【正文】 世界環(huán)保組織的工作日程。常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院第2章 工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)總體介紹城市污水、生活污水、生產(chǎn)污水或經(jīng)過工業(yè)企業(yè)局部處理后的生產(chǎn)污水，往往都排入排水系統(tǒng)。雖然BOD20。目前，工業(yè)污水處理的方法一般以生物處理法為主，輔以物理處理法和化學(xué)處理法。A/O法是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種工業(yè)污水處理工藝，其中A代表Anoxic（缺氧的），O代表Oxic（好氧的）。因此，在對除磷脫氮有特別要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般首選A2/O工藝。尤其在采用污泥消化和沼氣利用工藝時，優(yōu)勢最為明顯。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(yīng)代替生化反應(yīng)，靜置理想沉淀代替動態(tài)沉淀等。經(jīng)處理的污水進(jìn)入沉淀池中，在刮泥機的作用下進(jìn)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。軟硬件資源豐富，可適應(yīng)各種要求。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(luò)連接PLC，對生產(chǎn)過程進(jìn)行實時監(jiān)控，其特點如下：編程方便，開發(fā)周期短，維護(hù)容易。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)。（3）液位高低輸入檢測。（1）數(shù)字量輸出。進(jìn)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(dāng)液位較低時只啟動一臺潛水泵，當(dāng)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。潛水?dāng)嚢铏C的作用是推進(jìn)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。離心式脫水機主要有聚合物泵、污泥機和切割機構(gòu)成，以上設(shè)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。電氣控制柜是電氣控制的核心設(shè)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。 (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(jìn)行控制，同時控制分離機的運行與停止。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(fù)雜，因此采用CPU226作為該控制系統(tǒng)的主機。表34 數(shù)字輸入量地址分配輸入地址輸入設(shè)備輸入地址輸入設(shè)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(rèn)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(xì)格柵機啟動細(xì)格柵液位差計手動分離機啟動進(jìn)水泵房液面高位傳感器手動轉(zhuǎn)碟曝氣機工頻啟動進(jìn)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?dāng)嚢铏C啟動污泥回流泵液面低位傳感器表35數(shù)字輸出量地址分配輸出地址輸出設(shè)備輸出地址輸出設(shè)備粗格柵機接觸器潛水?dāng)嚢铏C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(xì)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。強適應(yīng)性：“TH”防護(hù)處理，可以在濕熱的環(huán)境中使用。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。因此變頻的同時也要變壓，常用VVVF表示。（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。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。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(gòu)與功能，便于工作人員進(jìn)行操作，實現(xiàn)功能強。主要性能有：絕緣等級：F；防護(hù)等級：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:SA29MP525。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。圖41模式選擇流程圖 在手動模式下，可單獨調(diào)試每個設(shè)備的運行，如圖52所示。（6）啟動污泥回流系統(tǒng)。（3）2h定時到，運行粗格柵機20min，循環(huán)進(jìn)行。（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。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。（1）自動過程開始首先啟動離心式脫水機，啟動定時。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。由此可見，混合液中溶解氧濃度(DO)是好氧反應(yīng)中一個重要的控制參數(shù)。氯氣投加自動控制系統(tǒng)如圖411所示。為了盡量減小偏差，同時也為了加快系統(tǒng)的響應(yīng)速度，縮短系統(tǒng)的調(diào)節(jié)時間，需要增大kp值。在污水的自動控制中，混凝劑投加、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，采用的PID控制算法難以實現(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。在對系統(tǒng)進(jìn)行必要的檢查后，開始具體調(diào)試。自動控制系統(tǒng)過程包括：粗格柵系統(tǒng)、潛水泵系統(tǒng)、細(xì)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)。③定時到后，若仍低于最低位傳感器，則停止?jié)撍眠\行，否則潛水泵繼續(xù)運行。⑤定時到，若液面仍處于最高位傳感器時，輸出報警信號。在這個過程中，使我學(xué)到了很多知識，積累了許多寶貴的經(jīng)驗，鍛煉了自己的獨立思考能力和實踐動手能力。調(diào)試時，可根據(jù)功能模塊分類分別調(diào)試，最后進(jìn)行總體調(diào)試。軟件方面主要問題在于程序編寫完畢后，需要首先在電腦上對程序進(jìn)行軟件仿真，主要檢查是否存在各種錯誤，可利用西門子公司配套的仿真軟件。本文詳細(xì)闡述了工業(yè)污水處理工藝流程、控制系統(tǒng)總體方案以及具體的軟硬件實現(xiàn)。③若液面處于最高位和最低位之間，啟動污泥回流泵。而進(jìn)水泵房中的潛水泵根據(jù)液面高低進(jìn)行運行、停止及運行數(shù)量的控制：①潛水泵系統(tǒng)啟動首先開始啟動潛水泵。啟動電源后按下手動或自動模式選擇按鈕，當(dāng)在手動模式時，可通過各控制按鈕實現(xiàn)對工業(yè)污水處理系統(tǒng)中各電機的控制運行同時相應(yīng)的指示燈亮。按照系統(tǒng)設(shè)計要求將各硬件接線接好。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個子程序、3個中斷程序和8條指令來支持USS協(xié)議。但是，同時又會使系統(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：ni=0U n=kpEn+ki∑Ei+KdECn （）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，其過渡過程和純滯后時間均較長，并且系統(tǒng)的干擾因素較多，對這樣一個系統(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)鼓清污機運行。（3）定時到后，若仍低于最低位傳感器，則停止?jié)撍眠\行，否則潛水泵繼續(xù)運行。（1）自動過程開始啟動粗格柵機，定時20min。（4）啟動細(xì)格柵系統(tǒng)。 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，控制過程可以分為手動控制功能和自動運行功能。 ℃，自動溫度補償：pH：（0~100）℃ 溶解氧：（0~45）℃，其他參數(shù)：數(shù)據(jù)儲存：900組，通訊接口：RS232，電源：DC9V/300mA。對結(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時的，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。電動機符合JB/ Y2系列(1P54)三相異步電動機（機座號80～280）技術(shù)條件。在此控制系統(tǒng)中，需要對變頻器進(jìn)行通信控制，因此需先對變頻器的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，主要對一下幾個參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如表311所示。該系統(tǒng)選用的變頻器是西門子MM430變頻器，具有多個繼電器輸出，具有多個模擬量輸出（0~20 mA），2 個模擬輸入：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，電動機的額定相電壓和頻率為UN和fN，則有：＝ （）＝ （）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。φm增加將導(dǎo)致鐵芯的飽和，進(jìn)而引起勵磁電流波形的畸變，這是不希望的結(jié)果，因此希望φm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。其特點有：高標(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的輸出驅(qū)動能力，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MM3變頻運行的。(3）根據(jù)反饋回來的液位差狀態(tài)控制清污機的運行與停止。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)碟曝氣機和潛水?dāng)嚢铏C，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和清污機組成，進(jìn)水泵房主要有兩臺潛水泵組成。當(dāng)溶解氧值偏低時，降低了微生物分解的效果，延長了處理時間，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致處理失效，因此需要增加曝氣機轉(zhuǎn)速以增加供氧量；當(dāng)溶解氧值偏高時，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， 并且實現(xiàn)自動化的控制過程，采用PLC作為核心控制器是個較好的方案。通信協(xié)議公開，不同產(chǎn)品可互連。實現(xiàn)了真正的分散控制，使系統(tǒng)的危險性分散，可靠性提高。同時在該系統(tǒng)中設(shè)置有溶解氧儀超聲波檢測器，通過它對污水中的含氧量進(jìn)行檢測，根據(jù)其反饋到PLC的值來控制曝氣機變頻器的運行，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。A2/O是一種厭氧—缺氧—好氧工業(yè)污水處理工藝。該工藝的缺點有：普通曝氣池占地多，建設(shè)投資大，滿足國家標(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。工業(yè)污水處理的方法主要有物理、化學(xué)、物理化學(xué)，以及生物等幾種。好氧有機污染物的性質(zhì)穩(wěn)定，在微生物的作用下，借助微生物的新陳代謝功能而降解為無機物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無機物。因此建設(shè)符合我國國情的污水廠自動控制系統(tǒng)對降低工業(yè)污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會和和諧社會、保持我國經(jīng)濟高速發(fā)展具有重要意義。因此，有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計量自控檢測儀表使用、PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)，將為當(dāng)前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。現(xiàn)在，這些國家的工業(yè)污水處理水平又有了進(jìn)一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設(shè)施，對水體質(zhì)量改善和水環(huán)境保護(hù)起了重大的作用。污水廠污泥處置問題在“九五”科技攻關(guān)中受到重視，并配套開發(fā)成套的污泥處理。眾多跡象表面，水資源的短缺無疑將成為制約經(jīng)濟持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的瓶頸，因此世界各國越來越重視水處理和水的再利用，通過各種技術(shù)進(jìn)一步提高供水質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益。隨著社會的發(fā)展，水資源已經(jīng)成為影響工業(yè)發(fā)展的重要因素，現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)工藝和設(shè)備對水質(zhì)要求越來越高。s sewage treatment automatic control system is relatively backward, sewage treatment cost remains high, sewage plant emissions of treated sewage water quality is not stable, so how to establish an effective automatic control system, optimizing operation effect, to reduce the operation cost, has the important meaning.This paper introduces the basic technology of sewage treatment plant and process, and through the research design based o