【正文】 等級(jí)： IP54 或 IP55； 電壓： 380V或 415V； 頻率： 50Hz 或 60Hz； 冷卻方式： IC411。 根據(jù)上述分析，選擇 Y2200L26E即可滿足要求。/ 6176。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。選用 PH/溶解氧測量儀型號(hào) :SA29MP525。配用 2503 型 pH 電極，可用于離子強(qiáng)度較低、渾濁液體和膠體溶液的測量。 圖 41模式選擇流程圖 手動(dòng)模式 在手動(dòng)模式下，可單獨(dú)調(diào)試每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行，如圖 52 所示。 （ 6）啟動(dòng)污泥回流系統(tǒng)。 （ 3） 2h 定時(shí)到，運(yùn)行粗格柵機(jī) 20min，循環(huán)進(jìn)行。 （ 5）定時(shí)到后，若液面仍持續(xù)處于高位傳感器，則輸出報(bào)警信號(hào)。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （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(yùn)行和停止，其工作過程包括以下幾個(gè)方面。 （ 1）自動(dòng)過程開始首先啟動(dòng)離心式脫水機(jī)，啟動(dòng)定時(shí)。 BOD 的測定需費(fèi)時(shí) 5天，且測定結(jié)果易受多種因素影響，誤差較大。由此可見，混合液中溶解氧濃度 (DO)是好氧反應(yīng)中一個(gè)重要的控制參數(shù)。氯氣投加自動(dòng)控制系統(tǒng)如圖 411 所示 。為了盡量減小偏差， 同時(shí)也為了加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，縮短系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時(shí)間，需要增大 kp值。在污水的自動(dòng)控制中，混凝劑投加、n i=0 U n=kpEn+ki∑ Ei+KdECn 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 34 氯氣投加和曝氣環(huán)節(jié)由于過程的復(fù)雜性、 多變性、非線性和大滯后的特點(diǎn)，采用的 PID 控制算法難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確和高效的控制。 （ 2） USS 通訊協(xié)議庫 編程之前一定要將 USS 協(xié)議庫添加進(jìn)去，編程軟件默認(rèn)安裝沒有 USS協(xié)議庫的。 USS 協(xié)議指令在STEP7— MICRO/WIN32指令樹的庫文件夾中， STEP7— MICRO/WIN32指令庫提供 14個(gè)子程序、 3個(gè)中斷程序和 8條指令來支持 USS協(xié)議。但是，同時(shí)又會(huì)使系統(tǒng)容易受到高頻干擾的影響。 常規(guī)的 PID 控制器的描述如式 （ ） 所示 ： （ ） 其中各參數(shù)代表的意義是： Un：控制器的輸出 En：控制器偏差輸入 ECn：系統(tǒng)誤差變化率 kp：比例增益 ki：積分增益 kd：微分增益 比例增益 kp使控制器的輸入輸出成一一對(duì)應(yīng)比例關(guān)系。 氯氣投加系統(tǒng)具有大慣性、大滯后的特點(diǎn)，其過渡過程和純滯后時(shí)間均較長，并且系統(tǒng)的干擾因素較多，對(duì)這樣一個(gè)系統(tǒng)，使用一般的 PID 調(diào)節(jié)很難滿足控制要求。為了 使微生物的活動(dòng)最佳化，應(yīng)該使供氧量與消耗的氧量相等，或稍大一些。 BOD 是指在有氧條件下，降解有機(jī)物所需的氧量。 污泥回流系統(tǒng)工作流程圖如圖 48所示 。 （ 5）液面差低于設(shè)定值，停止轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)運(yùn)行。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 26 （ 3）定時(shí)到后，若仍低于最低位傳感器，則停止?jié)撍眠\(yùn)行，否則潛水泵繼續(xù)運(yùn)行。 （ 1）自動(dòng)過程開始啟動(dòng)粗格柵機(jī)，定時(shí) 20min。 （ 4）啟動(dòng)細(xì)格柵系統(tǒng)。 總體流程設(shè)計(jì) 根據(jù) 系統(tǒng)的控制要求，控制過程可以分為手動(dòng)控制功能和自動(dòng)運(yùn)行功能。 ℃，自動(dòng)溫度補(bǔ)償： pH：（ 0~100）℃ 溶解氧：（ 0~45）℃ ， 其他參數(shù)：數(shù)據(jù)儲(chǔ)存： 900組 ， 通訊接口： RS232， 電源： DC9V/300mA。對(duì)結(jié)構(gòu)和透氧膜確定的傳感器而言，在一定溫度下，氧傳感器的電流只與試樣中的氧分壓成正比 。用傳統(tǒng)的化學(xué)方法（如碘量滴定法）測定溶解液中的溶解氧是很費(fèi)時(shí)的，且成本很高，不能連續(xù)測量，而用滴汞電極（ DME）的極譜分析最為簡單。 工作溫度： 20~60℃ ， 工作電壓： AC220V 或 DC24V， 工作壓力：常壓 ， 差值精度： 177。電動(dòng)機(jī)符合 JB/ Y2 系列 (1P54)三相異步電動(dòng)機(jī)（機(jī)座號(hào) 80～ 280）技術(shù)條件。在此控制系統(tǒng)中， 需要對(duì)變頻器進(jìn)行通信控制，因此需先對(duì)變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要對(duì)一下幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如表 311 所示。 （ ）） ] 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 20 變頻器選型 該系統(tǒng)選用的變頻器是西門子 MM430 變頻器， 具有多個(gè)繼電器輸出 ， 具有多個(gè)模擬量輸出（ 0~20 mA） ， 2 個(gè)模擬輸入： AIN1： 0~10 V， 0~20 mA 和 – 10 至+10 V； AIN2： 0~10 V， 0~20 mA， 6 個(gè)帶隔離的數(shù)字輸入，并可切換為 NPN/PNP 接線 。 設(shè)變頻后的頻率為 fx，電壓為 Ux，電 動(dòng)機(jī)的額定相電壓和頻率為 UN和 fN，則有： xf ＝ fk Nf （ ） xU ＝ uk NU （ ） 其中 kf為頻率可調(diào)比， ku為電壓可調(diào)比。 PWM 只需控制逆變電路便可實(shí)現(xiàn)，與 PAM 相比電路簡化了許多，因此在變頻調(diào)速中比較常用。φ m增加將導(dǎo)致鐵芯的飽和，進(jìn)而引起勵(lì)磁電流波形的畸變，這是不希望的結(jié)果，因此希望φ m 可以保持基本不變。變頻器的輸入端接至頻率固定的三相交流電，輸出端輸出的是頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)的三相交流電。其特點(diǎn)有： 高標(biāo)準(zhǔn)：符合 IEC6094741和 標(biāo)準(zhǔn)。西門子公司專門為 S7— 200系列 PLC配置了模擬量輸入輸出模塊 EM235，該模塊具有較高的分辨率和較強(qiáng)的輸出驅(qū)動(dòng)能力，可滿足控制系統(tǒng)的功能要求。選用的 MM430 變頻器是用來控制電機(jī) M M3變頻運(yùn)行的。 (3）根據(jù)反饋回來的液位差狀態(tài)控制清污機(jī)的運(yùn)行與停止。顯示面板由于要顯示較多的數(shù)據(jù)，因此一般采用觸摸屏或者人機(jī)界面 。 (5）污泥脫水環(huán)節(jié)。氧化溝系統(tǒng)由氧化溝和污泥回流系統(tǒng)構(gòu)成，氧化溝是 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，因此控制量較多，控制過程叫復(fù)雜，包括轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)和潛水?dāng)嚢铏C(jī)，污水回流系統(tǒng)主要有污泥回流泵構(gòu)成。進(jìn)水系統(tǒng)主要有進(jìn)水管道和進(jìn)水泵房組成，進(jìn)水管道主要由粗格柵機(jī)和清污機(jī)組成，進(jìn)水泵房主要有兩臺(tái)潛水泵組成。當(dāng)溶解氧值偏低時(shí)，降低了微生物分解的效果，延長了處理時(shí)間，嚴(yán)重時(shí)甚至 導(dǎo)致處理失效，因此需要增加曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速以增加供氧量；當(dāng)溶解氧值偏高時(shí)，導(dǎo)致微生物過氧化，降低了其活性，也不利于處理，因此減小曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速以減少供氧量，最終使污水中的溶解氧保持在一定的范圍內(nèi)。 （ 2） 液位差輸入檢測。為實(shí)現(xiàn) 工業(yè)污水處理 技術(shù)的簡易、高效、低能耗的功能， 并且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制過程，采用 PLC 作為核心控制器是個(gè)較好的方案。通信協(xié)議公開，不同產(chǎn)品可互連。實(shí)現(xiàn)了真正的分散控制，使系統(tǒng)的危險(xiǎn)性分散，可靠性提高。同時(shí)在該系統(tǒng)中設(shè) 置有溶解氧儀超聲波檢測器，通過它對(duì) 污 水中 的 含氧量 進(jìn)行 檢測 ，根據(jù)其反饋到 PLC 的值來控制曝氣機(jī)變頻器的運(yùn)行，改變污水中溶解氧的含量。 SBR 法 是歇式活性污泥法的簡稱，是一種按照一定的時(shí)間順序間歇式操作的污水生物處理技術(shù)，也是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥工業(yè)污水處理 技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。 B 段起到出水把關(guān)作用，處理穩(wěn)定性較好 。 A2O 法的除磷脫氮效果非常好，非常適合用于對(duì)除磷脫氮 有要求的 工業(yè)污水處理 。 （ 2） A/O 法。這些方法根據(jù)實(shí)際情況，可以單一使用，也可以針對(duì)不同的污水混合使用。有機(jī)物的種類很多，其共性是在微生物的作用下被降解時(shí) ，都要消耗水中的溶解氧，所以在工程實(shí)際中，采用以下的幾個(gè)綜合污染指標(biāo)來表述 ： 生物化學(xué)需氧量或生化需氧量 （ Biochemical Oxygen Demand, BOD） mg/L、 化學(xué)需氧量 (Chemical Oxygen Demand, COD) mg/L、 總有機(jī)碳 (Total Organic Carbon) mg/L、 總需氧量 (Total Oxygen Demand) mg/L。 課題主要 設(shè)計(jì)的 內(nèi)容 本課題 主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容是 工業(yè)工業(yè)污水處理 工藝及 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的組成和 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ,主要由以下內(nèi)容組成： （ 1）介紹了 工業(yè)污水處理 的基本內(nèi)容，包括 工業(yè)污水處理 的發(fā)展 現(xiàn)狀以及工業(yè)污水處理 的工藝流程； （ 2）介紹了 PLC 的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并對(duì) 工業(yè)污 水處理 控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析； （ 3） 具體分析設(shè)計(jì) 工業(yè)污水處理 的硬件系統(tǒng)； （ 4）具體分析設(shè)計(jì) 工業(yè)污水處理 的軟件系統(tǒng) ； （ 5） 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行 。 西南科技大學(xué) 應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 研究目的和意義 世界任何國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，都會(huì)推進(jìn)社會(huì)進(jìn)步、促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，使人民生活得到進(jìn)一步改善，但是也隨之帶來不同程度的 環(huán)境污染，污水也是造成環(huán)境污染的來源之一。 課題的背景 未來 10年，中國 工業(yè)污水處理 項(xiàng)目工程建設(shè)投資將超過 2500 億元，其中 工業(yè)污水處理 設(shè)備投入約 300 億元。經(jīng)過“七五 ” 、 “八五”和“九五”期間的努力，我國在 工業(yè)污水處理 技術(shù)方面取得了較大的成就。并且 工業(yè)污水處理 過程中，經(jīng)過厭氧和好氧處理，污水中的熱量、沼氣等再生能源可以為工業(yè)生產(chǎn)提供二次能源，真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。但是我國工業(yè)用水耗費(fèi)高，重復(fù)利用水少，中水使用率不高，有關(guān)資料顯示，我國的工業(yè)用水重復(fù)利用率平均為 40%~50%。然而，水資源是有限的。中國污水處理自控系統(tǒng)相對(duì)落后，污水處理成本居高不下，污水廠排放的處理過的污水的水質(zhì)不穩(wěn)定，所以如何建立有效的自控系統(tǒng)，優(yōu)化運(yùn)行效果，減少運(yùn)行費(fèi)用，具有 重 要意義。先根據(jù)污水處理要求設(shè)計(jì)了設(shè)備的電器控制與自動(dòng)控制線路，主要包括設(shè)備的啟停、狀態(tài)信號(hào)故障信號(hào)、和信號(hào)采集等，最后按照工藝要求設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)，其中包括 PLC的選型、系統(tǒng)資源配置以及按照污水處理工藝編制 PLC 程序。令人擔(dān)憂的是淡水總量日益減少，用水成本不斷升高，淡水的浪費(fèi)非常嚴(yán)重。嚴(yán)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(shù)從“七五”國家科技攻關(guān)開始逐步進(jìn)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(jì)的蓬勃發(fā)展帶來的 60 年代日益嚴(yán)重性的環(huán)境污染而展開的。 對(duì)于環(huán)境保護(hù)問題，國務(wù) 院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須達(dá)到排放標(biāo) 。目前我國約 300個(gè)城市缺水，其中嚴(yán)重缺水城市有 5O 個(gè)。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(fù)使用 。考慮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(jī)物濃度指標(biāo)。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （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(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。 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(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。整個(gè)過程對(duì)于單個(gè)操作單元而言是間歇進(jìn)行的，但是通過多個(gè)單元組合調(diào) 度后又是連續(xù)的，在運(yùn)行上實(shí)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(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。實(shí)時(shí)性好，響應(yīng)快。通用性強(qiáng)，使用方便。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(shí)現(xiàn)其遠(yuǎn)程監(jiān)控。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(dòng)和停止，以及投入運(yùn)行的潛水泵的數(shù)量?？刂聘黝愒O(shè)備的啟動(dòng)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！⑽勰嗷亓鞅玫仍O(shè)備。 (2） 除砂系統(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。 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(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計(jì) （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。 (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。 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。 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(duì)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 。寬電壓：線圈控制電壓在 70%120%Uc 之間波