング設備に対する核心原理、パラメータの設置及び故障の排除能力が不足していることを考慮し、企業は設備サプライヤーに委託してカスタマイズ化訪問トレーニングを展開する：①トレーニング対象：汚水処理ステーションの核心メンテナンス人員10名、設備管理者3名を含む（いずれも基礎汚水処理経験があり、オンラインモニタリング設備の操作基礎がない）、②訓練設備：付属のオンライン監視設備の実技サンプル及びCOD、アンモニア窒素などの核心パラメータによる消耗品の検査、③訓練の重点：設備の校正、汚水前処理操作、異常データの判断、設備の腐食防止メンテナンスなどの的確な内容、人員が設備の使用技能を全面的に把握することを確保する。

三、オンラインモニタリングコアプロセスと機能の実現

（一）全プロセス監視自動化の実現

システムは全自動監視プロセスを実現し、手動での監視を必要としない：①自動サンプリング：各ポイント監視設備は予め設定された周期に従って自動的に水サンプルを収集し、サンプリング量は正確に50 mLに制御し、検査の代表性を確保する；②前処理：水サンプルは2級ろ過、油水分離を経て検査ユニットに入り、干渉要素を除去する、③検査分析：異なるパラメータ特性に基づき、分光光度法、電極法などの対応検査技術を通じて多パラメータ同期検査を完成し、消解ユニットはCOD、総リンに対して正確に温度と時間を制御する、④結果出力：測定データはリアルタイムで設備のローカルタッチスクリーンに表示され、同時にデュアルモード伝送通路を通じて中制御プラットフォーム及び遼寧省生態環境監視プラットフォームにアップロードされ、データ伝送は≦3秒遅延した。

（二）データ伝送とプラットフォーム管理機能

1.データ伝送：工業イーサネットを主とし、4 Gを予備とする2モード伝送モードを採用し、データ暗号伝送をサポートし、情報漏洩を防止し、汚水処理ステーションの複雑なネットワーク環境下でデータの安定的なアップロードを確保し、HJ/T 212環境保護データ伝送基準に適合する。2.プラットフォームの核心機能：①リアルタイム展示：中制御プラットフォームは各監視ポイントのマルチパラメータ水質データ、設備運行状態（例えば校正状態、洗浄状態）を動的に展示し、折れ線図、ヒストグラムを用いてデータ変化傾向を呈し、汚水処理効果を直感的に反映する、②異常警報：各パラメータの警報値（例えばCOD≧80 mg/L、アンモニア窒素≧12 mg/L）と基準値（一級A基準限界値に符合）を事前設定し、データが警報閾値に達すると、プラットフォームは直ちに音響光学警報をトリガし、同時に管理者の携帯電話にショートメッセージ警報をプッシュし、異常ポイントと基準値を表示し、応答時間≦5分；③データ遡及：履歴検出データを自動的に記憶（記憶周期≧1年）し、時間、ポイント、パラメータによる正確な検索をサポートし、監督管理要求に合致する検出レポートを生成し、導出することができる、④設備管理：プラットフォームは遠隔で設備校正周期、サンプリング周期を設置し、リアルタイムで設備故障状態を監視し、メンテナンスリマインダを生成することができる。

（三）連動制御とプロセス最適化

システムと下水処理プロセスシステムは知能連動を実現し、処理効率と目標達成率を向上させる：①給水負荷の調節：調節池入口COD、石油類のリアルタイムデータに基づいて、自動的に給水流量を調節し、高負荷の生物化学システムへの衝撃を回避する；②生化学技術の制御：曝気槽COD、アンモニア窒素、溶存酸素データに基づいて、自動的に曝気ファンの回転数と曝気量を調節し、微生物反応環境を最適化する、③薬物添加の正確な調整：二沈殿池出口の総リンデータに基づいて、フロック剤、リン除去剤の投与量を自動的に計算し、薬物添加ポンプと連動して投与加速率を調節し、薬剤の浪費を避ける、④応急処置：総排出口にパラメータ基準超過警報が発生した場合、自動的に排出弁を閉鎖し、汚水を調整池に戻して再処理すると同時に、応急処置注意をプッシュし、水の安定的な基準達成を保障する。

四、システム運行保障とメンテナンス

（一）日常メンテナンス規範

下水処理ステーションの湿気、多腐食、高懸濁物の環境特性を結合し、的確なメンテナンス方案を制定する：①毎日：中制御プラットフォームを通じて設備の運行状態を巡察し、試薬の残量と前処理モジュールの圧力を検査し（濾過が詰まるかどうかを判断する）、設備表面の水汚れと腐食物を整理する、②毎週：前処理ろ過モジュールとサンプリングポートを分解して整理し、油汚れ、懸濁物の詰まりを避ける、プラットフォームの注意に基づいて設備の校正を完了し、検出精度を確保する、③毎月：設備の密封性能、データ伝送安定性を全面的に検査し、期限切れの試薬を交換する、消解ユニットの加熱性能と電極状態を検査する、④四半期ごと：検査データに対して第三者の比較検証を行い、検査結果の正確で信頼性を確保する、同期的に連動制御機能の有効性を検査し、プロセス制御の正確性を保障する。

（二）故障応急処置

オンラインでよく見られる故障を監視し、迅速な応答メカニズムを確立する：①サンプリング渋滞：設備は自動的に逆洗浄プログラムを起動し、もし洗浄が無効であれば、プラットフォームは故障警報をプッシュし、メンテナンス員は1時間以内に現場に来て分解して整理する；②校正失敗：プラットフォームは校正液の故障或いはセンサー異常を提示し、校正液を交換して校正をやり直し、無効であればセンサーを交換する、③データ伝送中断：自動的に4 G予備伝送に切り替え、同時にイーサネット障害を調査し、環境保護データのアップロードを中断しないことを確保する、④検査精度偏差：前処理プロセス及び解消パラメータを検討し、設備を再校正し、必要な時にサプライヤー技術サポートに連絡する、⑤設備の腐食：定期的に設備防護カバーとシールを検査し、腐食を発見したら直ちに交換し、設備コア部品の損傷を避ける。

五、応用効果

1.基準達成管理の精度が著しく向上：汚水処理の全プロセスのリアルタイムモニタリングを実現し、データ遅延時間は伝統的な4時間から3秒以内に短縮し、水質異常警報応答時間は≦5分で、基準超過排出リスクを効果的に回避した。システムの運行以来、下水処理ステーションの出水の各指標は安定して1級A基準に達し、COD、アンモニア性窒素、総リンの平均排出濃度はそれぞれ35 mg/L、5 mg/L、0.3 mg/L以内に制御され、予め設定された制御基準より優れ、遼寧省門多輪検査を順調に通過した。

2.本降下による効果増加の成果が顕著：知能連動薬添加システムを通じて、凝集剤、リン除去剤の消費量は伝統的な人工投与より35%減少し、年間薬剤コストを約18万元節約した、曝気と進水負荷を正確に調整し、ファン、ポンプなどの設備のエネルギー消費を低減し、年間電気料金を約12万元節約する。人工サンプリング検査の仕事量を減らし、2つの検査職場を簡素化し、年間人件費を約16万元節約する。プロセス最適化後の汚水再利用率は30%に上昇し、年間約1万2000トンの水を節約し、遼寧省の工業節水要求に合致した。

3.コンプライアンスと管理の高度化：完全な汚水処理監視データの遡及システムを構築し、自動的に環境保護監督管理の要求に合致する検査報告書を生成し、データの「全過程検査可能、全過程遡及可能」を実現する、中制御プラットフォームは汚水処理の全プロセスの可視化管理を実現し、プロセス最適化に信頼性のあるデータサポートを提供し、運行維持の精密化レベルを向上させ、汚水処理ステーションの連続的な安定運行を保障し、企業の環境保護信用格付けを維持し、遼寧装備製造企業のグリーン発展を確立した。

2.本降下の効果増加の成果が顕著である：知能連動薬添加システムを通じて、エッチング遅延剤の消費量は伝統的な人工投与より30%減少し、年間薬剤コストを約15万元節約する、正確な汚染物質排出と水分補給の調整により、新鮮な水の消費量を約10%削減し、年間約5000トンの水を節約し、河北省の工業節水要求に合致する。人工サンプリング検査の仕事量を減らし、1つの検査職場を簡素化し、年間人件費を約8万元節約する。設備故障の減少により生産停止時間が短縮され、間接的に生産効率が向上する。

3.コンプライアンスと管理の高度化：完全な循環水総鉄モニタリングデータの遡及システムを構築し、監督管理の要求に合致する検査報告書を自動的に生成し、河北省生態環境及び工業管理部門の審査を順調に通過する、中制御プラットフォームは総鉄モニタリングの全プロセスの可視化管理を実現し、循環水システムの腐食防止制御、プロセス最適化に信頼性のあるデータサポートを提供し、運行維持の精密化レベルを高め、生産設備の連続的で安定した運行を保障し、タバコ製品の品質安定に有力な保障を提供した。