【正文】 自動控制系統(tǒng)過程包括：粗格柵系統(tǒng)、潛水泵系統(tǒng)、細格柵系統(tǒng)、 曝氣沉砂 系統(tǒng) 、污泥回流系統(tǒng)、 污泥脫水系統(tǒng) 。在對系統(tǒng)進行必要的檢查后，開始具體調(diào)試 。 （ 2） USS 通訊協(xié)議庫 編程之前一定要將 USS 協(xié)議庫添加進去，編程軟件默認安裝沒有 USS協(xié)議庫的。在污水的自動控制中，混凝劑投加、n i=0 U n=kpEn+ki∑ Ei+KdECn 西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （論文） 34 氯氣投加和曝氣環(huán)節(jié)由于過程的復雜性、 多變性、非線性和大滯后的特點，采用的 PID 控制算法難以實現(xiàn)準確和高效的控制。為了盡量減小偏差， 同時也為了加快系統(tǒng)的響應速度，縮短系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間，需要增大 kp值。氯氣投加自動控制系統(tǒng)如圖 411 所示 。由此可見，混合液中溶解氧濃度 (DO)是好氧反應中一個重要的控制參數(shù)。 BOD 的測定需費時 5天，且測定結(jié)果易受多種因素影響，誤差較大。 （ 1）自動過程開始首先啟動離心式脫水機，啟動定時。 西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （論文） 28 47曝氣沉砂系統(tǒng)工作流程圖 污泥回流系統(tǒng)程序主要控制污泥回流泵的運行和停止，其工作過程包括以下幾個方面。 （ 5）定時到后，若液面仍持續(xù)處于高位傳感器，則輸出報警信號。 （ 3） 2h 定時到，運行粗格柵機 20min，循環(huán)進行。 （ 6）啟動污泥回流系統(tǒng)。 圖 41模式選擇流程圖 手動模式 在手動模式下，可單獨調(diào)試每個設備的運行，如圖 52 所示。配用 2503 型 pH 電極，可用于離子強度較低、渾濁液體和膠體溶液的測量。選用 PH/溶解氧測量儀型號 :SA29MP525。金與鉑電極能克服 DME 遇到的某些困難，但在一些生物 介質(zhì)中就失效。/ 6176。 根據(jù)上述分析，選擇 Y2200L26E即可滿足要求。 主要性能有： 絕緣等級： F； 防護等級： IP54 或 IP55； 電壓： 380V或 415V； 頻率： 50Hz 或 60Hz； 冷卻方式： IC411。該 型變頻器，具有能源利用率高的特點，優(yōu)化了部分結(jié)構與功能，便于工作人員進行操作，實現(xiàn)功能強。 在變頻器正常工作情況下，即 kf＝ km1 時的機械特性如圖 310 所示。 （ 2） 變頻調(diào)速的原理 異步電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由定子主磁通和轉(zhuǎn)子電流相互作用產(chǎn)生。因此變頻的同時也要變壓，常用 VVVF表示。電壓型變頻器主回路由相控整流器，中間直流環(huán)節(jié)和逆變器三個部分組成。強適應性： “ TH” 防護處理，可以在濕熱的環(huán)境中使用。 數(shù)字量輸入部分 表 34 數(shù)字輸入量地址分配 輸入地址 輸入設備 輸入地址 輸入設備 急停 手動刮泥機啟動 手動方式 手動污泥回流泵啟動 自動方式 手動分離式脫水機啟動 自動啟動確認 手動污泥泵啟動 手動粗格柵機啟動 手動轉(zhuǎn)碟曝氣機加速 手動清污機啟動 手動轉(zhuǎn)碟曝氣機減少 手動潛水泵啟動 粗格柵液位差計 手動細格柵機啟動 細格柵液位差計 西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （論文） 15 手動分離機啟動 進水泵房液面高位傳感器 手動轉(zhuǎn)碟曝氣機工頻啟動 進水泵房液面低位 傳感器 手動轉(zhuǎn)碟曝氣機變頻 啟動 污泥回流泵液面高位傳感器 手動潛水攪拌機啟動 污泥回流泵液面低位傳感器 數(shù)字量輸出部分 表 35數(shù)字輸出量地址分配 輸出地址 輸出設備 輸出地址 輸出設備 粗格柵機接觸器 潛水攪拌機接觸器 清污機接觸器 刮泥機接觸器 潛水泵接觸器 污泥回流泵接觸器 細格柵機接觸器 離心式脫水機接觸器 分離機接觸器 潛水泵報警 轉(zhuǎn)碟曝氣機工頻接觸器 污泥回流泵報警 轉(zhuǎn)碟曝氣機變頻接觸器 模擬量輸入部分 由于需要采集一個溶氧儀所反饋的數(shù)據(jù)，因此擴展了一個模擬量輸入輸出模塊，具體 I/O 分配，如下表 36 所示 。由于 工業(yè)污水處理 電氣控制系統(tǒng)涉及較多的輸入輸出端口，其控制過程相對復雜，因此采用 CPU226 作為該控制系統(tǒng)的主機。 (5）轉(zhuǎn)碟曝氣機根據(jù)溶解氧儀反饋的模擬量經(jīng) PLC 運算后進行控制，同時控制分離機的運行與停止。電氣控制柜是電氣控制的核心設備，主 要包括變頻器、各類傳感器的輸入信號、 PLC 及其擴展模塊等。離心式脫水機主要有聚合物泵、污泥機和切割機構成，以上設備按照順序控制的方式啟 動，依次啟動聚合物泵、污泥機和切割機，完成對污泥的脫水處理。潛水攪 拌機的作用是推進水流，同時使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈的攪拌狀態(tài)，使他們充分混合接觸。進水泵房中的潛水泵運行及停止是通過安裝在泵房內(nèi)的液位傳感器來決定的，當液位較低時只啟動一臺潛水泵，當液位 較高時啟動兩臺潛水泵，若液位持續(xù)升高時，則輸出報警以示意有故障發(fā)生。 （ 1）數(shù)字量輸出。 （ 3）液位 高低輸入檢測。與各類人機界面的通信可完成 PLC 控制系統(tǒng)的監(jiān)視，同時使用戶可通過操作界面功能控制 PLC 系統(tǒng)。 PLC 是可編程邏輯控制器的簡稱，用它作為處理系統(tǒng)的控制器，實現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能要求，也可利用計算機作為其上位機，通過網(wǎng)絡連接 PLC，對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，其特點如下 ： 編程方便，開發(fā)周期短，維護容易。軟硬件資源豐富，可適應各種要求。經(jīng)處理的污水進入沉淀池中，在刮泥機的作用下進行物理沉淀，為了加強沉淀效果，同時加入混凝劑和絮凝劑利用高分子助凝劑的強烈吸附架橋作用更加容易沉降。 SBR法與傳統(tǒng)的水處理工藝的最大區(qū)別在于它是以時間順序來分割流程各單元，以時間分割操作代替空間分割操作，非穩(wěn)態(tài)生化反應代替生化反應，靜置理想沉淀代替動態(tài)沉淀等。尤其在采用污泥消化和沼氣利用工藝時，優(yōu)勢最為明顯。 其工藝流程圖如圖 。 A/O法是一種缺氧 好氧生物 工業(yè)污水處理 工藝。常用的 工業(yè)污水處理 工藝有以下幾種。能較精確地描述污水的生化需氧量，但其測定的時間太長，需20天。這些污水除含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、動植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗滌劑等物質(zhì)外，還含有細菌、病毒等使人致病的微生物。我國是一個嚴重缺水的國家，雖然我國年平均水資源總最為 28000 億 m2，居世界第 6 位，人均水資源量為 2220m2，居世界第 110 位，已經(jīng)被聯(lián)合國列為世界上 13 個缺水國家之一。在這種形勢下 工業(yè)污水處理 自動化控制系統(tǒng)無疑是一個具有巨大的社會效益 、 環(huán)境效益及經(jīng)濟效益的研究課題?，F(xiàn)階段，我國 工業(yè)污水處理 的工作重點已經(jīng)從 工藝技術的研究轉(zhuǎn)移到具體項目的實施。在工廠的 工業(yè)污水處理 過程中，污水來源的不穩(wěn)定以及工廠中各種污水的成分的復雜性，對 工業(yè)污水處理 的工藝和控制方式提出了非常高的要求。耗水量高、重復利用率低、污染嚴重是我國工業(yè)系統(tǒng)水資源利用的突出問題。而且我國水資源時空分布極不均衡，全國500 多個城市缺水，其中多個嚴重缺水，北方地區(qū)缺水現(xiàn)象尤其嚴重，人均擁有淡水量僅有 240 噸。 本文介紹了 工廠 污水處理的基本工藝和流程，并通過研究設計一套 基于 PLC控制的污水處理系統(tǒng)。文章首先介紹了 基于 PLC 污水處理 控制系統(tǒng)的 工藝及相關流程，控制系統(tǒng) 硬件結(jié)構 及設計 、工作原理以及設計 PLC 控制系統(tǒng)的基本原則和步驟，來說明 PLC 在污水處理過程中的應用。令人擔憂的是淡水總量日益減少，用水成本不斷升高，淡水的浪費非常嚴重。嚴重的環(huán)境污染使有限的水資源日益減少、水質(zhì)日益惡化，無疑是“雪上加霜”。 工業(yè)污水處理 的國內(nèi)外現(xiàn)狀 我國 工業(yè)污水處理 技術從“七五”國家科技攻關開始逐步進行研究。 國際上，大規(guī)模的水污染治理是在第二次世界大戰(zhàn)后，隨著 50年代經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展帶來的 60 年代日益嚴重性的環(huán)境污染而展開的。 對于環(huán)境保護問題，國務院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須達到排放 標 。目前我國約 300個城市缺水，其中嚴重缺水城市有 5O 個。經(jīng)處理后的污水，最后出路有三種 ： ① 排放水體； ② 灌溉田地； ③ 重復使用 ?？紤]到好氧分解速率一般在開始的幾天最快，在 20℃溫度下，污水五日生化需氧量 (BOD5)，約占 BOD20的 70%～ 80%，因此把 BOD5作為衡量污染水的有機物濃度指標。 西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （論文） 5 （ 1） 傳統(tǒng)活性污泥法。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。 圖 23 A2/O法工藝流程圖 （ 4） A/B 法。但是， AB 法污泥產(chǎn)量較大， A段污泥有機物含量極高，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用。整個過程對于單個操作單元而言是間歇進行的，但是通過多個單元組合調(diào)度后又是連續(xù)的，在運行上實現(xiàn)了有序和間 歇操作相結(jié)合 。污水經(jīng)沉淀池處理最后到達脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機作用下進行脫水處理后排出清水。實時性好，響應快。通用性強，使用方便。由于 PLC 的 CPU 強大的網(wǎng)絡通信能力，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)其遠程監(jiān)控。檢測進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，以及投入運行的潛水泵的數(shù)量?？刂聘黝愒O備的啟動和停止，包括：格柵機啟停、清污機啟停、潛水泵啟停、潛水攪拌器啟停、污泥回流泵等設備。 (2） 除砂系統(tǒng)。使活性污泥的生化反應更加充分，這樣才能最大程度地分解污水中的有害成分。 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。 西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （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，以及相關模擬量的輸入，完成相關設備的運行、停止和調(diào)速控制。 (6）污泥回流泵的運行與停止根據(jù)液面的高低進行控制。 CPU226 在 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)中使用的數(shù)字量輸入點和輸出點都比較多，因此除了 PLC 主機自帶的 I/O 外，還需要擴展一定數(shù)量的 I/O 擴展模塊。 表 36 模擬量輸入地址分配 輸入地址 輸入設備 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行數(shù)據(jù)處理，然后，通過模擬輸出口對變頻器進行控制，進行控制其他設備的運行，如下表 37 所示 。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。 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進行變頻調(diào)速。 VVVF 實施的基本方法包括：脈幅調(diào) 制 (PAM)和脈寬調(diào)制 (PWM)。異步電動機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。 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，電動機的帶負載能力也隨之下降。 它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。 Y2 系列電動機有兩種設計，一種是適用于一 般機械配套和出口需要，在輕載時有較高效率，在實際運行中有較佳節(jié)能效果，且具有較高堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，此設計稱為 Y2Y 系列。 對格柵機的清污機進行控制 ， 需要監(jiān)測格柵機兩側(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。 （全角） ， 工作頻率： 13KHz~40KHz（因型號規(guī)格而不同） ， 信號輸出： RS48 Modbus、標準的 420mA 電流信號和多路開關量輸出 。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。測量范圍： pH：（ ~） pH mV：177?？稍O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。在此模式下，可以通過按鈕對格柵機、清污機、轉(zhuǎn)碟曝氣機、刮泥機，以及各類泵進行控制，對于轉(zhuǎn)碟曝氣機的控制，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。 （ 7）啟動污泥脫水系統(tǒng)。 （ 4）同時檢查液面差，若超過設定值則啟動清污機。 潛水泵工作流程圖如圖 45 所示 。 （ 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。 （ 2）定時到，啟動聚合物泵，啟動定時。 COD 的檢測比較精確，但方法繁瑣，耗時約 2小時。如果控制曝氣設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)。 圖 411氯氣投加自控原理圖 西南科技大學應用型自學考試畢業(yè)設計 （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，