【正文】 為無機性物質和有機性物質，其化學元素以炭、氮、磷為主。按物理形態(tài)，污水中的污染物質可分為固體懸浮物即呈顆粒狀的污染物質、膠體污染物質和溶解性污染物質。 好氧有機污染物的性質穩(wěn)定，在微生物的作用下，借助微生物的新陳代謝功能而降解為無機物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無機物。有機物的種類很多，其共性是在微生物的作用下被降解時，都要消耗水中的溶解氧，所以在工程實際中，采用以下的幾個綜合污染指標來表述 ： 生物化學需氧量或生化需氧量 （ Biochemical Oxygen Demand, BOD） mg/L、 化學需氧量 (Chemical Oxygen Demand, COD) mg/L、 總有機碳 (Total Organic Carbon) mg/L、 總需氧量 (Total Oxygen Demand) mg/L。 雖然 BOD20。能較精確地描述污水的生化需氧量，但其測定的時間太長，需20天?？紤]到好氧分解速率一般在開始的幾天最快，在 20℃溫度下，污水五日生化需氧量 (BOD5)，約占 BOD20的 70%～ 80%，因此把 BOD5作為衡量污染水的有機物濃度指標?；瘜W 需氧量 (COD)的特點是能夠精確的表示污水中有機物的含量，并且測定時間短，但它不能像 BOD 那樣表示出微生物氧化的有機物量。 常用的 工業(yè)污水處理 工藝 不同的 工業(yè)污水處理 對象，不同的 工業(yè)污水處理 環(huán)境，將需要有不同的 工業(yè)污水處理 工藝來處理。因此，在選擇 工業(yè)污水處理 工藝的時候必需要認真考慮當地污水的情況，以及實際的 工業(yè)污水處理 的環(huán)境。 工業(yè)污水處理 的方法主要有物理、化學、物理化學，以及生物等幾種。這些方法根據實際情況，可以單一使用，也可以針對不同的污水混合使用。目前， 工業(yè)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(yè)污水處理 工藝有以下幾種。 西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （論文） 5 （ 1） 傳統(tǒng)活性污泥法。 傳統(tǒng)活性污泥處理法是一種最古老的 工業(yè)污水處理工藝，其 工業(yè)污水處理 的關鍵組成部分為沼氣池與沉淀池，主要處理部分關系框圖如圖 21所示 。 圖 21傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖 污水中的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大部分有機物，并且在曝氣池中被氧化成無機物，然后在沉淀池中經過沉淀后的部分活性泥需要回流到曝氣池中。該工藝的優(yōu)點有：有機物去除率高，污泥負荷高，池的容積小，耗電省，運行成本低。該工藝 的缺點有：普通曝氣池占地多，建設投資大，滿足國家標準相關指標范圍小、易產生污泥膨脹現象，磷和氮的去除率低。 （ 2） A/O 法。 A/O法是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎上發(fā)展起來的一種 工業(yè)污水處理 工藝，其中 A 代表 Anoxic（缺氧的）， O 代表 Oxic（好氧的）。 A/O法是一種缺氧 好氧生物 工業(yè)污水處理 工藝。該工藝通過增加好氧池與缺氧池所形成的硝化 反硝化反應系統(tǒng)，很好的處理了污水中的氮含量，具有明顯的脫氮效果。但是此硝化 反硝化反應系統(tǒng)需要得到很好的控制，這樣就對該工藝提出了更高的管理要求，這也成為了 該工藝的一大缺點。 其工藝流程圖如下： 圖 22 A/O法工藝流程圖 曝氣池 （微生物吸附有機物氧化為無機物） 沉淀池 （活性泥下沉） 回流活性泥 原污水 清水排出 西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （論文） 6 （ 3） A2/O 法。 A2/O 法 也 是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎上發(fā)展起來的一種 工業(yè)污水處理 工藝，其中 A2，即 AA，前一個 A代表 Anaerobic（厭氧的），后一個A代表 Anoxic（缺氧的）； O代表（好氧的）。 A2/O 是一種厭氧 — 缺氧 — 好氧 工業(yè)污水處理 工藝。 A2O 法的除磷脫氮效果非常好，非常適合用于對除磷脫氮有要求的 工業(yè)污水處理 。因此，在對除磷脫氮有特別要求的城市 工業(yè)污水處理 廠，一般首選 A2/O 工藝。 其工藝流程圖如圖 。 圖 23 A2/O法工藝流程圖 （ 4） A/B 法。 A/B 法是吸附生物降解法的簡稱，該工藝沒有初沉淀，將曝氣池分為高低負荷兩段，并分別有獨立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。高負荷段停留時間約為 20~40min，以生物絮凝吸附作用為主，同時發(fā)生不完全氧化反應，去除 BOD達 50%以上。 B段與常規(guī)活性污泥法相識，負荷較低。 AB 法中 A段效率很高，并有較強的緩沖能力。 B 段起到出水把關作用，處理穩(wěn)定性較好。對于高濃度的 工業(yè)污水處理 ， AB法具有很好的適用性，并有較高的節(jié)能效益。尤其在采用污泥消化和沼氣利用工藝時，優(yōu)勢最為明顯。 但是， AB 法污泥產量較大， A段污泥有機物含量極高，因此必須添加污泥后續(xù)穩(wěn)定化處理，這樣就將增加一定的投資和費用。另外，由于 A段去除了較多的 BOD，造成了碳源不足，難以實現脫氮工藝的要求。對于污水濃度低 的場合， B 段也比較困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢。 總體而言， AB 法工藝較適合于污水濃度高，具有污泥消化等后續(xù)處理設施的大中規(guī)模的城市 工業(yè)污水處理 廠，且有明顯的節(jié)能效果，而對于有脫氮要求的城市 工業(yè)污水處理 廠，一般不宜采用。 （ 5） SBR 法。 SBR 法 是歇式活性污泥法的簡稱，是一種按照一定的時間順序間歇式操作的污水生物處理 技術，也是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥工業(yè)污水處理 技術，又稱序批式活性污泥法。其反應機理及去除污染物的機理與傳統(tǒng)的活性污泥法基本相同，只是運行操作方式不盡相同。 SBR法與傳統(tǒng)的水處理工藝的最大區(qū)別在于它是以時間順序來分割流程各單元，以時間分割操作代替空間分割操作，非穩(wěn)態(tài)生化反應代替生化反應，靜置理想沉淀代替動態(tài)沉淀等。整個過程對于單個操作單元而言是間歇進行的，但是通過多個單元組合調度后又是連續(xù)的，在運行上實現了有序和間歇操作相結合 。 西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （論文） 7 本 設計 系統(tǒng) 工業(yè)污水處理 工藝及描述 ： 本 工業(yè)污水處理 工藝流程圖如 下圖 24所示： 圖 24 工藝流程圖 污水由進水系統(tǒng)通過粗格柵和清污機進行初步排除大塊雜質物體，到達除砂池中。在除砂池系統(tǒng)中 細格柵和轉鼓清污機進一步 凈 化污水中的細小顆粒物體，將污水中的細小沙粒濾除后進入氧化溝反應池。在該氧化溝系統(tǒng)中進行生化處理，分解污水中的有害物質，此環(huán)節(jié)用到一些化學藥劑來加強處理效果 ，如復合堿、氯氣、油絮凝劑等。對污水進行除油、消毒、調整 PH值。同時在該系統(tǒng)中設置有溶解氧儀超聲波檢測器，通過它對 污 水中 的 含氧量 進行 檢測 ，根據其反饋到 PLC 的值來控制曝氣機變頻器的運行，改變污水中溶解氧 的含量。潛水攪拌機的作用是推進水流，使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應更加充分，以最大程度地 分解污水中的有害成分。經處理的污水進入沉淀池中，在刮泥機的作用下進行物理沉淀，為了加強沉淀效果，同時加入混凝劑和絮凝劑利用高分子助凝劑的強烈吸附架橋作用更加容易沉降。污水經沉淀池處理最后到達脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機作用下進行脫水處理后排出清水。 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)控制形式 早期的控制系統(tǒng)多采用繼電器 —— 接觸器控制系統(tǒng)，但隨著電子技術的飛速發(fā)展，控制要求的不斷提高，該類控制方法已不能滿足現代 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的控制要求，因此已逐漸被淘汰，取而代之的是 DCS、現場總線控制、 PLC 等控制方 。 西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （論文） 8 （ 1） DCS 系統(tǒng)。 DCS 是集散控制系統(tǒng)的簡稱，又稱為分布式計算機控制系統(tǒng)，是由計算機技術、信號處理技術、測量控制技術、通信網絡技術等相互滲透形成的。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、控制站等連接起來，完成分散控制和集中操作、管理的功能，主要是用于各類生產過程，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(tǒng)的信息傳輸量，使系統(tǒng)應用程序比較簡單。實現了真正 的分散控制，使系統(tǒng)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(tǒng)?，F場總線控制系統(tǒng)是由 DCS 和 PLC 發(fā)展而來的，是基于現場總線的自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)按照公開、規(guī)范的通信協(xié)議在智能設備之間，以及智能設備與計算機之間進行數據傳輸和交換，從而實現控制與管理一體化的自動控制系統(tǒng)，其優(yōu)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(xié)議公開，不同產品可互連。 （ 3） PLC 系統(tǒng)。 PLC 是可編程邏輯控制器的簡稱，用它作為處理系統(tǒng)的控制器，實現 控制系統(tǒng)的功能要求，也可利用計算機作為其上位機，通過網絡連接 PLC，對生產過程進行實時監(jiān)控，其特點如下 ： 編程方便，開發(fā)周期短，維護容易。通用性強，使用方便?？刂乒δ軓姟ＤK化結構，擴展能力強。 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的功能要求 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的主要功能是完成對城市污水的凈化的作用，將城市中排除的污水通過該系統(tǒng)處理后，輸出符合國家標準的水質。長期以來， 工業(yè)污水處理 技術雖然經過了迅速發(fā)展，但仍滯后于城市發(fā)展的需要， 工業(yè)污水處理 率低、設備運轉率低等極大地影響了城市發(fā)展。為實現 工業(yè)污水處理 技術的簡易、高效、低能 耗的功能， 并且實現自動化的控制過程，采用 PLC 作為核心控制器是個較好的方案。 PLC 作為 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的控制系統(tǒng)使得設計過程變得更加簡單，可實現的功能變得更多。與各類人機界面的通信可完成 PLC 控制系統(tǒng)的監(jiān)視，同時使用戶可通過操作界面功能控制 PLC 系統(tǒng)。由于 PLC 的 CPU 強大的網絡通信能力，使得 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的數據傳輸與通信變得可能，并且也可實現其遠程監(jiān)控。 利用 PLC 作為控制器的 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)主要涉及兩個方面：一是信號輸入；二是控制輸出信號。 信號輸入 西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （論文） 9 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)信號 輸入檢測方面主要涉及四類信號的監(jiān)測，主要包括：按鈕的輸入檢測、液位差的輸入檢測、液位高低的輸入檢測，以及曝氣池中含氧量的輸入檢測。 （ 1） 按鈕輸入檢測。大多數為人工方式控制的輸入檢測，主要有自動按鈕、手動按鈕、格柵機啟動按鈕、清污機啟動按鈕、潛水泵啟動按鈕、潛水攪拌機啟動按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機工頻、變頻按鈕，以及變頻加速減速按鈕等。 （ 2） 液位差輸入檢測。檢測粗細格柵兩側液位差，用來控制清污機的啟動與停止。 （ 3）液位高低輸入檢測。檢測進水泵房和污泥回流泵房中液位的高低，用來控制潛水泵或污泥回流泵的啟 動和停止，以及投入運行的潛水泵的數量。 （ 4）含氧量輸入檢測。以上三種 都 為數字量輸入，該輸入為模擬量輸入。曝氣過程是 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，為了保證微生物所需要的氧氣，必須檢測污水中的含氧量，并通過曝氣機增加或減少其含氧量。通過將溶解氧儀設置在適當位置上，將檢測值反饋到 PLC 中，通過運算輸出控制曝氣機的轉速信號。當溶解氧值偏低時，降低了微生物分解的效果，延長了處理時間，嚴重時甚至導致處理失效，因此需要增加曝氣機轉速以增加供氧量；當溶解氧值偏高時，導致微生物過氧化，降低了其活性，也不利于處理，因此減小 曝氣機轉速以減少供氧量，最終使污水中的溶解氧保持在一定的范圍內。 控制輸出信號 信號輸出部分主要包括 兩個方面：一個是數字量輸出，即各類設備的接觸器；另外一個是模擬量輸出，用來控制曝氣機變頻器。 （ 1）數字量輸出?？刂聘黝愒O備的啟動和停止，包括：格柵機啟停、清污機啟停、潛水泵啟停、潛水攪拌器啟停、污泥回流泵等設備。 （ 2）模擬量輸出通過 PLC中 PID 運算后的數據，通過其功能模塊輸出控制信號，該控制信號輸入到變頻器的控制端子上，改變變頻器的輸出頻率，從而控制曝氣機的轉速，最后達到控制污水中含氧量 的要求。 西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （論文） 10 3 硬件系統(tǒng)配置 氧化溝是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，其結構的不同形成了不同的氧化方法例如，奧貝爾、卡魯賽爾和一體化氧化溝法，對于不同的結構，其配套的設備也有較大的不同，所以其結構比較復雜，不同的結構對應不同的控制系統(tǒng)，因此需要根據不同的結構特點設計相應的控制系統(tǒng)。 主要組成部分 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的結構比較復雜，設備較多，在氧化溝中其控制過程及原理大致相同，都是通過控制曝氣機的轉速來調節(jié)污水中的含氧量，其基本組成如圖 31所示。 圖 41工業(yè)污水處理 系統(tǒng)基本組成示意圖 (1）進水系 統(tǒng)。進水系統(tǒng)主要有進水管道和進水泵房組成，進水管道主要由粗格柵機和清污機組成，進水泵房主要有兩臺潛水泵組成。進水管道的主要功能是將污水中的大塊物體排除，其中的粗格柵是根據程序設定的時間進行間歇工作，而清污機的運行和停止是根據粗格柵兩側的液位差來決定的，當液位差超過某個值時，啟動清污機；當液位差小于某個值時停止清污機的運行。進水泵房中的潛水泵運行及停止