【正文】 ... 28 本章小結 .......................................................... 32 第六章 觸摸屏 ............................................................. 33 觸摸屏的簡介 ...................................................... 33 觸摸 屏的主要特性 .................................................. 33 臺達觸摸屏人機界面的特點 .......................................... 34 觸摸屏設計的界面解釋 .............................................. 34 本章小結 .......................................................... 38 第七章 三菱 PLC 的仿真 ..................................................... 39 程序 .............................................................. 39 本章小結 .......................................................... 41 第八章 小結 ............................................................... 42 致謝 ...................................................................... 43 參考文獻 .................................................................. 44 附錄 A 主電路圖 ........................................................... 45 附錄 B PLC 外部接線圖 ...................................................... 46 附錄 C 主程序 ............................................................. 47 附錄 D 元器件清單 ......................................................... 53 第一章 緒論 1 第一章 緒論 水與人的生 活是密不可分的，特別是在現(xiàn)代社會生活及生產(chǎn)中對水的需求量與日俱增。據(jù)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，北方地區(qū)缺水現(xiàn)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(qū)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(tài)惡化等現(xiàn)象。淡水資源的短缺己經(jīng)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(xiàn)象較為嚴重。水資源已經(jīng)成為影響工業(yè)發(fā)展的重要因素，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設備對水質要求不斷嚴格。我國工業(yè)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(jīng)處理排入河流湖泊等，造成了非常大的環(huán)境污染。耗水量高、重復利用率低、污染嚴重已經(jīng)成為我國工業(yè)系統(tǒng)水資源利用的急需解決的問題。環(huán)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(fā)生 不安全現(xiàn)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?yōu)樯衬?，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(chǎn)生的嚴重后果，因此工業(yè)污水處理安全排放項目的實施已經(jīng)刻不容緩。眾多事實說明，水資源的短缺將制約經(jīng)濟可持續(xù)協(xié)調發(fā)展，因此各國已經(jīng)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(yè)污水問題時，經(jīng)過厭氧以及好氧辦法，污水中的可再生能源可以為生產(chǎn)生活提供可利用的能源，從而實現(xiàn)變廢為寶的目的。隨著環(huán)境污染 的日益嚴重，環(huán)境保護項目的呼聲日益提高，工業(yè)污水處理已經(jīng)體現(xiàn)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(yè)最基本的要求。在工廠的工業(yè)污水處理過程中，污水來源的不確定以及工廠中各種污水成分的復雜性，對工業(yè)污水處理的工藝和控制方式提出了非常高的要求 。 污水處理的國內外研究現(xiàn)狀 我國工業(yè)污水處理技術從“七五”科技攻關時期開始進行研究?！捌呶濉焙汀鞍宋濉痹谘趸瘻戏矫婧蛷秃仙鷳B(tài)系統(tǒng)等處理技術方面的研究較多，設計依據(jù)這些研究成果，建立了一系列污水處理示范工程，如氧化溝，對負荷性高的污泥以及 負荷性高的生物膜，氧化溝技術方面有了比較深入的研究。研究成果目前已被應用于大批工業(yè)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(fā)成套的污泥處理。經(jīng)過一段期間的努力，我國在工業(yè)污水處理技術方面掌握了一定的技術。目常州工學院電子信息與電氣工程學 院畢業(yè)設計說明書 2 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(tǒng)的活性污泥法技術以及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(jīng)在污水的處理及處理污水環(huán)境方面有了很大的作用，這些技術的發(fā)展以及大量應用標志著我國污水處理事業(yè)一個新階段的到來 ?，F(xiàn)階段，我國已經(jīng)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(guī)模的水污染治理開始于第二次世界大戰(zhàn)后，隨著 19 世紀 50 年代經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，工業(yè)逐漸發(fā)展強大，污水排放問題的大規(guī)模出現(xiàn)， 60 年代日益嚴重的環(huán)境污染開始了。工業(yè)污水處理設施中，城市排水管線和工業(yè)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(fā)揮著至關重要的作用。至 70年代末，美國投入了數(shù)千億美元興建了很多座城市工業(yè)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(yè)污水處理廠。國家水 體污染的問題能夠得到控制，這些工業(yè)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(jù)?，F(xiàn)在，這些國家的工業(yè)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(huán)境保護起了重大的作用。 課題的背景 未來 10 年，中國將撤資數(shù)千億元建立工業(yè)污水處理項目工程建設投資，其中工業(yè)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(tǒng)工藝，以及在環(huán)保工程中廣泛采用的先進的自動控制技術，是推動環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)環(huán)保與經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。在這種 形勢下工業(yè)污水處理的自動化控制系統(tǒng)毫無疑問將是一個具有巨大的社會效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟效益的研究課題。 對于環(huán)境污染的問題，國務院明確規(guī)定所有工業(yè)廢水的污染源都必須達排放標，而有些經(jīng)過處理的污水還可以變廢為寶，循環(huán)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(qū)和城市嚴重缺水。因此，從環(huán)保、節(jié)水、經(jīng)濟等多方面的因素考慮，對于工業(yè)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(tǒng)技術的使用，將為當前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法 。 研究目的和意義 世界任何國家工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力的增強，都會推進社會進步、促進社會經(jīng)濟的發(fā)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(huán)境污染，污水便是造成環(huán)境污染的主要來源之一。這個污染源的出現(xiàn)引起了世界各國政府的關注，治理水污染，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用的課題迅速被列入世界環(huán)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。第一章 緒論 3 據(jù)中國經(jīng)濟信息網(wǎng)分析統(tǒng)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(jīng)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(jīng)嚴重的影響了人民的日常生活，嚴重的影響了我國的經(jīng)濟的建設和發(fā)展。因此建立符合我國國情的污水處理廠自動控制系統(tǒng)對降低工業(yè)污水處理成本、改善環(huán)境發(fā)揮著重要作用，并對建立可持續(xù)發(fā)展的和諧社會、保持我國經(jīng)濟高速發(fā)展具有重要意義 。 課題主要設計的內容 本課題主要設計的內容是工業(yè)污水處理工藝及工業(yè)污水處理系統(tǒng)的組成和 PLC 控制系統(tǒng)設計 ,主要由以下內容組成： （ 1）介紹了工業(yè)污水處理的基本內容，包括工業(yè)污水處理的發(fā) 展現(xiàn)狀以及工業(yè)污水處理的工藝流程； （ 2）具體分析設計工業(yè)污水處理的硬件系統(tǒng)，主要硬件的選型以及主電路和 PLC外部接線圖的設計； （ 3）具體分析設計工業(yè)污水處理的軟件系統(tǒng)，對系統(tǒng)工作流程的編程及解釋； （ 4）工業(yè)污水處理系統(tǒng)的觸摸屏與仿真。 本章小結 本章主要是介紹了污水處理的背景，國內外研究現(xiàn)狀以及研究污水處理的意義。還大體介紹了污水處理系統(tǒng)的主要的設計內容。 第二章 污水處理系統(tǒng)的工藝介紹 4 第二章 污水處理系統(tǒng)的工藝介紹 常用的污水處理工藝 不同的工業(yè)污水處理對象和不同的工業(yè)污水處理環(huán)境，是需要有不同的工業(yè)污水處理 工藝來處理的。因此，在選擇工業(yè)污水處理工藝的時候必須要認真考慮當?shù)匚鬯欧诺那闆r，以及實際的工業(yè)污水處理的環(huán)境條件。 工業(yè)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(jù)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(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。 （ 1） 傳統(tǒng)活性污泥法。傳統(tǒng)活性污泥處理法是一種最普遍最古老的工業(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。 污水中的微生物及有機物 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(fā)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(jīng)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(yōu)點有：有機物去除率高，池的容積小，發(fā)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(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，污水中磷和氮的去除率低。 （ 2） A/O 法。 A/O 法是在傳統(tǒng)的活性污泥法的基礎上逐漸發(fā)展應用起來的一種工業(yè)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(yè)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(fā)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(tǒng)，它能夠很好的處理污水中的氮濃度以及氮含量，能夠較好地達到脫氮的效果。但是此生化反應系統(tǒng)需要進行非常好的控制，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，管理量增加，人員消耗和經(jīng)濟損失增加。本系統(tǒng)的污泥首先經(jīng)過格柵池，去除大塊沙石，經(jīng)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(jīng)過沉淀 將污水排出，其余的污泥回流。 （ 3） OA2 法。 OA2 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 2A ，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。 OA2 是一種厭氧 — 缺氧 — 好氧工業(yè)污水處理工藝。 OA2 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(yè)污水 處理系統(tǒng)中。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 OA2 工藝。 （ 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及污水污泥的回流系統(tǒng)。在高負荷是持續(xù)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，并進行不完常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 5 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(guī)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(yè)污水的處理， AB 法被廣泛運用，并能節(jié)約能源，提高經(jīng)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(yōu)勢。但是， AB 法的缺點就是產(chǎn)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的工藝，然而這樣投資費用就會增加，增加了不必要的經(jīng)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(xiàn)。對于污水濃度低的場合， B 段也比較難于發(fā)生作用，也難以發(fā)揮本身的