哈爾濱污水處理設備實現自動化運行主要通過以下幾個方面來實現：
控制系統的構建
PLC控制系統：可編程邏輯控制器（PLC）是污水處理自動化系統的核心。它可以采集各種傳感器的數據，如水質傳感器測量的酸堿度（pH）、化學需氧量（COD）、氨氮含量等，以及液位傳感器監測的水池液位、流量傳感器監測的水流速度等信息。然后，根據預設的程序和邏輯對這些數據進行分析處理，進而發出控制指令來操作各類設備，如控制水泵的啟停、閥門的開度等，以確保污水處理過程按照設定的參數和流程進行。
分布式控制系統（DCS）：對于大型污水處理廠，DCS更為適用。它將控制系統分為多個分布式的子系統，每個子系統負責一個特定的區域或工藝環節，如進水預處理、生物處理、深度處理等。這些子系統通過網絡相互連接，實現數據共享和協同工作，既提高了系統的可靠性和靈活性，又便于對整個污水處理過程進行集中監控和管理。
傳感器技術的應用
水質傳感器：在污水處理的各個環節安裝水質傳感器，實時監測水質變化。例如，在曝氣池中安裝溶解氧傳感器，可根據水中溶解氧的含量自動調節曝氣設備的曝氣量，以保證微生物的良好生長環境，提高污水處理效果；在二沉池出口安裝濁度傳感器，能及時了解出水的清澈程度，當濁度超標時，自動啟動相應的處理設備進行進一步處理。
液位傳感器：用于監測污水池、清水池等的液位高度。當污水池液位達到設定的上限時，自動啟動提升泵將污水輸送到下一處理環節；當液位低于下限值時，停止相關設備運行，防止泵空轉損壞設備，同時也避免了污水溢出或清水供應不足等問題。
流量傳感器：安裝在進水管和出水管等位置，精確測量污水的流量。根據流量數據，系統可以自動調整加藥設備的加藥量，使藥劑與污水的比例始終保持在合適的范圍內，確保處理效果的同時避免藥劑浪費。
執行機構的自動化控制
水泵的自動控制：根據液位傳感器和流量傳感器的信號，自動控制水泵的啟動、停止和轉速。例如，在進水環節，通過變頻器調節進水水泵的轉速，使進水流量穩定在設計值附近，避免因流量過大或過小影響后續處理工藝的穩定性。在污水提升過程中，多臺水泵可以根據液位情況進行交替運行，實現節能和延長設備使用壽命的目的。
閥門的自動控制：電動或氣動閥門廣泛應用于污水處理設備中。通過控制系統可以遠程或自動控制閥門的開度，精確調節水流的方向和流量。例如，在不同處理單元之間的連接管道上安裝電動調節閥，根據工藝要求自動調整閥門開度，使污水在各處理單元之間合理分配，保證整個處理過程的高效運行。在加藥系統中，通過控制計量泵和相應閥門的開關，精確控制藥劑的投加量。
曝氣設備的自動控制：曝氣是污水處理過程中的關鍵環節，通過曝氣設備向污水中充入空氣，為微生物提供氧氣，促進有機物的分解和微生物的生長。控制系統根據溶解氧傳感器的反饋信號，自動調節曝氣風機的風量或曝氣器的開啟數量，使曝氣池中溶解氧含量保持在適宜的范圍內，既滿足微生物的代謝需求，又避免過度曝氣造成能源浪費。
監控與管理軟件的應用
人機界面（HMI）：通過HMI，操作人員可以在中央控制室的計算機屏幕上直觀地查看污水處理廠各個環節的運行狀態，包括設備的運行參數、水質指標、液位高度等實時數據，還可以對設備進行遠程操作和參數調整。HMI界面通常采用圖形化設計，易于操作和理解，即使是非專業人員也能快速上手。
數據記錄與分析：監控軟件能夠自動記錄污水處理過程中的各種數據，包括歷史運行數據、報警信息等，并進行存儲和管理。通過對這些數據的分析，技術人員可以了解污水處理設備的運行趨勢，及時發現潛在的問題和故障隱患，為設備的維護保養和工藝優化提供依據。例如，通過分析水質數據的變化趨勢，可以判斷處理工藝是否需要調整，如是否需要增加藥劑投加量或延長曝氣時間等。
遠程監控與移動終端應用：借助互聯網技術，污水處理廠的自動化系統可以實現遠程監控。技術人員和管理人員可以通過手機、平板電腦等移動終端隨時隨地訪問污水處理廠的運行數據和設備狀態，即使不在現場也能及時掌握情況并做出決策。當設備出現故障或異常情況時，系統會自動發送報警信息到相關人員的移動終端，以便及時進行處理，提高故障響應速度，減少對污水處理過程的影響。
自動化系統的維護與優化
定期維護與檢查：制定完善的維護計劃，定期對自動化設備和系統進行檢查、清潔、校準和保養，確保傳感器測量準確、執行機構動作靈敏、控制系統運行穩定。例如，定期對水質傳感器進行校準，對電動閥門的密封件進行檢查和更換，對PLC的程序進行備份和更新等。
故障診斷與修復：建立故障診斷機制，當系統出現故障時，能夠快速定位故障點并進行修復。自動化系統通常具有自診斷功能，能夠自動檢測到設備和系統的異常情況，并給出相應的報警信息。技術人員根據報警信息和系統的故障診斷提示，利用專業的檢測工具和設備對故障進行排查和修復，盡量縮短設備停機時間，保證污水處理過程的連續性。
系統優化與升級：隨著污水處理技術的不斷發展和水質要求的提高，需要對自動化系統進行持續的優化和升級。例如，根據新的排放標準和工藝要求，對控制系統的參數進行調整和優化；引入新的傳感器技術或控制算法，提高系統的控制精度和運行效率；對監控軟件進行功能擴展和升級，增加新的數據分析和管理功能，以更好地滿足污水處理廠的運行管理需求。