【正文】 ...................................................................... 37 水箱液位測控系統(tǒng)設(shè)計(jì) ................................................................................ 37 水箱 液位 測控系統(tǒng)儀表選型 ........................................................................ 38 恒壓供水測控系統(tǒng)設(shè)計(jì) ........................................................................................... 38 恒壓供水測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ............................................................................ 39 恒壓供水系統(tǒng)測控儀表選型 ........................................................................ 45 第四章 自來水處理自動測控系統(tǒng)的監(jiān)控程序設(shè)計(jì) ............................................................ 50 MCGS 組態(tài)軟件概述 ................................................................................................ 50 MCGS 軟件簡介 ............................................................................................. 51 MCGS 軟件功能和特點(diǎn) ................................................................................. 51 自來水處理自動測控系統(tǒng)的監(jiān)控程序設(shè)計(jì) ........................................................... 52 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 自來水處理自動測控系統(tǒng)的監(jiān)控介紹 ........................................................ 54 監(jiān)控的功能 ................................................................................................... 54 結(jié)束語 ...................................................................................................................................... 57 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................. 58 致 謝 ........................................................................................................................................ 60 附錄 A 自來水生產(chǎn)過程自動測控系統(tǒng)圖 ............................................................................. 61 附錄 B 流量比值控制系統(tǒng)接線圖 ........................................................................................ 62 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第一章 引 言 研究背景 及意義 我國供水事業(yè)已有百余年的歷史，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，供水規(guī)模越來越大，供水普及率越來越高。在現(xiàn)有眾多的水廠中，既有運(yùn)行上百年的水廠，也有新建的采用先進(jìn)工藝的水廠，還有許多規(guī)模較小的城郊和農(nóng)村水廠。多年來，水廠在運(yùn)行技術(shù)管理 方面已積累了不少經(jīng)驗(yàn)，特別是大型水廠，工藝和設(shè)備不斷改進(jìn)，自動監(jiān)測和控制系統(tǒng)日趨完備，技術(shù)力量雄厚，運(yùn)行管理先進(jìn)，取得了明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。 但是，我國各地水廠建設(shè)年限不同，規(guī)模不同，水源水質(zhì)各異，水處理技術(shù)發(fā)展頗有不平衡，井水構(gòu)建物的類型和效果差別很大，在自動化方面也有明顯的差距。有些早期建成的水廠往往缺乏必要的檢測儀表，管理水平相對不高 ， 管理人員的技術(shù)知識還有待提高；有些水場技術(shù)力量不足，在水廠運(yùn)行方面滿足不了現(xiàn)代化的要求；還有些水廠的先進(jìn)設(shè)備沒有得到很好的利用，水處理的效果還不穩(wěn)定，電耗、藥耗和 水耗指標(biāo)還比較高。為此，水廠管理技術(shù)人員熟悉水處理技術(shù)，很好 地 掌握水廠的生產(chǎn)規(guī)律， 并 能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決生產(chǎn)出現(xiàn)的問題 就 顯得極為重要。 同時(shí)進(jìn)一步改進(jìn)和完善水廠生產(chǎn)過程的自動控制系統(tǒng)，必將會對供水水質(zhì)和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提高具有重要意義。 水廠生產(chǎn)檢測和自動控制的目的是提高生產(chǎn)過程的可靠性和安全性，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效和低耗供水，降低運(yùn)行人員的勞動強(qiáng)度，提高管理水平和勞動生產(chǎn)率，最終取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。 我國水廠從 20 世紀(jì) 60 年代開始采用繼電器控制的水泵電機(jī)、電動閥門、真空泵的聯(lián)動技術(shù)以及用半導(dǎo)體組成的液位自動 控制裝置。到了 70 年代，自動化儀表逐漸引入水廠，如水壓、水位、流量、 PH 值、電導(dǎo)率的連續(xù)檢測儀表，但因那時(shí)國產(chǎn)儀表的質(zhì)量還存在問題，所以應(yīng)用受到限制。隨著晶體管和微電子技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合電話專線實(shí)現(xiàn)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 泵站遙測、遙訊、遙控；而濾池控制已采用集成電路邏輯控制方式，濾池的運(yùn)行和反沖洗過程的控制都由程序控制器完成；在泵站采用工業(yè)計(jì)算機(jī)采集機(jī)泵運(yùn)行參數(shù)，對機(jī)泵運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)測，并打印出生產(chǎn)報(bào)表和運(yùn)行故障。 80 年代以 來 應(yīng)用單板機(jī)和單片機(jī)于水廠二級泵站的數(shù)據(jù)處理，完成了打印和報(bào)表功能。到了 20 世紀(jì) 90 年代，我國計(jì)算機(jī)技術(shù)和自 動化儀表技術(shù)迅速發(fā)展，國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備引進(jìn)，形成了水廠集中檢測、分散控制的集散型控制系統(tǒng)（ DCS）。中央控制室對全廠生產(chǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測并發(fā)布調(diào)度指令，各生產(chǎn)工序則采用獨(dú)立控制。 目前，我國大中城市特別是發(fā)達(dá)地區(qū)的水廠運(yùn)行自動化程度有很大提高，大量國外先進(jìn)技術(shù)的自動化控制技術(shù)和設(shè)備進(jìn)入我國，在不少經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)紛紛建成了自動化程度較高的現(xiàn)代化水廠，長春自來水公司和北京水源九廠開了良好先例。由于多種因素，我國水廠自動化水平并不是很高，各地發(fā)展也不平衡，在中小城市和城鎮(zhèn)水廠，自動化程度較低，有些還保持人工操作。 另外，水孕育了生命，是人類賴以生存的最基本物質(zhì)之一。隨著人類文明的進(jìn)步，人口的增加，飲用水源受到不同程度的污染。 20 世紀(jì)末期，世界范圍的水資源短缺、水環(huán)境惡化與突發(fā)事件構(gòu)成了飲用水供應(yīng)的三大問題，嚴(yán)重威脅飲用水的安全性。所以我們有必要研究水處理技術(shù)，并且隨著技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)好好研究水處理的自動化技術(shù)。 本課題的任務(wù) 為了更好實(shí)現(xiàn)自來水處理技術(shù)自動化，本文介紹了自來水廠的系統(tǒng)組成、工作原理、工藝參數(shù)、控制要求以及相應(yīng)的自動測控系統(tǒng)和自動保護(hù)系統(tǒng)。 研究內(nèi)容如下： ① 查閱資料、熟悉課題并學(xué)習(xí)相知識； ② 要進(jìn)行控制系統(tǒng) 方案的選擇，并設(shè)計(jì)原理方框圖； ③要設(shè)計(jì)自動檢測系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)和自動保護(hù)系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)監(jiān)控程序； ④ 繪制原則系統(tǒng)圖、控制系統(tǒng)方框圖、接線圖 ， 并對所設(shè)計(jì)的內(nèi)容做論文式說明。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 第二章 自來水處理工藝簡介 自來水處理工藝 概述 水處理工藝流程由不同的處理單元（混凝、沉淀 /澄清、過濾、氧化、吸附、離子交換和膜技術(shù)等）組成，每一處理單元可以去除多種污染物，經(jīng)適當(dāng)?shù)膯卧幚砗?，就可以將水源水處理成為達(dá)標(biāo)的自來水 。 常規(guī)處理 以地表水為水源時(shí)，常規(guī)處理主要是去除懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)和病原微生物。在常規(guī)處理工藝中，混凝是向原水中投加混凝 劑，使水中難以自然沉淀的懸浮物和膠體顆粒相互凝聚，生成大顆粒絮體（俗稱礬花），然后在沉淀池中沉淀下來，最后成為污泥排除。也可以在澄清池中同時(shí)完成混凝和沉淀過程。過濾是利用顆粒狀濾料（如石英砂、白煤等）截留經(jīng)過沉淀后水中殘留的顆粒物，進(jìn)一步去除水中雜質(zhì)，降低水的渾濁度。消毒是水處理的最后一步，向水中投加消毒劑（一般用液氯）來滅水中活的病原微生物。 常規(guī)處理工藝對水中的懸浮物、膠體物和病原微生物有很好的去除效果，對無機(jī)污染物，如某些重金屬離子和少量的有機(jī)物也有一定的去除效果。地表水經(jīng)過常規(guī)處理工藝后，出廠水的渾 濁度可以降到 1NUT 以下（運(yùn)行良好的水廠，出廠水渾濁度可以降到 以下）。對于未受污染的水源水，常規(guī)處理后能夠達(dá)到生活飲用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其一般化學(xué)指標(biāo)和毒理學(xué)指標(biāo)可以滿足對健康的要求。 以地下水為水源時(shí)，常規(guī)處理工藝比較簡單，主要是去除水中可能存在的病原微生物。對于不含有其他污染物（如鐵、猛、氟、砷等）的地下水，只需消毒就可以達(dá)到飲用水水質(zhì)要求。 在原水渾濁度較低（一般在 100 度以下）、不受工業(yè)廢水污染且水質(zhì)變化不大的情況下，可省去混凝沉淀（或澄清），而是采用雙層濾料或多層濾料直接過濾。相反，當(dāng)原水內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 渾濁度高或含沙量大時(shí)，應(yīng)在水廠進(jìn)水口處增設(shè)預(yù)沉池或沉沙池在進(jìn)行常規(guī)處理。而在水源受到較嚴(yán)重的污染時(shí)，可以在沙濾池后增設(shè)生物活性炭濾池。 特殊的水質(zhì)需要特殊處理。地下水一般無需經(jīng)過常規(guī)處理，由泵提升后只經(jīng)消毒即可作為飲用水，但如含有一定濃度的鐵、錳、氟等時(shí)，必須專門的除鐵、除錳、除氟處理設(shè)施。又如原水硬度過高時(shí)，須將硬水加以軟化，含鹽量不符合要求時(shí)，可采取除鹽和咸水淡化等處理。 目前水廠飲用水處理主要采用常規(guī)處理，即投藥、混合、絮凝、沉淀、澄清或氣浮、過濾和消毒的工藝流程。如圖 所示的 常規(guī)處理工藝目前仍為 世界上大多數(shù)國家的水 廠所采用，在我國約 95％以上的地表水源的自來水廠都采用常規(guī)處理工藝。 混 凝 劑快 速 混 凝絮 凝 池沉 淀 池快 濾 池 清 水 池C l2 圖 常規(guī)水處理工藝流 程 預(yù)處理和深度處理 對于水源受到污染的一些水廠，常規(guī)處理已經(jīng)難以解決水源水質(zhì)不斷惡化但飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高所出現(xiàn)的矛盾，為此需采用相應(yīng)的處理工藝才能使處理后的水質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)。 目前污染水源水處理的對象主要是有機(jī)污染物、氨氮和消毒副產(chǎn)物等，而有機(jī)污染是常規(guī)水處理所難以去除的，特別是溶解有機(jī)物根本無法去除。有機(jī)物中除了人工合成有機(jī)物 、化肥和農(nóng)藥外，還有近年來發(fā)現(xiàn)的二噁英、環(huán)境激素等污染物質(zhì)，怎樣將其有效去除正在研究之中。腐殖酸和富里酸會和氯反應(yīng)生成消毒副產(chǎn)物，如三鹵甲烷、鹵乙酸等，具有三致（致突變、致畸、致癌）特性，從自來水的致突變活性檢測呈陽性結(jié)果內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 可以說明這些物質(zhì)對人體健康的危害，常規(guī)處理對此也無去除效果。 水體受污染后，地表水中的氨氮濃度往往很高，過去許多水廠為去除氨氮，采用折點(diǎn)加氯的方法，即在取水口處投加大量的氯，使氯和氨氮完全反應(yīng)，然后得到剩余的游離氯，但這樣做會產(chǎn)生很多消毒副產(chǎn)物，同時(shí)增加了制水費(fèi)用。 當(dāng)水源受到嚴(yán)重污染時(shí)， 在常規(guī)處理技術(shù)外，可根據(jù)需要在增加預(yù)處理 /深度處理。即在水廠流程的起端增加預(yù)處理（生物預(yù)處理、強(qiáng)化混凝、用氯、臭氧、高錳酸鉀、過氧化氫等預(yù)氧化、投加粉末活性炭等）、或在快濾池以后增加深度處理，如增加臭氧 活性炭吸附或生物活性炭濾池等。 圖 所示 表示了可能采用的預(yù)處理和深度處理，以及根據(jù)水處理需要，可能投加藥劑的種類和投加點(diǎn)。 混 凝 絮 凝澄 清沉 淀氣 浮過 濾活 性 炭 濾池O2清 水 池配 水 管Cl 2預(yù)氧化劑粉末活性炭生 物 預(yù) 處 理原 水 圖 水長流預(yù)處理和深度處理示意圖 污泥處理 以往水廠排出的廢水多數(shù)直接排入水源，如江河和湖泊，隨著環(huán)境保護(hù)意識的提高 ，以及國家頒發(fā)了水資源保護(hù)法律法規(guī)，要求水廠將廢水進(jìn)行回用或在排放前加以適當(dāng)?shù)奶幚怼? 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 水廠中的污水和污泥來源于混凝時(shí)的鐵、鋁氫氧化物沉淀、石灰軟化和除鐵除錳工藝中的沉淀池排泥和快濾池沖洗。它是水廠生產(chǎn)合格水的同時(shí)生成的，實(shí)際上是原水中的懸浮物和有機(jī)物的濃縮產(chǎn)物。污泥中包括：濾池反沖洗廢水中的固體顆粒，鋁鹽或鐵鹽混凝劑污泥，鐵和錳沉淀物，軟化時(shí)的污泥等。廢水量約占產(chǎn)水量的 3%~6%。 一般污泥處理方法可有下列幾種，須根據(jù)當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門的規(guī)定做出選擇：直接排入天然江河中；排入城市污水系統(tǒng)中；排入固定的污水塘中；作 為填土進(jìn)行填埋；土地利用；廢水部分和全部回收利用