【正文】 ........................................................................................................... 41 本章小結 ...................................................................................................................... 41 結論 ................................................................... 43 前言 隨著近年來經(jīng)濟飛速發(fā)展對人民的生活也帶來了巨大的變化，但城市的基礎設施滯后于經(jīng)濟發(fā)展，特別是城市污水問題日益突出。根據(jù)工藝流程和控制要求設立了 3個分布站，各站通過以太網(wǎng)與上位機相連。所以如何建立有效的自控系統(tǒng)，優(yōu)化運行效果，減少運行費用，具有重要意義。污水處理系統(tǒng)中的曝氣過程控制、數(shù)據(jù)通訊和監(jiān)控管理是急需解決的主要問題。 同時，按照控制要求對各個現(xiàn)場設備如粗細格柵、提升泵、鼓風機等進行相應控制。 field control unit, divided into the control cabi and PLC station, the control cabi is mainly to plete the manual control, PLC station mainly pletes the data processing, automatic control and munication。而 本篇論文設計 的 污水處理自動監(jiān)控系統(tǒng) 采用OA/2 工藝 ， 論文首先介紹了污水處理的工藝流程，各個部分的功能和控制要求，再以此畫出控制流程圖，進行網(wǎng)絡的配置和連接，最后通過對系統(tǒng)的硬件選型和軟件編程和組態(tài)進行實現(xiàn)。如今水污染對人類的生存安全構成重大威脅，成為人類健康、經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重大阻礙。而供人類使用的淡水僅占地球上總水量的 ％，目前世界 60﹪的地區(qū)供水不足，許多國家用水緊張。在亞洲有 60%的地區(qū)缺水；在非洲連年干旱有 85%的地區(qū)缺水，缺水已直接威脅到生存；美洲，歐洲出現(xiàn)用水緊張的現(xiàn)象，現(xiàn)今全球有 80 多個國家正面臨著水資源不足，俄羅斯、加拿大也受到威脅， 16%的城市人口缺水，約 12 億人嚴重缺少飲用水，在發(fā)展中國家約有 10 億多人達不到安全用水 [1]。英國、德國、芬蘭、荷蘭等歐洲國家均已投資對因工 業(yè)革命和經(jīng)濟發(fā)展帶來的水污染進行治理；日本、新加坡、美國、澳大利亞等國 家也對污水處理給予了較大的投資，特別是新加坡并沒有走先污 染后治理的道 路，而是采取經(jīng)濟與環(huán)境協(xié)調發(fā)展的政策。 我國的城市污水量正以每年 %的速度增大，然而由于資金、能源等方面原因的制約，城市污水處理率很低，我國在建國初期只有幾個過去有國外租界留下來的城市污 水處理廠，日處理量還不過萬噸；解放后，城市污水處理廠有了較大的發(fā)展，特別是“六五”期間；截止 1987 年底全國污水處理廠建成投產(chǎn)的已有 78 座；至 1990 年有污水處理 廠 的城市 56個，省和直轄市增加到 21個； 1999 年全國建成污水處理廠 389 座，處理率為 %。另外，我國經(jīng)濟發(fā)展水平還比較低，資金匱乏，投資力度不足等諸多因素，造成我國的污水處理技術處于較低的水平。本文的研究內容包括如下幾個部分： l)了解污水處理工藝，分析 各設備在污水 處理 廠的 功能 及控制 要求， 確定總體的控制方案。 本 章小結 本章主要介紹了城市污水處理國外的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了本課題研究的意義，以及介紹了本論文該做的主要工作。水質指標主要包括：溫度、色度、渾濁度、溶解性固體和懸浮性固體（ SS）、生化需氧量（ BOD）、化學需氧量（ COD）、總需氧量（ TOD）、總氮（ TN）、總磷（ TP）、氨氮、有毒有害有機污染物、細 菌總數(shù)、總大腸桿菌數(shù)、 pH 值等。其值越高，說明水中有機污染物質越多，污染也就越嚴重。與 BOD 相比， COD 能在較短時間內，較精確地測出廢水中耗氧物質的含量，而不受水質的限制，但它不能像 BOD 那樣表示出微生物氧化的有機物量。懸浮 固體可分為有機性和無機性兩大類，反映污水匯入水體后將發(fā)生的淤積情況，其 含量的單位為 mg/L。 廢水溫度過高而引起的危害叫做熱污染，廢水溫度過高，使水體溶解氧濃度降低，相應含氧量隨之減少，另一方面，水溫升高會導致生物耗氧速度加快，促使水中溶解氧更快耗盡，水質惡化。 一級處理，又稱物理處理。主要去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機污染物質( 物質 )，去除率可達 90%以上，污水中 BOD 值可降至 2030mg/L，使有機污染物達到排放標準。 格 柵 + 沉 砂 池 雨 水 處 理一 級 處 理二 級 處 理三 級 處 理消 毒高 級 處 理未 處 理 污 水 及 雨 水處 理 后 雨 水 排 入 水 體出 水 適 合 排 入 敏 感 性 較 差 的 水 體出 水 適 合 排 入 通 用 水 體出 水 設 和 排 入 敏 感 性 水 體 及 農(nóng) 用出 水 適 合 排 入 游 泳 水 體 （ 稀 釋 / 自 然 死 亡 能 達到 細 菌 標 準 ）出 水 適 合 于 質 量 要 求 高 的 再 利 用柵 渣 與 沉 沙 衛(wèi) 生 填 埋污 泥 處 理工 藝 流 程 線到 受 納 水 體到 污 泥 處 置污 泥 處 置 或 再 利 用上 層 清 液 圖 21 污水的三級處理 本系統(tǒng)采用的 工藝介紹 本文設計的污水處理系統(tǒng)采用 OA/2 (厭氧 缺氧 好氧 ) 工藝， OA/2 工藝是 20世紀 70 年代由美國專家在厭氧 好氧除磷工藝（ A/O）的基礎上開發(fā)出來的 [4]，它具有同步脫氮除磷功能。 其總體工藝流程圖如圖 22所示。 進水井粗格柵進水泵房細格柵曝氣沉砂池厭氧缺氧好氧二沉池紫外線消毒污 泥 回 流 泵 房脫水機房污泥貯池鼓 風 機 房污 水 出 水泥 餅 外 運衛(wèi) 生 填 埋A 178。本控制系統(tǒng)通過現(xiàn)場檢測儀表采集工藝參數(shù)， PLC 作為主要現(xiàn)場控制單元，根據(jù)污水處理工藝流程讀取現(xiàn)場儀表信號及各被控設備狀態(tài)信號，同時將控制信號傳至各控制設備。 系統(tǒng)構成 系統(tǒng)結構圖 整個系統(tǒng)由中央控制室、各分布 PLC 控制站和現(xiàn)場儀表及電控柜構成三級 監(jiān)控網(wǎng)絡?，F(xiàn)場 PLC 站通過工業(yè)以太網(wǎng)與中央控制室的 工控機 連接。儀表系統(tǒng)用來連續(xù)測量污水處理廠工藝流程中的主要工藝參數(shù)，并將測量數(shù)據(jù)送入計算機數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)。再通過軟件編程、組 太 ，從而形成一個能實現(xiàn)一定功能要求的系統(tǒng)。 本系統(tǒng)主要儀表 根據(jù)控制要求，本系統(tǒng)主要選擇以下儀表對參數(shù)進行檢測 : 表 41 主要儀表及分布位置 位置 儀表 進出水管道 智能明渠流量計 格柵 差壓式液位計 彈簧式液位計 提升泵房 超聲波液位計、壓力變送器、 COD 測定儀 鼓風機房 壓力計、溫度計 曝氣沉砂池 pH 計（帶溫度計） 溶氧儀 生化反應池 溶氧儀、污泥濃度計、氧化還原電位檢測儀 二沉池 污泥濃度計 污泥回流泵房 流量計、超聲波液位計、污泥濃度計 污泥貯池 超聲波液位計、污泥濃度計 出水渠 流量計（超聲波時差流量計）、 COD 測定儀 PLC1 站設計 PLC 1 站主要負責粗格柵、提升泵、細格柵、曝氣沉砂池等位置儀表的數(shù)據(jù)采集及設備控制。 與粗格柵關聯(lián)的設備螺旋壓榨機負責將粗格柵過濾出的懸浮物脫水、粉碎。螺旋壓榨機故障時，粗格柵停止運行。若水位下降到中低水位時則關一臺工作時間最長的提升泵，若水位持續(xù)降低，當?shù)降退粫r，則關另 一臺提升泵，當水位降至超低水位 時，停泵并報警。細格柵也要和螺旋壓榨機實現(xiàn)聯(lián)動，以保證設備安全。 曝氣沉砂池 為檢測污水的 pH 值和溫度，在曝氣池前安裝了 pH 十溫度計 P53+6028P0，其輸出 420mA 的模擬信號送入 PLC，再送到中控室監(jiān)視 [6]。砂粒進入帶式壓濾脫水機將大大損傷脫水機，并使濾布過度磨損。沉砂池內部有一臺橋式吸砂機、兩臺吸砂泵和一臺砂水分離器，其主要作用是將砂粒吸走，需要對其進行監(jiān)測和控制。 鼓風機給曝氣池鼓風，鼓風機由 PLC 根據(jù)時間控制啟停，自動輪換，運行時間均等。 OMRON CJ1M 介紹 本站的 PLC 采用 OMRON 公司 CJ1M 系列。 PLC 系統(tǒng)結構簡單、使用方便、程序編制方法簡單易學。它具有 20K 字的程序存貯器， 4096 個計數(shù)器， 4096 個定時器，定時范圍 。 CSIWOC211 16 點開關量輸出模塊，共 2 塊，地址 :。例如 1粗格柵正轉 (下降 )為開關量輸入， 1粗格柵反饋為開關量輸出， 1粗格柵前后液位差為模擬量輸入。鼓風機的手動控制由鼓風機現(xiàn)場控制柜完成，自動控制方式由 PLC 系統(tǒng)根據(jù)生化池溶解氧設定值及實際值，通過模糊 PID 算法實現(xiàn)自動鼓風控制。電機主回路控制圖如圖 41所示。在較短的一段時間之后， R2 在 R1 之后失電， 1KM1斷開，電機繼續(xù)由 1KM2供電，完成整個啟動過程。 同理可以 停止 2電機 和 3電機。 4)監(jiān)視、控制導葉和放空閥的開度。 在生化反應池中裝有氧化還原電位檢測儀、污泥濃度計、含氧量測定儀，以監(jiān)視氧化還原電位、污泥濃度、含氧量。有機污染物在活性污泥微生物作用下，沿生化池進行新陳代謝和降解，污泥混合物流入二沉池，在二沉池沉淀、分離，二沉池的澄清水排放。在二沉池的清水排放處安裝超聲波時差流量計用來檢測出水流量，送 PLC 及中控室監(jiān)視?？墒謩涌刂?:由現(xiàn)場電控柜來實現(xiàn)各泵的啟停 。液位開關完成下限停泵的保護。在污泥貯池中裝有超聲波 液位計并設液位開關，用以檢測污泥貯池液位，并完成下限停泵的保護。 2)電源模塊 選用 CJIWPA205R 電源模塊，給 CPU 供電。 CJ1WDA08C 8 通道模擬量輸出模塊， 共 1塊，地址 :20302037。具體詳見附錄四。 PLC 編程 編程軟件 PLC編程軟件采用歐姆龍公司的編程組態(tài)軟件 ，適用于 OMRON各系列的 PLC，它可完成用戶程序的建立、編輯、檢查、調試以及監(jiān)控，同時還具有完善的維護功能，使得程序的開發(fā)及系統(tǒng)的維護更為簡單、快捷。 打開 “ I0 表和單元設置” ，為 “主機架”的“ 00 空槽”選擇“通信適配器”CJIWEIN21，選擇單元號“ 6” ； 在 0108 槽位中插入八個 CJIWID211 單元。設置完成后，如圖 51 所示 圖 51 PLC1 硬件組態(tài) 程序設計 PLC 程序主要由段組成，它們存放在程序目錄下， CPU 中的程序就是具有特定功能和特定結構的段。 同理在 PLC3 中插入段生化反應池，污泥回流泵房，紫外線消毒部分，污泥 貯池脫水機房等。模擬量的輸出通過 PLC 編程后直接輸出。 圖 53 水位上升時提升泵控制流程圖 2)細格柵的控制 細格柵既可以按照時間控制也可按格柵前后液位差來控制。 液位差控制是根據(jù)柵前柵后的液位差來進行格柵電機的啟停控制，由上位機操作人員對格柵啟動和停機液位差值進行設置，可以隨意修改，但是液位差的啟動值必須大于停機值。畫面顯示各個模擬量的實時值和開關量的狀態(tài)。如果離開，則必須退出登錄狀態(tài)，以防止其他無權限人員的誤操作。 如下圖 55 所示。只有當設備處于自動狀態(tài)、用戶被授予權限且啟動和停止的條件滿足時，啟動和停止按鈕才有效。分別設置了曝氣沉砂池的上限位和下限位報警，當液位過高或者液位太低時，指示燈會顯示紅色。如圖 58所示。 在對話框中選擇你所要添加的設備 歐姆龍 CJ 系列 ， 然后 按照提示設置 好 PLC。 下面是以提升泵房液位的定義為例，如下圖 511 和圖512 所示。 圖 512 定義動畫連接 建立上位機的曲線、報表和報警系統(tǒng) (1)曲線設計 曲線包括歷史趨勢曲線和實時曲線，一般都是將模擬量添入趨勢曲線的顯示中，記錄其值的變化，以方便工程人員及時對工藝進行改進。 在工具箱中添加“實時曲線控件”，雙擊“實時曲線”，定義曲線“表達式” 、“線型” 和“顏色”。設置實時報表如圖 514所示，運行后顯示如圖 515 所示。設置完成后在系統(tǒng)運行時，點擊“工藝流程”菜單，就可以選擇要顯示的畫面。 else Log Off()，在系統(tǒng)畫面運行時，點擊按鈕，就會彈出登錄界面。 再在畫面中點擊系統(tǒng)管理按鈕，在命令語言中輸入 Edit