【正文】 畢業(yè)設計 設計（論文）題目： 污水處理系統(tǒng)控制 專 業(yè) 班 級： 機電一體化 1302 班 學 生 姓 名： 梁 坤 指 導 教 師： 郭 德 龍 1 摘 要 隨著現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的飛速發(fā)展，我 國城市化進程的推動，中小城市 (鎮(zhèn) )數(shù)量的不斷增多，由其帶來的水污染問題日趨嚴重。序批式活性污泥法 (簡稱 SBR)符合中小城鎮(zhèn)污水處理的基本要求，但必須實現(xiàn)自動控制，才能發(fā)揮其優(yōu)勢，使其具有更加廣闊的應用前景 。 隨 著自動化技術(shù)、計算機技術(shù)的不斷發(fā)展、完善 ,污水處理廠的自動化水平也相應提高。而 PLC 控制器以其技術(shù)成熟、通用性好、可靠性高、安裝靈活、擴展方便、性能價格比高等一系列優(yōu)點，在工業(yè)控制中得到了越來越廣泛的應用。本文 主要介紹了污水處理廠自動控制系統(tǒng)的組成、功能及如何利用 PLC實現(xiàn)自動控制。 在污水處理中采用 PLC 控制系統(tǒng)改造后，提高了自動控制的可靠性 ,不僅減輕了工人的勞動強度 ,而且提高了污水處理廠的運行效率和運行效益 ,實現(xiàn)了污水廠生產(chǎn)管理的科學性。充分證明了自動化控制系統(tǒng)對提高生產(chǎn)率，無人值守或少人值守，提高安全性 具有良好的效果。 2 目 錄 第一章 緒論 ............................................................. 3 國內(nèi)污水處理行業(yè)的發(fā)展概況 ......................................... 3 生活污水的處 理工藝 ................................................. 4 SBR 污水處理工藝 ................................................... 5 本課題研究的主要內(nèi)容 ............................................... 7 第二章 控制方案 ......................................................... 8 系統(tǒng)的總體設計 ..................................................... 8 工藝及控制要求分析 ................................................ 10 格柵池 ........................................................ 10 調(diào)節(jié)池 ........................................................ 11 SBR 反應池池 ................................................... 11 除鹽池 ........................................................ 11 PLC 的 I/O 分配 .................................................... 13 I/O 設備確定及 PLC 的選型 .......................................... 13 I/O 設備確定 ................................................... 13 PLC 的選型 ..................................................... 14 系統(tǒng)軟件的介紹 .................................................... 14 第三章 PLC 程序設計 ..................................................... 16 系統(tǒng)外部接線圖如圖 31 所示 ........................................ 16 系統(tǒng)程序流程圖如圖 32 所示 ........................................ 18 系統(tǒng)梯形圖如圖 33 所示 ............................................ 19 系統(tǒng)程序仿真圖及系統(tǒng)說明 .......................................... 23 結(jié)束語 .................................................................. 28 致 謝 .................................................................. 29 咸陽職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 3 第一章 緒論 國內(nèi)污水處理行業(yè)的發(fā)展概況 近幾年隨著工業(yè)迅速，城市人口的逐漸增加，人們生活水平逐漸提高各種用水量亦隨之增長。 地球雖然有 ％的面積為水所覆 蓋，但淡水資源卻極其有限，人類真正能夠利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，僅占地球總水量的％，而且分布不均。 20 世紀 50 年代以后，全球人口急劇增長，工業(yè)發(fā)展迅速。全球水資源狀況迅速惡化， “ 水危機 ” 日趨嚴重。一方面，人類對水資源的需求以驚人的速度擴大；另一方面，日益嚴重的水污染蠶食大量可供消費的水資源。 全世界每天約有 200 噸垃圾倒進河流、湖泊和小溪，每升廢水會污染 8 升淡水；所有流經(jīng)亞洲城市的河流均被污染；美國 40％的水資源流域被加工食品廢料、金屬、肥料和殺蟲劑污染；歐洲 55條河流中僅有 5 條水質(zhì) 差強人意。 20世紀， 世界人口增加 了兩倍，而人類用水增加了 5 倍。世界上許多國家正面臨水資源危機：12 億人用水短缺， 30 億人缺乏用水衛(wèi)生設施。 中國水資源人 均占有量少，空間分布不平衡。隨著中國城市化、工業(yè)化的加速，水資源的需求缺口也日益增大。在這樣的背景下，污水處理行業(yè)成為新興產(chǎn)業(yè)，目前與自來水生產(chǎn)、供水、排水、 中水回用行業(yè) 處于同等重要地位。 截至 2021 年底，全國 661個設市城市中，已有 383 個城市建成污水處理廠 792座，污水處理率由 2021 年的 34％提高到 52％，并形成了適合國情的污水處理技術(shù)路線和管理 機制。其中，有 135 個城市的污水處理率已達到或接近 70％，單廠處理規(guī)模達到每天 100 萬立方米。 2021年，中國水污染治理投資達到 億元，比上年增加 32%，占當年 GDP的 %。 中國水環(huán)境質(zhì)量 總體保持穩(wěn)定。 2021 年，共取締一級水源保護區(qū)內(nèi)排污口 942 個，停建二級水源保護區(qū)內(nèi)可能造成污染的建設項目 1294 個，限期治理931 個。 咸陽職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 4 截至 2021 年 9 月底，全國設市城市、縣及部分重點建制鎮(zhèn)（以下簡稱 “ 城鎮(zhèn) ” ）累計建成污水處理廠 2631 座，污水處理能力達到 億立方米 /日；全國正在建設的城鎮(zhèn)污水 處理項目達 1849 個，總設計能力約 4660 萬立方米 /日。在全國設市城市中，已有 593 個城市建有污水處理廠，占設市城市總數(shù)的 %；累計建成污水處理廠 1623座，形成污水處理能力 億立方米 /日；其中 36 個大中城市（直轄市、省會城市和計劃單列市）建有污水處理廠 376座，處理能力達 4368萬立方米 /日。在縣城及鄉(xiāng)、鎮(zhèn)中，全國已有 933個縣（含新疆生產(chǎn)建設兵團團級單位）建有污水處理廠，約占縣城總數(shù)的 %；縣城及鄉(xiāng)、鎮(zhèn)建有污水處理廠 1008座，處理能力達 1826 萬立方米 /日。 雖然由于國家和各級政府 對環(huán)境保護重視程度的不斷提高，中國污水處理行業(yè)正在快速增長，污水處理總量逐年增加，城鎮(zhèn)污水處理率不斷提高。但目前中國污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展的初級階段。 一方面，中國 目前的污水處理能力 尚跟不上用水規(guī)模的迅速擴張，管網(wǎng)、 污泥處理等 配套設施建設嚴重滯后。另一方面，中國的污水處理率與發(fā)達國家相比，還存在著明顯的差距，且處理設施的負荷率低。 因此中國應完善污水處理的政策法規(guī)，建立監(jiān)管體制，創(chuàng)建合理的污水處理收費體系，扶植國內(nèi)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展，推進污水處理行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化和市場化。污水處理行業(yè)是一個朝陽產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景十分廣 闊。中國將在 “ 十一五 ” 期間投資 3000億元以推進城市污水處理和利用，中國污水處理行業(yè)由此迎來高速發(fā)展期。 生活污水的處理工藝 生產(chǎn)廢水及生活污水的循環(huán)利用，是節(jié)約用水和減少水資源開采的有效途徑，既可利國利民，又是減少生產(chǎn)成本的重要舉措。同時為了響應實現(xiàn)工業(yè)廢水零排放，努力建設節(jié)約型企業(yè)的號召，污水處理工程改造項目很必要。 前處理也稱為預處理技術(shù)，常用有格柵或格網(wǎng)、調(diào)節(jié)池、沉砂池、初沉池等。由于咸陽職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 5 生活污水處理的核心是生化部分，因此我們稱污水處理藝是特指這部分，如接觸氧化法、SBR法、 A/O法等。用生 化法（包括厭氧和好氧）處理工生活污水在目前是最經(jīng)濟、最適用的污水處理工藝，根據(jù)生活污水的水量、水質(zhì)及現(xiàn)場的條件而選擇不同的污水處理工藝對投資及運行成 具有決定性的影響。 典型的生活污水處理完整工藝如下 圖 11 所示 ： SBR 污水處理工藝 SBR 是序列間歇式活性污泥法（ Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法 .與 傳統(tǒng) 污水處理工藝 不同， SBR 技術(shù)采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應替代穩(wěn)態(tài)生化反應，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運行上的有序和間歇操作， SBR 技術(shù)的核心是 SBR 反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。正是 SBR 工藝這些特殊性使其具有以下 特點： 理想的推流過程使生化反應推動力增大，效率提高，池內(nèi)厭 氧、好氧處于交替狀態(tài)，凈化效果好。 運行效果穩(wěn)定，污水在理想的靜止狀態(tài)下沉淀，需要時間短、效率高，出水水質(zhì)好。 耐沖擊負荷，池內(nèi)有滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和有機污物的沖擊。 污水 前處理 調(diào)節(jié)池 生化池 消毒 出水 污泥處理系統(tǒng) 圖 11 典型污水處理流程圖 咸陽職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 6 工藝過程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進行調(diào)整，運行靈活。 處理設備少，構(gòu)造簡單，便于操作和維護管理。 反應池內(nèi)存在 DO、 BOD5 濃度梯度，有效控制 活性 污泥 膨脹。 SBR 法 系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法，利于廢水處理廠的擴建和改造。 脫氮除磷，適當控制運行方式，實現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替，具有良好的脫氮除磷效果。 工藝流程簡單、造價低。主體設備只有一個序批式間歇反應器，無二沉池、污泥回流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。 由于上述技術(shù)特點， SBR 系統(tǒng)進一步拓寬了活性污泥法的使用范圍 。就近期的技術(shù)條件， SBR 系統(tǒng)更適合以下情況： (1)中小城鎮(zhèn) 生活污水 和廠礦企業(yè)的工業(yè)廢水，尤其是間歇排放和流量變化較大的地方。 (2)需要較高出水水質(zhì)的地方，如風景游覽區(qū)、湖泊和港灣等，不但要去除有機物，還要求出水中除磷脫氮，防止河湖富營養(yǎng)化。 (3)水資源緊缺的地方。 SBR 系統(tǒng)可在生物處理后進行物化處理，不需要增加設施，便于水的回收利用。 (4)用地緊張的地方。 (5)對已建連續(xù)流污水處理廠的改造等。 (6)非常適合處理小水量，間歇排放的工業(yè)廢水與分散點源污染的治理。 本文所研究的污水處理流程如圖 12 所示 污水 格柵池 調(diào)節(jié)池 SBR 生化池 除鹽 出水 污泥泵 圖 12 污水處理流程圖 咸陽職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 7 本課題研究的主要內(nèi)容 本課題采用的處理工藝為：過濾 — 生化反應 — 除鹽污水處理工藝，以處理生活污水為主，另有少量的工業(yè)廢水，水中的 COD(化學耗氧量 )、 BOD(生化耗氧量 )含量分別為536 mg／ L、 I 12 mg／ L。經(jīng)處理 COD 為 40． 8 mg／ L， BOD 為 2． 51 mg／ L，達到一級排放要求，為了實現(xiàn)污水工程的全自動運行，按生產(chǎn)工藝要求，采用 PLC 可編程