【正文】 標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)指標(biāo)范圍小、易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，磷和氮的去除率低。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(yīng)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。 A2/O 是一種厭氧 —缺氧 —好氧 工業(yè)污水處理 工藝。 圖 23 A2/O 法工藝流程圖 （ 4） A/B 法。 AB 法中 A 段效率很高，并有較強(qiáng)的緩沖能力。但是， AB 法污泥產(chǎn)量較大，A 段污泥有機(jī)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(fèi)用。 （ 5） SBR 法。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計 （論文） 7 整個過程對于單個操作單元而言是間歇進(jìn)行的，但是通過多個單元組合調(diào)度后又是連續(xù)的，在運(yùn)行上實現(xiàn)了有序和間歇操作相結(jié)合 。對污水進(jìn)行除油、消毒、調(diào)整 PH 值。污水經(jīng)沉淀池處理最后到達(dá)脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機(jī)作用下進(jìn)行脫水處理后排出清水。由計算機(jī)和現(xiàn)場終端組成，通過網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)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(chǎn)過程，可提高生產(chǎn)自動化水平和管理水平，其主要特點(diǎn)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(yīng)用程序比較簡單。實時性好，響應(yīng)快。響應(yīng)快，實時性好。通用性 強(qiáng)，使用方便。長期以來， 工業(yè)污水處理 技術(shù)雖然經(jīng)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(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率低等極大地影響了城市發(fā)展。由于 PLC 的 CPU 強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)通信能力，使得 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸與通信變得可能，并且也可實現(xiàn)其遠(yuǎn)程監(jiān)控。大多數(shù)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(jī)啟動按鈕、清污機(jī)啟動按鈕、潛水泵啟動按鈕、潛水?dāng)嚢铏C(jī)啟動按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機(jī)工頻、變頻按鈕，以及變頻加速減速按鈕等。檢測進(jìn)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(yùn)行的潛水泵的數(shù)量。通過將溶解氧儀設(shè)置在適當(dāng)位置上，將檢測值反饋到 PLC 中，通過運(yùn)算輸出控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速信號?？刂聘黝愒O(shè)備的啟動和停止，包括：格柵機(jī)啟停、清污機(jī)啟停、潛水泵啟停、潛水?dāng)嚢杵鲉⑼?、污泥回流泵等設(shè)備。 圖 41 工業(yè)污水處理系統(tǒng)基本組成示意圖 (1）進(jìn)水系統(tǒng)。 (2）除砂系統(tǒng)。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計 （論文） 11 (3）氧化溝系統(tǒng)。使活性污泥的生化反應(yīng)更加充分，這樣才能最大程度地分解污水中的有害成分。在該系統(tǒng)中用到一定化學(xué)藥劑 主要包括混凝劑、絮凝劑、復(fù)合堿等， 主要用來調(diào)節(jié)改善混凝條件及絮凝體結(jié)構(gòu)，利用高分子助凝劑的強(qiáng)烈吸附架橋作用，使細(xì)小松散的絮凝體變的粗大而緊密，容易發(fā)生沉降。 電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)主要包括操作面板、顯示面板、電氣控制柜等單元。 (2）顯示面板。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計 （論文） 12 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的工作原理 控制系統(tǒng)總體框圖 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)總框圖如圖 42所示， PLC為核心控制器，通過檢測操作面板按鈕的輸入、 各類傳感器的輸入，以及相關(guān)模擬量的輸入，完成相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行、停止和調(diào)速控制。 (2）運(yùn)行粗、細(xì)格柵機(jī)，進(jìn)行間歇運(yùn)行，即運(yùn)行一段時間然后停止一段時間，循環(huán)進(jìn)行。 (6）污泥回流泵的運(yùn)行與停止根據(jù)液面的高低進(jìn)行控制。接觸器 KM KMKM6 分別控制 M M M3 的工頻運(yùn)行；接觸器 KM KM9 分別控制 MM3 的變頻運(yùn)行； FR FR FR3 分別為三臺電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器； QF主電路的空氣開關(guān)； FU1 為主電路的熔斷器。 CPU226 在 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)都比較多，因此除了 PLC 主機(jī)自帶的 I/O 外，還需要擴(kuò)展一定數(shù)量的 I/O 擴(kuò)展模塊。 在該系統(tǒng)中，還需要采集模擬量并利用模擬量控制的功能要求，因此需要在擴(kuò)展一個模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊。 表 36 模擬量輸入地址分配 輸入地址 輸入設(shè)備 AIW0 溶解氧儀 模擬量輸出部分 在此控制系統(tǒng)中需要將采集回來的模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后，通過模擬輸出口對變頻器進(jìn)行控制，進(jìn)行控制其他設(shè)備的運(yùn)行，如下表 37 所示 。為此該系統(tǒng)選用施耐德 LC1D0901M5C 交流接觸，其額定電壓 220V,額定電流 9A。寬電壓：線圈控制電壓在 70%120%Uc 之間波動，不影響產(chǎn)品正常工作。 變頻器簡介 變頻器的功能是將頻率固定的 (通常為 50Hz)的交流電變換成頻率連續(xù)可調(diào)的三相交流電源。 相控整流器將交流電壓整流為可控的直流電壓，經(jīng)濾波由電容 Cd 輸出直流電壓 Vd，逆變器將直流 Ud 變換成頻率可調(diào)的交流電源供給電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速。 變頻與變壓 (VVVF)原理 當(dāng)在實際利用變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的過程中，當(dāng)頻率 f 下降時，定子繞組的反電動勢 E 有所下降，定子電流增大，但是轉(zhuǎn)子側(cè)的負(fù)載并未增加，故轉(zhuǎn)子段電流不變，根據(jù)電流平衡方程可知，勵磁電流比增大，因而磁通 φm 增大。 VVVF 實施的基本方法包括：脈幅調(diào)制 (PAM)和脈寬調(diào)制 (PWM)。這時電壓的平均值和占空比成正比，所以在調(diào)節(jié)頻率時，不改變直流電壓的幅值，而是改變輸出電壓脈沖的占空比，同樣可以實現(xiàn)變頻也變壓的效果。異步電動機(jī)的定子主磁通是以一定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)磁場實際是三個交變磁場合成的結(jié)果。兩者之間的差異可由轉(zhuǎn)差率表示，轉(zhuǎn)差率 s=( n0 n1)/n0 根據(jù) n0=60f/p 可知，當(dāng)頻率 f 連續(xù)可調(diào)時 ，電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 n0 也連續(xù)可調(diào)，而異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n1，總是比同步轉(zhuǎn)速略低一點(diǎn)，所以當(dāng) n1 連續(xù)可調(diào)時， n1 也是連續(xù)可調(diào)。 nn 1n 2n 3n 4f 3f 4f 2f 1of 1 f 2 f 3 f 4T k 4 T k 3 T k 2 T k 1 T M 圖 310kf＝ km1 時的機(jī)械特性 由圖 42 可知隨著 f 的下降，臨界轉(zhuǎn)矩 Tkx 逐漸減少，電動機(jī)的帶負(fù)載能力也隨之下降。變頻器可以根據(jù)電流的大小自動地決定補(bǔ)償?shù)某潭?。它們具有很高的運(yùn)行可靠性和功能的多樣性。該變頻器，具有能源利用率高的特點(diǎn)，優(yōu)化了部分結(jié)構(gòu)與功能，便于工作人員進(jìn)行操作，實現(xiàn)其控制功能。 Y2 系列電動機(jī)有兩種設(shè)計，一種是適用于一般機(jī)械配套和出口需要，在輕載時有較高效率，在實際運(yùn)行中有較佳節(jié)能效果，且具有較高堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，此設(shè)計基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計 （論文） 21 稱為 Y2Y 系列。 第 2 種設(shè)計是滿載時有較高效率，更適用于長期運(yùn)行和負(fù)載率較高的使用場合，如水泵、風(fēng)機(jī)配套，此設(shè)計稱為 Y2E 系列，中心高 80～280mm，功率從 ～ 90kW。 液位差計 對格柵機(jī)的清污機(jī)進(jìn)行控制，需要監(jiān)測格柵機(jī)兩側(cè)的 液 面差，在該系統(tǒng)中利用液位差計， 該系統(tǒng)選用的 超聲波液位差計型號 ： XL60YI4000。 該系統(tǒng)選用的 超聲波液位差計型號 ： XL60YI4000。（全角），工作頻率： 13KHz~40KHz（因型號規(guī)格而不同），信號輸出： RS48 Modbus、標(biāo)準(zhǔn)的 420mA 電流信號和多路開關(guān)量輸出。 溶解氧儀 溶解氧（ DO）是指溶解在水中的氧氣，它在河流、湖泊、海洋中都大量的存在，是檢測水質(zhì)和環(huán)境污染程度的主要指標(biāo)。為了消除上述困難，膜覆蓋氧電極誕生了，它最初是由 Clark 在 1956年提出的，故而得名 Clark 氧電極。測量時將其放入待測溶液，水質(zhì)溶解氧透過透氧膜，溶解于膜與電極之間的電解液薄層中，當(dāng)兩輸出端接上負(fù)載電路時，氧在陰極表面上發(fā)生還原反應(yīng)。測量范圍： pH：（ ~） pH mV： 177。 mg/L 溫度： 177。可設(shè)定高純水和加氨純水二種特殊的 pH測量模式，適合電力、石化等行業(yè)使用。在軟件的設(shè)計中，首先按照需要實現(xiàn)的功能要求做出流程框圖，其次按照不同功能編寫 不同功能模塊，這樣寫出的程序條例清晰，既方便編寫，也便于調(diào)試。在此模式下，可以通過按鈕對格柵機(jī)、清污機(jī)、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)、刮泥機(jī)，以及各類泵進(jìn)行控制，對于轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的控制，可以通過按鈕增大或減小變頻器的頻率來改變其速度，以檢測調(diào)試性能。 （ 3）啟動潛水泵。 （ 7）啟動污泥脫水系統(tǒng)。 粗格柵系統(tǒng)程序主要控制粗格柵機(jī)和清污機(jī)的運(yùn)行，其工作過程包括以下幾個方面。 （ 4）同時檢查液面差，若超過設(shè)定值則啟動清污機(jī)。 （ 2）檢測液面高度，低于最低位傳感器時，開始定時防止誤判。 潛水泵工作流程圖如圖 45 所示 。 （ 4）同時檢測液面差，若超過設(shè)定值則啟動轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)。 （ 1）自 動過程開始首先檢測液面高低，若低于最低位傳感器，啟動定時。 （ 5）定時到，若液面仍處于最高位傳感器時，輸出報警信號。 （ 2）定時到，啟動聚合物泵，啟動定時。 表 410 軟元件設(shè)置 元件 意義 內(nèi)容 備注 系統(tǒng)停止標(biāo)志 On有效 手動方式標(biāo)志 On有效 自動方式標(biāo)志 On有效 自動方式啟動標(biāo)志 On有效 清污機(jī)運(yùn)行標(biāo)志 On有效 聚合物泵運(yùn)行標(biāo) 志 On有效 污泥泵運(yùn)行標(biāo)志 On有效 切割機(jī)運(yùn)行標(biāo)志 On有效 粗格柵機(jī)停止標(biāo)志 On有效 粗格柵機(jī)定時脈沖計數(shù) On有效 進(jìn)水泵房液面低于最低位 On有效 細(xì)格柵機(jī)停止標(biāo)志 On有效 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計 （論文） 31 細(xì)格柵機(jī)定時脈沖計數(shù) On有效 轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻運(yùn)行標(biāo)志 On有效 轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻運(yùn)行標(biāo)志 On有效 回流泵房液面低于最低位標(biāo)志 On有效 回流泵房液面高于最高位標(biāo)志 On有效 C1 粗格柵機(jī) 2h 定時中間計數(shù)器 10 C2 細(xì)格柵機(jī) 2h 定時中間計數(shù)器 10 T33 時鐘脈沖 5 50ms T37 粗格柵機(jī)運(yùn)行時間 12020 20min T38 粗格柵機(jī)停止時間定時 7200 12min T39 進(jìn)水泵房液面低于最低位定時 20 2s T40 進(jìn)水泵房液面高于最高位定時 20 2s T41 細(xì)格柵機(jī)運(yùn)行時間 12020 20min T42 細(xì)格柵機(jī)停止時間定時 7200 12min T43 污泥回流泵房液面低于最低位定時 20 2s T44 污泥回流泵高于低位且低于高位定時 20 2s T45 污泥回流泵房液面高于最高位定時 20 2s T46 離心式脫水機(jī)與聚合物泵啟動間隔 50 5s T47 聚合物泵與污泥泵和切割機(jī)啟動間隔 50 5s VD10 變頻器速度寄存器 VD20 含氧量反饋值寄存器 VD30 變頻器速度寄存器 VD100 含氧量標(biāo)準(zhǔn)值寄存器 VD102 變頻器速度標(biāo)準(zhǔn)值寄存器 VD104 USSINIT 指令執(zhí)行結(jié)果 VD106 USSRPMR 錯誤狀態(tài)字節(jié) 曝 氣過程控制的任務(wù) 工業(yè)污水處理 后的水質(zhì)是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，其中生化需氧量（ BOD）和化學(xué)需氧量（ COD）是重要的水質(zhì)指標(biāo)。 COD 的檢測比較精確，但方法繁瑣，耗時約 2 小時。 在好氧反應(yīng)過程中，參與 工業(yè)污水處理 的是以好氧菌為主體的微生物，決定其處理效果的關(guān)鍵因素是反應(yīng)池中溶解氧的含量。如果控制曝氣設(shè)備的最佳溶解氧濃度，就能使處理水質(zhì)優(yōu)化，也能節(jié)約動力費(fèi)用，并且由于 DO 的在線檢測簡單、可靠 ，因此把 DO 作為 工業(yè)污水處理 過程的控制參數(shù)。近年來，人工加氯逐漸被自動方式取代。 圖 411 氯氣投加自控原理圖 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計 （論文） 33 絮凝劑投加環(huán) 在污泥脫水過程中為增加沉淀效果，使污水中懸浮顆粒能夠形成具有良好沉淀性能的絮凝體，達(dá)到泥水充分分離的處理效果，需進(jìn)行絮凝劑投加。 PID 控制 對于工業(yè)控制過程 , 常規(guī)的 PID 控制器具有原理簡單、使用方便、穩(wěn)定可靠、無靜差等優(yōu)點(diǎn)，因此在控制理論和技術(shù)飛躍發(fā)展的今天，在工業(yè)控制領(lǐng)域仍具有強(qiáng)大的生命力。其 PID 調(diào)節(jié)的模糊控制過程與上述兩個非線性控制環(huán)節(jié)類似，具有大時滯、非線性的特點(diǎn)。 為了精確控制投加的氯量，運(yùn)用模糊自整定 PID 參數(shù)控制器對氯氣投加系統(tǒng)進(jìn)行自動控制。人工進(jìn)行加氯量控制，不僅對操作工人不安全，而且投加量也難以準(zhǔn)確控制。如果供氧量少，處理的水質(zhì)和污泥的活化就要降低如果供氧量過多，污泥的沉降性差，處理水質(zhì)也差，另外也不經(jīng)濟(jì)。另外， COD 檢測儀的價格也較昂貴，增加了控制系統(tǒng)的成本。 COD 是指在酸性條件下，用強(qiáng)氧化劑將有機(jī)物氧化成 CO H2O 所消耗的氧量。 污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖如圖 49 所示。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計 （論文） 29 圖 48 污泥回流系統(tǒng)工作流程圖 污泥脫水系統(tǒng)程序主要控制離心式脫水機(jī)，啟動定時。 （ 3）若液面處于最高位和最低位之間，啟動污泥回流泵。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)的設(shè)計 （論文） 27 圖 46 細(xì)格柵系統(tǒng)工作流程圖 曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖如圖 47 所示 。 （ 2）定時到，停止運(yùn)行細(xì)格柵機(jī) 2h。