1、SJ005-1CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY畢業 設 計 說 明 書題目： 基于PLC的污水處理系統的設計 二級學院： 電子信息與電氣工程學院 專業： 自動化 動化 班級： 09自一 學生： 鵬 學號： 09020425 指導教師： 王雁平 職稱： 副教授 評閱教師：職稱： 2013年 9 月53 / 61摘 要目前，我國大多數污水處理控制系統自動化水平不高、安全性低、管理不當，效率普遍低于世界標準。中國污水處理自控系統相對落后，污水處理成本居高不下，污水廠排放的處理過的污水的水質不穩定，所以如何建立有效的自控系統，優化運行效果，減少運行費用，具有重要意義。

2、 本文介紹了工廠污水處理的基本工藝和流程，并通過研究設計一套基于PLC控制的污水處理系統。文章首先介紹了基于PLC污水處理控制系統的工藝與相關流程，控制系統硬件結構與設計、工作原理以與設計PLC控制系統的基本原則和步驟，來說明PLC在污水處理過程中的應用。本系統設計了格柵池，調節池，反應池和除鹽池，通過除鹽池的最后的濃度檢測保證了污水的鹽濃度的達標排放。然而本系統也存在一定的缺陷，整個系統的設計偏于簡單，最后對于污水中的微生物的排放也沒有詳細的檢測。這就需要在以后的設計中不斷改善。關鍵詞：污水處理； PLC； 工藝流程AbstractCurrently, the majority of our

3、 sewage treatment control system automation level is not high, low security, mismanagement, efficiency is generally lower than the world standards. China is relatively backward automatic control system of sewage treatment, sewage treatment and the high cost of wastewater treatment plant discharge of

4、 the treated effluent quality is unstable, so how to establish an effective automatic control system to optimize operating results, reduce operating costs, has important significance.This article describes the basic process of sewage treatment plants and processes, and through the research and desig

5、n of a PLC-based control of sewage treatment systems. The article first introduces the PLC-based control system for wastewater treatment technology and related processes, control system hardware architecture and design, operating principles and design of the basic principles of PLC control system an

6、d steps to illustrate PLC in the application of the sewage treatment process. The system was designed grille pool, regulation pool, in addition to the reaction tank and Yanchi, Yanchi through except final concentration detection ensures the salt concentration of sewage discharge standards.However, t

7、he present system, there are some flaws, overall system design are somewhat simpler, and finally for the microorganisms in wastewater discharge there was no detailed testing. This requires continuous improvement in the design of the future.Keywords: sewage treatment; PLC; process目 錄摘要IAbstractII第一章緒

8、論11.1 污水處理的國外研究現狀11.2 課題的背景21.3 研究目的和意義21.4 課題主要設計的容31.5 本章小結3第二章污水處理系統的工藝介紹42.1 常用的污水處理工藝42.2 本設計污水處理工藝52.3 本章小結6第三章污水處理系統的控制方案73.1 污水處理系統的控制形式73.2 控制方案的確定73.3 本設計的總體設計方案83.4 本章小結8第四章硬件的設計94.1 污水處理的組成部分94.1.1 格柵池94.1.2 調節池94.1.3 SBR反應池94.1.4 除鹽池104.2 設備的控制要求104.3 各類硬件的選型114.3.1 PLC選型114.3.2 電動機的選型1

9、14.3.3 泵的選型124.3.4 曝氣空壓機的選型134.3.5 浮球式液位計的選型144.3.6 余氯儀的選型154.3.7 模擬量模塊的選擇154.3.8 閥門的選擇164.3.9 按鈕的選型174.3.10 接觸器的選型174.3.11 空氣開關的選型184.4 I/O分配表194.5 污水處理系統的主電路圖204.6 污水處理系統的外部接線圖204.7 本章小結22第五章軟件的設計235.1 系統軟件設計概念235.2 系統軟件的設計原則235.3 系統軟件的介紹245.4 本系統的總流程圖255.5 程序的分段解釋265.6 本章小結30第六章觸摸屏316.1 觸摸屏的簡介316

10、.2 觸摸屏的主要特性316.3 臺達觸摸屏人機界面的特點326.4 觸摸屏設計的界面解釋326.5 本章小結36第七章三菱PLC的仿真377.1 程序377.2 本章小結39第八章小結40致41參考文獻42附錄A 主電路圖43附錄B PLC外部接線圖44附錄C 主程序45附錄D 元器件清單51第一章 緒論水與人的生活是密不可分的，特別是在現代社會生活與生產中對水的需求量與日俱增。據報道我國人均淡水資源擁有量為2400噸，為世界平均值的1/4，在全球如此多個國家中，我國人均淡水資源擁有量位居后位，屬于淡水資源貧乏的國家。我國水資源空間分布極不均衡，全國很多個城市缺水，包括幾個城市嚴重缺水，北方

11、地區缺水現象甚是堪憂，人均擁有淡水量只有240噸。令人擔憂的是淡水總量的不斷減少，然而用水成本卻在不斷升高，淡水資源的浪費十分嚴重。我國北方地區淡水資源的超采，已形成漏斗地勢、水位下降、湖泊干涸、河水斷流、生態惡化等現象。淡水資源的短缺己經成為我國急需解決的問題。我國不但淡水資源不斷減少，而且污染現象較為嚴重。水資源已經成為影響工業發展的重要因素，現代工業生產中生產工藝和生產設備對水質要求不斷嚴格。我國工業用水耗費高，重復利用率低。目前全國城市污廢水的處理率僅有10%以下，其余的都完全不經處理排入河流湖泊等，造成了非常大的環境污染。耗水量高、重復利用率低、污染嚴重已經成為我國工業系統水資源利用

12、的急需解決的問題。環境污染問題大的不斷加劇使有限的水資源日益減少、水質日益惡化。由于水質污染問題的不斷加劇，我國已有大約四分之一人的飲水發生不安全現象。氣象學家預測，22世紀全球變暖加劇，地表將有1/3的面積將嚴重缺水，乃至變為沙漠，那時，水資源的問題將威脅全球一半的生物的生存。這些都是水污染產生的嚴重后果，因此工業污水處理安全排放項目的實施已經刻不容緩。眾多事實說明，水資源的短缺將制約經濟可持續協調發展，因此各國已經越來越重視污水處理和污水處理后水資源的二次利用的問題，并建立各種污水處理的技術來提高供水的質量。并且在處理工業污水問題時，經過厭氧以與好氧辦法，污水中的可再生能源可以為生產生活提

13、供可利用的能源，從而實現變廢為寶的目的。隨著環境污染的日益嚴重，環境保護項目的呼聲日益提高，工業污水處理已經體現出其必要性和緊迫性，對于各種污水處理后達標排放實施成為政府對各企業最基本的要求。在工廠的工業污水處理過程中，污水來源的不確定以與工廠中各種污水成分的復雜性，對工業污水處理的工藝和控制方式提出了非常高的要求。1.1 污水處理的國外研究現狀我國工業污水處理技術從“七五”科技攻關時期開始進行研究。“七五”和“八五”在氧化溝方面和復合生態系統等處理技術方面的研究較多，設計依據這些研究成果，建立了一系列污水處理示工程，如氧化溝，對負荷性高的污泥以與負荷性高的生物膜，氧化溝技術方面有了比較深入的

14、研究。研究成果目前已被應用于大批工業污水處理廠。污水處理中的污泥問題在“九五”科技攻關中受到重視，并配套開發成套的污泥處理。經過一段期間的努力，我國在工業污水處理技術方面掌握了一定的技術。目前在水污染問題的整治技術上，我國已掌握了以下的一些工藝技術：如比較傳統的活性污泥法技術以與各種新型的活性污泥工藝，如：SBR法和氧化溝技術法等，這些污水處理的方法已經在污水的處理與處理污水環境方面有了很大的作用，這些技術的發展以與大量應用標志著我國污水處理事業一個新階段的到來。現階段，我國已經把重點由對污水處理工藝的研究轉移到污水處理項目的有效實施問題上。國際上，大規模的水污染治理開始于第二次世界大戰后，隨

15、著19世紀50年代經濟的蓬勃發展，工業逐漸發展強大，污水排放問題的大規模出現，60年代日益嚴重的環境污染開始了。工業污水處理設施中，城市排水管線和工業污水處理廠的興建和運行在當時控制水體污染的問題上發揮著至關重要的作用。至70年代末，美國投入了數千億美元興建了很多座城市工業污水處理廠，英國、法國、德國等國家更耗費了巨額資金興建了7000至8000座城市工業污水處理廠。國家水體污染的問題能夠得到控制，這些工業污水廠的興建起到了決定性的作用，也為其他各國對水污染的治理問題提供了強大的實踐依據。現在，這些國家的工業污水處理水平又在進一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設施，對水體質量改善和水環境保

16、護起了重大的作用。1.2 課題的背景未來10年，中國將撤資數千億元建立工業污水處理項目工程建設投資，其中工業污水處理設備投入約三百億元。采用先進、實用的技術改造傳統工藝，以與在環保工程中廣泛采用的先進的自動控制技術，是推動環保產業升級，實現環保與經濟可持續發展戰略的重要環節。在這種形勢下工業污水處理的自動化控制系統毫無疑問將是一個具有巨大的社會效益、環境效益與經濟效益的研究課題。對于環境污染的問題，國務院明確規定所有工業廢水的污染源都必須達排放標，而有些經過處理的污水還可以變廢為寶，循環再利用。由于我國是一個水資源稀缺的國家，而且水資源時空分布極不均勻，許多地區和城市嚴重缺水。因此，從環保、節

17、水、經濟等多方面的因素考慮，對于工業污水處理的實施非常有必要。因此，有效的結合目前最新的工藝狀況、自控檢測儀表使用、PLC 控制系統技術的使用，將為當前工業污水處理控制系統提供有效的自控方法。1.3 研究目的和意義世界任何國家工農業生產能力的增強，都會推進社會進步、促進社會經濟的發展，使人民生活條件得到進一步改善，但是也隨之帶來大的卻是不同程度的環境污染，污水便是造成環境污染的主要來源之一。這個污染源的出現引起了世界各國政府的關注，治理水污染，實現水資源的循環利用的課題迅速被列入世界環保組織的工作日程。我國就是一個嚴重缺水的國家，目前我國約300個城市缺水，其中嚴重缺水城市有5O個。據中國經濟

18、信息網分析統計，全國按目前正常需要，年缺水總量約為300 億400 億立方米，因缺水造成的經濟損失每年達2300 多個億，以至于缺水災害超過洪澇災害。水資源的匱乏和水資源污染日益嚴重的問題，已經嚴重的影響了人民的日常生活，嚴重的影響了我國的經濟的建設和發展。因此建立符合我國國情的污水處理廠自動控制系統對降低工業污水處理成本、改善環境發揮著重要作用，并對建立可持續發展的和諧社會、保持我國經濟高速發展具有重要意義。1.4 課題主要設計的容本課題主要設計的容是工業污水處理工藝與工業污水處理系統的組成和PLC控制系統設計,主要由以下容組成：（1）介紹了工業污水處理的基本容，包括工業污水處理的發展現狀以

19、與工業污水處理的工藝流程；（2）具體分析設計工業污水處理的硬件系統，主要硬件的選型以與主電路和PLC外部接線圖的設計；（3）具體分析設計工業污水處理的軟件系統，對系統工作流程的編程與解釋；（4）工業污水處理系統的觸摸屏與仿真。1.5 本章小結本章主要是介紹了污水處理的背景，國外研究現狀以與研究污水處理的意義。還大體介紹了污水處理系統的主要的設計容。第二章 污水處理系統的工藝介紹2.1 常用的污水處理工藝不同的工業污水處理對象和不同的工業污水處理環境，是需要有不同的工業污水處理工藝來處理的。因此，在選擇工業污水處理工藝的時候必須要認真考慮當地污水排放的情況，以與實際的工業污水處理的環境條件。工業

20、污水處理的方法主要有物理、化學、物理化學等主要的幾種處理方法。這些方法根據實際情況，可以單個使用，也可以針對不同的污水多個一起使用。目前，工業污水處理的方法一般以生物處理法為主，輔以物理處理法和化學處理法。常用的工業污水處理工藝有以下幾種。（1）傳統活性污泥法。傳統活性污泥處理法是一種最普遍最古老的工業污水處理工藝，其工業污水處理的關鍵組成部分為沼氣池與沉淀池。污水中的微生物與有機物在曝氣池停留的過程中，曝氣池中的微生物吸附污水中的有機物，并且在曝氣池中發生生化反應，污水中的有機物被氧化成無機物，然后在沉淀池中經過沉淀后的部分回流活性泥的作用需要回流到曝氣池中。該工藝的優點有：有機物去除率高，

21、池的容積小，發生的生化反應比較徹底，耗電省，運行成本較低。該工藝的缺點有：普通曝氣池占地面積，建設投資成本高，滿足國家標準的污水排放低、易產生污泥膨脹現象，污水中磷和氮的去除率低。（2）A/O法。A/O法是在傳統的活性污泥法的基礎上逐漸發展應用起來的一種工業污水處理方法，其中A具體是指缺氧的，O具體是指好氧的。A/O法是一種缺氧好氧生物工業污水處理工藝。該工藝是通過增加建設好氧池與缺氧池，然后使好氧池與缺氧池發生生化反應，也就是硝化反硝化反應，這就形成了硝化反硝化反應系統，它能夠很好的處理污水中的氮濃度以與氮含量，能夠較好地達到脫氮的效果。但是此生化反應系統需要進行非常好的控制，這樣就對該工藝

22、提出了更高的管理要求，這也成為了該工藝的一大缺點，管理量增加，人員消耗和經濟損失增加。本系統的污泥首先經過格柵池，去除大塊沙石，經過沉淀池的沉淀，通過好氧和厭氧的反應，對沙石進行生化反應。最后再經過沉淀將污水排出，其余的污泥回流。（3）法。法也是在傳統活性污泥法的基礎上發展起來的一種工業污水處理工藝，其中，即AA，前一個A代表厭氧的，后一個A表示缺氧的；O表示好氧的。是一種厭氧缺氧好氧工業污水處理工藝。主要用于除磷脫氮的污水處理中，非常適合用于對除磷脫氮有嚴格要求的工業污水處理系統中。因此，在對除磷脫氮有特別要求的城市工業污水處理廠，一般首選工藝。（4）A/B法。A/B法是吸附生物降解法的簡稱

23、，該工藝沒有初沉淀池，將曝氣池分為高負荷和低負荷兩段，兩段分別有各自的沉淀以與污水污泥的回流系統。在高負荷是持續的時間約為二十到四十分鐘，此時間中主要進行生物絮凝吸附，并進行不完全氧化的反應，能達到去除一半以上的微生物。B段污泥處理方法與常規去污泥法類似，對污泥的負荷比較低。AB法中A段中去除污泥的效率比較高，緩沖能力也比較強。B段的作用是在出水時檢驗，對污泥的處理比較好。對于濃度比較高的工業污水的處理，AB法被廣泛運用，并能節約能源，提高經濟效益。尤其在采用污泥消除和利用沼氣的工藝時，最能突出優勢。但是，AB法的缺點就是產生的污泥較多，A段污泥中含有很多的有機物高，因此必須建立污泥有機物處理

24、的工藝，然而這樣投資費用就會增加，增加了不必要的經濟損失。而且，由于微生物在A段消除的比較多，使得碳的消耗量增加，導致了碳資源的利用增多，從而對脫氮大的要求難以實現。對于污水濃度低的場合，B段也比較難于發生作用，也難以發揮本身的優勢。總體而言，AB法工藝較適合于濃度高的污水，且具有污泥硝化等后續處理設施的大中規模的城市工業污水處理廠，且有明顯的節能效果，而對于有脫氮要求的城市工業污水處理廠，一般不宜采用。2.2 本設計污水處理工藝SBR是間歇式活性污泥法，是一種使用曝氣機間接釋放曝氣的方式來處理活性污泥的技術。SBR處理與其他的污水處理方式不同的是，SBR技術是依靠時間的分割的方式，而傳統的污

25、水處理工藝是采用的空間分割的操作方式，不穩定的生化反應和理想的靜置沉淀替代穩態生化反應和傳統的動態沉淀。它的主要特征是在運行時，保持有序和間歇操作，SBR處理工藝的主要部分是SBR反應池，該池集均化、初次沉淀、生物降解、二次沉淀等功能于一池的無污泥回流系統。正是SBR工藝這些特殊性使其具有以下特點：1、理想的推流過程使生化反應動力增大，效率提高，池厭氧、好氧處于不斷交替狀態，生化反應進行得更加徹底，凈化效果好。 2、運行效果好，污水在靜止的狀態下沉淀下來，所需要時間短、污水處理效率高，出水水質好。 3、 耐沖擊負荷，池一般都有有滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用，處理水能有效抵抗水量和有機污

26、染物的沖擊。4、污水處理的各過程可根據污水的質量和污水的體積進行快速有效大的調整，運行靈活快速。 5、SBR處理池的處理設備較少，構造簡單，便于進行日常的操作和管理。 6、反應池有氧和微生物的濃度比較大，能夠有效控制活性污泥的增多。 7、SBR法系統本身也適合于與其他系統的結合式構造方法，有利于很好地建立污水處理廠，適應其他的污水處理系統。 8、脫氮除磷，能夠在一定程度上控制好運行的方法，實現好氧、缺氧、厭氧三種狀態的交替，脫氮除磷具有很好的效果。 9、工藝流程簡單、造價低。主體設備簡單，可單獨使用，無需沉淀池，除污池。占地面積小，投資費用低。由于上述技術特點，SBR系統拓展了活性污泥法的使用

27、圍。就SBR系統近期的技術條件而言，SBR系統更適合以下情況：中小城鎮生活污水和廠區，工礦企業的工業廢水，尤其是間歇不定期排放和污水排量變化較大的地方；需要較高出水水質的地方，不但要去除有機物，還要實現水中除磷脫氮的作用，防止生態旅游景區河湖富營養化；最后就是水資源緊缺的地方，要通過污水系統的處理排出的廢水可以循環使用。SBR系統可在生物處理后進行物化反應處理，不需要增加設施，減少了經濟損失，便于水的回收利用。本系統主要設有格柵池，調節池，SBR反應池和除鹽池四個池，格柵池的作用主要是除渣，也就是簡單的去除的大塊的雜質，調節池的作用主要是調節水質和水量，SBR反應池的作用主要是脫磷，脫氮，除鹽

28、池的作用是檢測鹽的濃度，最后確保污水的安全排放。本文所研究的污水處理流程如圖2-1所示圖2-1 污水處理流程圖2.3 本章小結本章容主要介紹了各種污水的處理工藝，并詳細介紹了本課題污水處理工藝，與其流程圖。本次污水處理的主要工藝是SBR法，是按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術，能進一步處理生化反應，更好地處理各種有害物質。第三章 污水處理系統的控制方案3.1 污水處理系統的控制形式最開始大家多采用繼電器接觸器控制系統，但隨著社會以與電子技術的快速發展，控制要求不斷精密，此類控制方法已經完全不能滿足工業污水處理系統的控制要求，所以逐漸被DCS、現場總線控制、PLC等控制方式所取代。（1）

29、DCS系統。DCS是集散控制系統的簡稱，又稱為分布式計算機控制系統，是由計算機技術、信號處理技術、測量控制技術、通信網絡技術等技術相互作用形成的。由計算機和現場終端組成，通過網絡將現場控制站、檢測站和操作站、控制站等多種設備連接起來，完成控制的分散分類和集中操作、集中管理的功能，適用于平時的生產過程，可提高生產自動化水平和管理水平，其主要特點如下：采用分級分布式控制，減少了系統的信息傳輸量，使系統應用程序比較簡單。實現了真正的分散控制，使系統的危險性分散，可靠性提高。擴展能力較強。軟硬件資源豐富，可適應各種要求。實時性好，響應快。（2）現場總線控制系統。現場總線控制系統是由DCS控制系統和PL

30、C控制系統發展而來的，是立足于現場總線的自動控制系統。該系統的數據傳輸是依靠在智能設備和計算機間的數據的傳輸和交換，智能設備間的通訊原則依據公開和規的原則。通過現場總線的控制，從而實現控制和管理結合的控制系統，其優點：可以用計算機豐富的軟件、硬件資源。響應快，實時性好。通信協議公開，不同產品可互連。（3）PLC系統。PLC是可編程邏輯控制器的簡稱，它是用來控制處理系統的，能夠實現控制系統所要完成的控制要求，其上位機可依靠計算機，計算機通過網絡與PLC連接，并依靠PLC和計算機對生產過程進行實時監控，其特點如下：編程方便，開發周期短，維護容易。通用性強，使用方便。控制功能強。模塊化結構，擴展能力

31、強。3.2 控制方案的確定1 DCS系統與PLC系統的比較DCS系統的缺點：（1）1對1結構。1臺儀表，1對傳輸線，單向傳輸1個信號。這種結構造成接線龐雜、工程周期長、安裝費用高、維護困難。（2）可靠性差。模擬信號傳輸不僅精確度低，且易受干擾。為此采用各種措施提高抗干擾性和傳輸精確度，其結果是增加了成本。（3）失控狀態。操作員在控制室既不了解現場模擬儀表的工作狀況，也不能對其進行參數調整，更不能預測事故，導致操作員對其處于失控狀態。因操作員不能與時發現現場儀表故障，而發生事故已屢見不鮮。（4）互操作性差。不同品牌儀表無法互換。而PLC系統的可靠性高，所有的I/O輸入輸出信號均采用光電隔離，各模

32、塊均采用屏蔽措施，以防止噪聲干擾，采用性能優良的開關電源。為了適應各種工業控制需要，除了單元式大的小型控制器以外，絕大多數控制器均采用模塊化結構。控制器的各個部件由機架與電纜將各模塊連接起來，系統大的規模和功能可根據用戶的需要自行組合。2 現場總線控制系統與PLC系統的比較x現場總線控制系統的缺點：(1)總線切斷后，系統有可能產生不可預知的后果。(2)在防爆應用中，現有防爆規定限制總線長度和總線上所掛設備數量，同時也限制了現場總線節省線纜優點的發揮。(3)系統組態參數過于復雜，不易掌握，而其設定的好壞對系統性能影響很大。PLC系統可以在各種工業環境下直接運行，使用時只需將現場的各種設備與PLC

33、相應的I/O端相連接，即可投入運行，各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。所以，綜上所述，本文所選用的系統為PLC系統。3.3 本設計的總體設計方案本污水處理系統采用的可編程控制器為三菱FX2N型。控制系統的結構框圖如下所示。框圖中的各設備可以在集中控制室控制。通過液位的高度來控制格柵池，調節池和反應池的運行，通過液位的高度以與余氯儀所反饋的鹽濃度來控制除鹽池的運行。圖3-1 控制系統結構框圖3.4 本章小結本章容主要介紹了常用的幾種控制方式：DCS系統，現場總線控制系統，PLC系統，并根據PLC系統的優點最終確定本設計所選用PLC的控制系統。并簡要介紹了PLC系統

34、，PLC系統的工作原理與設計步驟。第四章 硬件的設計4.1 污水處理的組成部分4.1.1 格柵池生活污水中含有大量的廢渣，如果不經處理直接排入河中，不僅污染環境，而且會提高河床高度，阻塞河道。除渣系統主要由格柵完成。格柵池的格柵是由平行的金屬柵條構成的,一般都是傾斜地放在污水渠道中,用來攔截污水中的大塊廢棄物,如生活垃圾，大塊工業垃圾等,加入格柵池以防止閥門、管道以與污水處理設備的刮傷或者損壞。污水流過格柵池的速度越慢，則說明攔截污染物的效果越好。但是流過格柵池的速度越緩慢也極易造成流過格柵池的水流激增，以與格柵池錢污泥的堆積。因此，污水流過格柵池應根據污水中污染物的組成，含有污泥污砂的成份以

35、與格柵池中格柵條之間的間距來確定格柵池的速度。格柵池的作用是既要滿足除渣要求，又要滿足后續水處理構筑物與設備的要求。格柵除污機的工作原理：格柵除污機是由一種耙齒配成一組回轉格柵鏈，在電機減速器的驅動下，耙齒進行逆水流方向回轉運動；當耙齒鏈運動到設備的上部時，由于槽輪和彎軌的導向，使每組耙齒之間產生相對運動，絕大部分固體物質靠重力落下，另一部分則依靠清掃器的反向運動把粘在耙齒上的雜物清刷干凈。圖4-1 格柵除污機圖本系統設有液位報警模塊，由液位計來測量格柵池的水位，當格柵池的水位超過給定的界限時，報警器發出報警，同時，系統停止工作。工作人員應與時清查問題所在，當該問題解決后，系統重新投入運行。格

36、柵池中包含格柵池進水電機、排污泵和液位計。4.1.2 調節池由于生活污水水量的不穩定性和波動較大，為了使管渠和構筑物正常工作，不受廢水高峰流量或濃度變化的影響，需在廢水處理設施之前設置調節池，用以調節進、出水的流量。無論是工業廢水，還是城市污水和生活污水，水量水質在一天24小時都有變化，對水量和水質的調節，有預曝氣，沉淀作用，還可用作事故排水。設置液位計檢測調節池的液位，以免高液位污水溢出。調節池中包含調節池進水電機、曝氣空壓機和液位計。圖4-2 調節池示意圖4.1.3 SBR反應池SBR反應池中有一臺曝氣機。曝氣機的運行是由可編程序控制器來實現自動控制，在每個反應周期，曝氣機在相應的時間段運

37、行。污泥的厭氧消化不但使有機物消化分解，提高污泥穩定性，而且隨著污泥穩定化過程產生大量高熱值的沼氣作為能源利用,使污泥資源化。處理系統其過程包括：圖4-3 反應池處理系統過程圖從充水開始到排水結束為一個周期。在分解污水含碳化合物的同時,相繼進行含氮化合物的硝化和反硝化,最終達到脫磷、脫氮的目的。SBR反應池中包含SBR反應池進水電機，曝氣空壓機，污泥泵和SBR反應池出水電機。日處理水量1500m3進水水質COD850mg/L（原水1700mg/L經沉淀、氣浮、水解后）出水水質COD120mg/L去除率85.8%，是可以達到的運行周期取140分鐘，（30分鐘充水、50分鐘曝氣、30分鐘污泥泵、3

38、0分鐘排水）采用水解池出水自流入SBR池，因為設4個SBR池。計算單池體積一個SBR池一天處理水1500/4=375m3一個SBR池一天進水3次，每次進水125m3單池體積V單=V進+V泥V進=125m3QLjNwFwV泥= 式中Q單池每天進水量1500/4=375m3Lj進水BOD=504mg/L(原水800 mg/L)Nw污泥負荷 取0.2kgBOD/KGMLSS.dFw混合液污泥濃度 取4300mg/L375*0.5040.2*4.3V泥= =220m3V單=125+220=345m3（按350m3計）nQCNv單池體積 V= 式中n1日的周期數 3Q1個周期進水量 125m3C平均進水

39、BOD濃度0.504 kgBOD/m3Nv污泥容積負荷0.5kgBOD/m3池容.d3*125*0.5040.5V= =375（按375m3計）選有限水深5.2m則面積為72.1m2根據廠區用地情況，平面尺寸可定為6.0m*12.5m設超高為0.8m，則總高為6m單池總尺寸為6.0m*12.5m*6m4個池子的總長24m總寬12.5m池水比= =15006*12.5*5.2*41560 1.04150014.1.4 除鹽池若污水不經除鹽程序，直接排出，當水中的鹽類物質含量達到一定的濃度時，就會改變水中生物的生存環境，導致水中生物的細胞里的水分大量流失，從而，使各種生物脫水而死。除鹽系統經過除鹽

40、池完成除鹽程序。除鹽時由余氯儀檢測，當系統檢測到水中含有高濃度鹽類物質時，關閉閥門，利用反滲透膜的特性來除去水中經過中和反應與生物化學反應所產生出來的多余的鹽類物質；當系統檢測到低濃度鹽類物質時，則污水通過溝渠流入清水池。圖4-4 滲透原理圖為了防止反滲透膜兩側的壓力突變造成滲透膜破損，應對除鹽池進行劃分，使每個分支都有一個半透膜，從而，提高半透膜的使用時間，節省成本。除鹽池中包含除鹽池排水電機和余氯儀。4.2 設備的控制要求1、格柵池的污水由液位計進行檢測液位的高低，當格柵井液位高時，關閉進水水泵，為低液位時開啟水泵進水過濾。2、調節池用于緩沖污水的沖擊，可以儲存來不與深度處理的污水，同樣由

41、液位計控制，高液位時停止進水。3、SBR反應池進水閥門開啟，當污水到一定液位時停止進水。進水閥門關閉后，空壓機開始運行，進行曝氣，在曝氣50分鐘后，關閉空壓機。在反應池由污水進行沉淀，污泥泵運行30分鐘，排出污泥。打開排水閥，反應池開始排水，到低液位時，排水停止。4、排水直接進入除鹽池中進行除鹽。除鹽池中污水到達高液位時，排水停止。除鹽池中由余氯儀檢測濃度，低濃度時排水電磁閥開始排水，高濃度時停止排水。4.3 各類硬件的選型4.3.1 PLC選型三菱公司的FX系列PLC吸收了整體式和模塊式PLC的優點，它的各單元模塊，包括基本單元，擴展單元和擴展模塊，他們擁有一樣的高度和深度，但是他們的寬度不

42、同。FX系列PLC的優點是系統配置比較靈活，用戶不但可選不同的子系列外，還可以選用多種其他的基本單元，擴展單元和擴展模塊，以便組成的控制系統擁有不同的I/O點和不同的功能，所以三菱PLC的各種配置大的性能價格比都很高。FX系列的硬件配置的靈活性就如模塊式PLC，他采用整體式結構作為它的基本的單元，而且它的性能價格比卻比模塊式PLC更高。本系統一共需要24個輸入/出點，設計中用到的是三菱公司出產的FX2N系列中的FX2N-48MR型號。FX2N系列是三菱PLCFX家族中比較先進的系列。具有高速處理與可擴展大量滿足單個需要的特殊功能模塊等特點，為工廠自動化應用提供最大的靈活性和控制能力，FX2N高

43、速度，高性能和所有方便都是相當于FX系列中最高檔次的超小形程序裝置.除輸入出1625點的獨立用途外，還可以適用于多個基本組件間的連接，模擬控制，定位控制等特殊用途，是一套可以滿足多樣化廣泛需要的PLC。圖4-5 FX2N-48MR4.3.2 電動機的選型根據水泵的形式，軸功率，轉速以與生產工藝對電動機的啟動（是否帶負荷），制動，運轉，調速等要求，選擇電動機的類型。根據泵組的軸功率，轉矩，轉速的變化圍和頻繁啟動的次數等要求，并考慮電動機溫度升高的限制，電動機的過載能力和它的啟動轉矩，按要求準確合理地選擇電動機的容量，并準確確定冷卻通風的方式。根據使用場合的環境條件，我們應該考慮溫度，濕度，安裝位

44、置，灰塵，雨水等，并設置好所需要的保護方式，以與確定好電機的結構形式，最主要的是要考慮好電動機的防暴等級和防護等級。確定電動機的電壓的等級，首先要明確清楚企業電網電壓標準，以與對功率因數的要求。選擇電動機的額定轉速，要在明確泵組的最高轉速以與調速系統的過渡過程的性能要求的前提下進行選擇。除此之外，選擇電動機還必須考慮的是電動機的節能，并考慮運行操作的簡單方便性。供貨情況，備品備件的通用性，安裝檢修的難易。產品價格，建設費用，運行和維修費用等。在該工業污水處理系統中需要用到許多電機，Y2系列三相異步電機是專為歐洲市場設計的三相異步電動機、電機出線盒置于電機機殼頂部、整機結構緊湊、外形美觀大方，安

45、裝尺寸符合IEC標準，具有高效、節能、起動轉矩大，使用維護方便等特點。主要性能有：絕緣等級：F；防護等級：IP54或IP55；電壓：380V或415V；頻率：50Hz或60Hz；冷卻方式：IC411。Y2系列電動機滿載時有較高效率，更適用于長期運行和負載率較高的使用場合，如水泵、風機配套，此設計稱為Y2-E系列，中心高80280mm，功率從0.5590kW。電動機符合/T8680.2-1998 Y2系列(1P54)三相異步電動機（機座號80280）技術條件。 型號含義：如Y2-200L2-6E：“Y2”表示異步電動機第二次改型設計，“200”表示中心高，“L”表示機座長短號，“2”表示鐵心長度

46、序號，“6”表示極數，“E”表示第二種設計。根據上述分析，選擇Y2-200L2-6E即可滿足要求。圖4-6 Y2-200L2-6E電動機4.3.3 泵的選型1.采用的獨特的單片或雙片式葉輪結構，大大提高了污物通過能力。能有效通過泵口徑的5倍纖維物質與直徑為泵口徑約50%的固體顆粒。機械密封采用新型硬質耐腐的鈦化鎢材料，可使泵安全連續運行8000小時以上。整體結構緊湊，體積小占用面積小，潛入水中即可工作。2.可根據用戶需要配備全自動控制柜，對泵的漏水，漏電，過載和超溫等進行自動保護。浮球開關可以根據所需液位變化，自動控制泵的走動和停止。3.可根據用戶需要配備雙導軌自動耦合安裝系統，人可不必進入污

47、坑。4.主要應用于化工，造紙工業，石油，煉鋼廠,制藥，采礦，水泥廠，電廠以與城市的污水處理系統，也可用于市政工程，建筑工地等行業中具有輸送帶顆粒的污物。抽送清水，抽送帶腐蝕性的介質同樣也可以使用。該系統所選用的水泵就是江林泵業的WQ型水泵。圖4-7江林泵業WQ型水泵4.3.4 曝氣空壓機的選型曝氣是通過空氣壓縮機提供動力。轉碟曝氣機的主要作用是向水中充氧，推動污水在溝中的循環流動，以與防止活性污泥的沉淀，使污水和氧充分接觸，完成生化反應。空氣壓縮機的作用主要是用于驅動一些氣動的設備。本系統所選用的曝氣空壓機也稱為曝氣鼓風機，它能產生一定的風量，使水體或液體中增加足夠的溶解氧，以滿足好氧生物對氧

48、氣的需求。為了使氣體在液體中充分擴散和接觸，并阻止液體中懸浮物下沉，曝氣空壓機必須能夠產生足夠的壓力，使氧氣在液體中充分攪拌和溶解。本系統中所選用的曝氣空壓機的型號是LZSR80，它的風量是2.0-5.5，升壓是9.8-78.4kpa，電動機功率為2.2-11kw。它具有結構合理，體積小，升壓高，效率高，風量大，噪音低，運行平穩，性能優良，使用壽命長，維修簡單等特點。且廣泛應用于污水處理，水產養殖，建材等領域。圖4-8 LZSR80曝氣空壓機4.3.5 浮球式液位計的選型1. 液位計的定義液位計是一種測量液位的壓力傳感器，靜壓投入式液位變送器是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例大的原理，采用

49、國外先進的隔離型擴散硅敏感元件或瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉換為電信號，再經過溫度補償和線性修正轉化成標準的電信號。液位傳感器分為兩類，一類為接觸式，包括單法蘭靜壓以與雙法蘭差壓液位變送器，電動浮球液位變送器，浮球式液位變送器，投入式液位變送器，磁性液位變送器等。第二類為非接觸式，分為超聲波液位變送器，雷達液位變送器等。2. 浮球式液位計本處理系統對液位的控制采用浮球液位傳感器，浮球連續式液位傳感器是利用浮球磁鐵隨液位變化，來改變連桿的電阻與磁簧開關，磁簧開關的間隙愈小，精度愈高。指示計可配合其它表頭作遠距離指示，是一種原理簡單，可靠性極佳的液位指示計。它具有結構簡單，調試方便，可靠性好，精

50、度高等特點。浮球液位計可廣泛適用于高溫，高壓，粘稠，臟污介質，瀝青，含臘等油品以與易燃，易爆，腐蝕性等介質的液位的連續測量。圖4-9 浮球式液位計4.3.6 余氯儀的選型1.廢水中鹽的危害廢水是由水和各種雜質組成的一種成份復雜的混合分散體系，它的性質可以通過水質的指標來表現。其中，水中所含的溶解性鹽越多，離子的強度就越大。高濃度的含鹽廢水主要是來自化學加工業、石油和天然氣的回收過程、海產品和皮革加工業。這些工業廢水中的高濃度的溶解性的鹽和比較高大的離子強度不但會給廢水的生化處理帶來較大的困難，還會對污水大的排放產生不利的影響。當鹽濃度比較高時，會引起系統的失穩。高濃度的鹽促進了細胞的溶解，而且

51、在高濃度鹽環境下一些具有較好的絮凝功能的原生物的生長受到抑制。根據國家污水排放標準，污水中的鹽濃度的標準是不能高于0.5mg/l。2.余氯分析儀的主要特點余氯分析儀是中文液晶顯示，中文菜單式，采用中文記事。它有預制的長壽命滲透膜，易于更換。此分析儀采用防水防塵的設計，防護等級為IP65 ，適宜戶外使用。它是按照歐洲標準EN50081/50082設計制造的，是電磁兼容性設計。它的報警信號隔離輸出，報警上，下限可任意設定，報警滯后撤銷。它的網絡功能是隔離的電流輸出和RS485通訊接口。歷史曲線連續記錄一個月數據，五分鐘為一個點。它能記載200條信息。采用的是手動電流源，方便記錄與檢測裝置的測試。置

52、實時時鐘，提供各種功能的時間基準等。工業控制式看門狗，確保儀表不會死機。它的參數設置和維護均有密碼保護。本設計所選用的余氯儀的型號為諾博科技NSC100，它的余氯檢測圍為020mg/l。圖4-10 余氯分析儀4.3.7 模擬量模塊的選擇本系統選用了余氯分析儀，所以需要加入一個模擬量模塊。FX2N系列PLC模擬量輸入模塊有：2、4、8通道電壓/電流模擬量輸入模塊，其型號是FX2N-（2/4/8）AD，本系統所選用的模擬量模塊為FX2N-4AD。FX2N-4AD為4通道12為A/D轉換模塊，它可以將模擬電壓或電流轉換為最大分辨率為12位的數字量，并以二進制補碼方式存入部16位緩沖寄存器中，通過擴展

53、總線與FX2N基本單元進行數據交換。常用的壓力、溫度、流量、速度、位移和堿度等工業檢測都是對應電壓、電流的大小模擬量。在控制生產過程中，模擬量的輸入應用非常廣泛。它的電平大多是經過傳感器變換后得到的，模擬量輸入信號按IEC標準為420mA電流信號或05V、-10V10V，010V的直流電壓信號。模擬量輸入模塊的基本功能就是將輸入PLC的外部模擬量轉換為PLC所需的數字量，以供給主控模塊進行數據處理和控制。圖4-11 FX2N-4AD4.3.8 閥門的選擇1.電磁閥的定義與工作原理電磁閥是一種基礎元件，它是用來控制流體的基礎元件，屬于執行器，液壓，氣動不受限制。液壓流動方向是由電磁閥控制的，然而

54、控制工廠的機械裝置一般都是液壓鋼，所以就會用到電磁閥。 電磁閥里有密閉的腔，在不同位置開有通孔，不同的油管都有不同的孔通入，密閉的腔中間是閥，兩面是兩塊電磁鐵，閥體會被吸引到哪邊就說明哪邊的磁鐵線圈通電，排油孔被擋住或露出不同的孔是靠控制閥體的移動來實現的，而進油孔是常開的，液壓油就會進入不同的排油管，然后通過油的壓力來推動油剛的活塞，活塞又帶動活塞桿，活塞竿帶動機械裝置動。這樣通過控制電磁鐵的電流就控制了機械運動。2.電磁閥的選型依據根據管道參數選擇電磁閥的通徑規格與接口方式；根據流體參數選擇但電磁閥大的材質，溫度組；根據壓力參數選擇電磁閥的品種結構；根據電氣選擇，電壓規格應盡量優先選用AC

55、220V，DC24V較方便；根據持續工作時間長短來選擇常閉，常開或可持續通電；根據環境要求選擇輔助功能，防爆，止回，手動，防水霧，水淋，潛水。此設計所選得電磁閥的型號為ZQDF-40。圖4-12 電磁閥4.3.9 按鈕的選型在這個控制系統的自動操作中，采用三種機械按鈕，控制污水處理系統的啟動和停止，手動/自動按鈕使用旋鈕，即旋到一邊接通，旋到另外一邊就斷開；自動啟動按鈕采用觸點觸發式按鈕；急停按鈕使用旋轉復位按鈕，按下后系統停止，旋轉后自動彈起復位。在手動控制狀態時，對于每個設備都對應設置一組按鈕，采用觸點觸發式按鈕，即按下接通，松開復位。本系統采用尤提樂LA110-A1-11型按鈕。圖4-13 LA110-A1-11按鈕4.3.10 接觸器的選型接觸器主要用于通斷電氣設備的電源，可以遠距離控制動力設備，在接通但斷開設備電源時避免人身傷害。交流接觸器的選用對動力設備和電力線路正常運行非常重要。1.接觸器的選型原則接觸器作為通斷負載電源的設備，接觸器的選用應按滿足被控制設備的要求進行，除額定工作低電壓與被控設備的額定工作電壓一樣外，被控設備的負載功率，使用類別，控制方式，操作頻率，工作壽命，安裝方式，安裝尺寸以與經濟性是選擇的依據。選用原則如下：交流接觸器的電壓等級要和負載一樣，選用的接觸器類型要和負載相適應；負載的計算電流要符合接觸器的容量等級