【正文】 方面，中國的污水處理率與發(fā)達國家相比較，還存在著差距。 對于大規(guī)模污水處理廠來說，主要指氧化塘處理和土地處理法，它們都具有運行費用低，外加能源消耗少及管理簡單的優(yōu)點，在我國一些城市也被因地制宜的采用。 人工凈化就是人為的創(chuàng)造條件，使微生物大量繁殖，提高污水中微生物對水的凈化效率，主要包括活性 污泥法與生物膜法，其中以活性污泥法采用較為普遍， 是目前國內(nèi)外城市但是也污水處理的主體工藝。 ，實施對水質的實時監(jiān)控大大的提高了檢測精度。 、級儀器的維護方面存在很多的技術問題。主要的處理方法有：活性污泥法（最為普遍）、生物膜法、反滲透法、離子交換法。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物，當這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進入好氧池進行好氧處理時，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段異養(yǎng)菌將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化（有機鏈上的 N或氨基酸中的氨基） 游離出氨（ NH NH4+），在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將 NH3N（ NH4+）氧化為 HO3，通過回流控制返回至 A 池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將 NO3還原為分子態(tài)氮（ N2）完成 C、 N、 O在生態(tài)中的循環(huán)，實現(xiàn)污水無害化處理 第二章 污水處理工藝及主要構筑物 水處理概述 基本概念：簡單講，“水處理”便是通過物理及化學的手段，去除水中一些對生產(chǎn)和生活不需要額的物質的過程。 二級處理是生物處理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和轉化為污泥。它是近幾十年來活性污泥處理系統(tǒng)中較引人注目的一種廢水處理工藝。它是基于以懸浮生長的微生物在好氧條件下對污水中的有機物、氨氮等物污染物進行講解的廢水生物處理活性污泥的工藝。 SBR 工藝優(yōu)點：污水適應性強，建設費用較低。 （ 4）用地緊張的地方。 (2)構建物數(shù)量少、造價低：不需要設出沉池及二沉遲，污泥回流設施，調節(jié)池也可省略。污水首先經(jīng)過粗柵格過濾掉較大的雜質，然后污水經(jīng)過細柵格過濾掉較小的雜質，由提升泵輸送到沉淀池。池底的污泥一部分通過剩余污泥泵返回反應池，另一部分送到污泥處理車間進行泥餅的制作。階梯式格柵是一種自清式棒式細格柵，具 有去除污物效率高、耐磨損、體積小、結構靈活和可提升出水面維修等優(yōu)點。其按水流方向分為平流式沉淀池、豎流式沉淀池和輻流式沉淀池三種。其作用是用來處理廢水中的固體懸浮物，使進入下一個沉淀池的廢水渣滓更少；否則，直接排入二級沉淀池會堵塞過濾通道。池內(nèi)提供一定污水停留時間，滿足好氧微生物所需要的氧量以及污水與活性污泥充分接觸的混合條件。在好氧或厭氧條件下進行消化，使污泥中揮發(fā)物含量降低到固體相對地不易腐爛和不發(fā)惡臭，污泥厭氧消化的目的：減少污泥體積、穩(wěn)定污泥性質、提高污泥的脫水效果、利用產(chǎn)生的甲烷氣體。集散控制系統(tǒng)是以微處理為基礎的對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)，簡稱 DCS 系統(tǒng)。 (2)開放性： DCS 采用開放式、標準化、模塊化，系統(tǒng)中各個計算機采用局域網(wǎng)方式通信及傳輸，當需要改變或擴充系統(tǒng)功能時，可將新增計算機便捷的連入系統(tǒng)通信中或從網(wǎng)絡中卸載下來，幾乎不會影響其它計算機的工作。 過程級主要由過程控制站、 I/O 單元和現(xiàn)場儀表組成，是系統(tǒng)控制功能的主要實施部分。 典型的 DCS 體系結構如圖 所示： 柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵I / O I / O柵 柵I / O柵 柵柵 柵柵 柵柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵I / O I / O柵 柵I / O柵 柵柵 柵柵 柵柵 柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 圖 典型的 DCS體系結構 DCS 的過程控制站是一個完整的計算機系統(tǒng)，主要由電源、 CPU（中央處理器）、網(wǎng)絡接口和 I/O 組成。 CPU 所在的機架被稱為 CPU單元，同在一個過程站中只能有一個CPU單元，其他只用來擺放 I/O 模塊的機架就是 I/O單元。 PLC 及其有關外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴沖其功能的原則設計。 (1)掃描周期： PLC 是以循環(huán)掃描來工作的，每一次掃描所用的時間稱為掃描周期。一般由輸入模塊的濾波時間、輸出模塊的滯后時間、掃描方式引起。 (3)靈活性：不必為每套設備配置專用的控制裝置，只需改變程序就可。 的系統(tǒng)結構 S7300PLC 是模擬是中小型的 PLC，電源 CPU 盒其他模塊都是獨立的，可以通過 U形總線把電源（ PS）、 CPU 和其他模塊緊密的固定在 S7300 的標準導軌上。在所有的模式中，都可以通過 MPI 接口與其他設備通信。 ，大量的集成功能和無機柜操作可以減小機器體積。 強大的診斷功能可以提高機器和工廠的可靠。它的主要特點有： ：極其快速的指令處理大大縮 短循環(huán)周期。 ：可以通過通訊處理器連接 AS－ 1 接口、 PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)和點到點的通訊 系統(tǒng)，或通過集成在 CPU 中的多點接口(MPI)連接編程器、 PC 機、人機界面系統(tǒng)及其它 SIMATIC S7/M7/C7 等自動化系統(tǒng)。由于S7300 是模塊中小型 PLC，在一個系統(tǒng)中最多可擴展 32 個不同的應用模塊，可以滿足絕大多數(shù)的應用場合，甚至能完成冗余，可以滿足工藝控制要求，所以不必選擇 S7400 來增加成本。 所以經(jīng)對比從實用性、經(jīng)濟性等各個方面來看，選用德國西門子的 S7300完成本次課題設計。可用于測量各種容器或管道內(nèi)液體的液位高低和流量大小，也可用于水泵、水庫、江河的水位測量尤其適用于污水、有腐蝕性的場合。因為 PH值得大小會嚴重的影響反應程度以及污泥的效果。因此檢測反應池中氧氣的濃度是十分必要的，以便保證反應池中的有氧和無氧反應的進行徹底，提高出水質量。下位機采用 PLC 作為現(xiàn)場控制站，主要實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的控制、數(shù) 據(jù)采集和反饋功能。由于 PC 機配置比較高，可以及時處理控制過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，可以滿足工藝要求。因此采用三臺 PLC 作為下位機，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的控制。污泥處理區(qū)主要包括對輸送機、濃縮脫水一體機以及一些經(jīng)出水閥門。該軟件提供了在 線和離線編程的功能，可以對 PLC 在線上載或下載。編程時可以自 由選擇。污泥處理區(qū)也按照污泥處理的工藝要求實現(xiàn)對污泥脫水機、輸送機的控制。 （ 3）軟件設計：分配、定義 PLC 的 I/O 口；根據(jù)狀態(tài)流程圖和電氣控制原理圖進行編程 預處理區(qū) PLC 控制程序 本系統(tǒng)預處理區(qū) PLC 控制程序主要包括粗柵格區(qū)、提升區(qū)、細柵格區(qū)和沉淀區(qū)四個子區(qū)域的自動控制程序。具體控制要求如下： (1)自動方式是根據(jù)粗柵格前后液位差來啟動格柵除污機，當前后液位差低于 （說明污物增多）開啟 1格柵 除污機。一旦格柵除污機啟動至少工作 10 分鐘才允許停機。工作方式有兩種：手動和自動，手動方式優(yōu)先級高于自動方式。 (3)當處于超高液位時候開啟全部泵包括備用泵同時報警。 所示： 結 束開 始處 于 自 動 模 式處 于 低 液 位開 啟 1 提 升 泵處 于 高 液 位開 啟 2 ， 3 泵處 于 超 高 液 位開 啟 4 泵 ， 報 警處 于 手 動 模 式是否否否否是是是是 圖 PLC硬件接線圖如圖 所示： P L C柵 柵 柵 柵柵 柵 柵柵 柵 柵柵 柵 柵柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵I2 5 6I2 5 8I3 .0I3 .1Q 0 .0Q 0 .1Q 0 .2Q 0 .3Q 0 .4Q 0 .5Q 0 .6Q 0 .71 柵 柵 柵 柵 柵2 柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵 柵1 柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵2 柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵 柵3 柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵 圖 提升泵 PLC 硬件接線圖 細格柵 PLC 控制程序 細柵格的主要作用是過濾掉較小的雜質，為后序的沉淀池工藝做準備。 (3)柵渣輸送機延后 30s 后啟動。攪拌的目的是先進行厭氧反應，達到脫磷的目的。其工作方式有手動和自動兩種方式，其中自動工作采用時間控制方式。當反應池液位達到一定高度停止提升泵，關閉進水閥門，停止攪拌器。當液位高度下降到一定程度時候關閉吸水器。 PLC工作流程圖如圖 所示 柵 柵柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵柵柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵柵 柵 3 h柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵柵 柵 1 h柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 1 h柵 柵 柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵柵 柵柵柵柵柵柵柵柵柵柵柵柵柵 圖 PLC工作流程圖 PLC硬件接線圖如圖 所示 柵 柵柵 柵柵 柵 柵 柵 柵D O 柵P H 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵I1 .0I1 .0I2 6 2I2 6 0I2 5 8I2 5 6P LC柵 柵 柵1 柵 柵 柵2 柵 柵 柵1 柵 柵 柵2 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵柵 柵 柵 柵 柵1 柵 柵 柵柵2 柵 柵 柵柵1 柵 柵柵2 柵 柵柵1 柵 柵柵2 柵 柵柵Q 1 .0Q 1 .5Q 1 .4Q 1 .3Q 1 .2Q 1 .1Q 2 .2Q 2 .1Q 2 .0Q 1 .7Q 1 .6Q 2 .4Q 2 .3 圖 PLC硬件接線圖 PLC的 I/O 地址分配表見表 2： 表 2 反應池 PLC I/O 端口分配 I 反應池手動 I 反應池自動 AI I260 液位傳感器 AI I262 DO儀 AI I264 PH 傳感器 AI I266 溫度傳感器 O 反應池進水閥門 O 1提升泵 O 2提升泵 O 1攪拌器 O 2攪拌器 O 回流污泥泵 O 剩余污泥泵 O 1空氣閥門 O 2空氣閥門 O 1鼓風機 O 2鼓風機 O 1汲水器 O 2汲水器 污泥處理池 PLC 控制程序 污泥處理池的主要工作是對反應產(chǎn)生的污泥進行處理污泥處理池有兩種工作方式：手動和自動，手動方式優(yōu)先于自動工作方式。 (3)濃縮脫水一體機工作后，然后在延時 10s 后輸送機也開始工作把污泥運往堆泥場。 ：西門子稱為結構化控制語言（ SCL）。 在編程是可以自行選擇如圖 所示： 圖 系統(tǒng)組態(tài) 本設計的組態(tài)圖如圖 、 所示： 圖 圖 用 STEP7 編程軟件調試 本次設計采用以西門子公司的可編程控制器 STEP 7 進行實驗。在實驗過程中要注意觀察程序運行的變化過程。 圖 圖 顯示仿真 CPU 的 LED 指示燈 CPU 顯示對象提供了一組與真正 CPU 上的 LED 指示燈相對應的指示燈： SF： （分布式外圍設備或遠程 I/O）指示與分布式（遠程） I/O 的通信狀態(tài)。 根據(jù) CPU上的 LED指示燈對系統(tǒng)進行調試檢查和維修。 如果有 PLC 的硬件，可以用小開關和按鈕模擬 PLC 的實際輸入信號（如起動、停止信號）或反饋信號（如限位 開關的接通或斷開），再通過輸出模塊上各輸出位對應的指示燈，觀察輸出信號是否滿足設計的要求。 聯(lián)機調試時，把編制好的程序下載到現(xiàn)場的 PLC中。 設計小結 我國水資源正面臨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展與水資源短缺的矛盾，與社會發(fā)展的矛盾，與生態(tài)環(huán)境的矛盾。根據(jù) SBR 法污水處理工藝流程進行了各傳感器的選型并根據(jù)各個污水處理區(qū)段進行工藝流程圖的編寫和相對應的 PLC 的自動控制程序。就是這樣我才能得以解決畢業(yè)設計中的種種問題，同時感謝我院、系領導對我們的教導和關注；感謝大學幾年來傳授我們專業(yè)知識的所有老師，謝謝他們的嘔心瀝血的教導