【正文】 清水排出 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 6 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用。整個過程對于單個操作單元而言是間歇進(jìn)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(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。 利用 PLC 作為控制器的工業(yè)污水處理系統(tǒng)主要涉及兩個方面：一是信號輸入；二是控制輸出信號。 （ 4）含氧量 輸入檢測。 （ 2）模擬量輸出通過 PLC 中 PID 運算后的數(shù)據(jù)，通過其功能模塊輸出控制信號，該控制信號輸入到變頻器的控制端子上，改變變頻器的輸出頻率，從而控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速，最后達(dá)到控制污水中含氧量的要求。除砂系統(tǒng)主要由細(xì)格柵系統(tǒng)和沉砂池組成，細(xì)格 柵系統(tǒng)是由細(xì)格柵機(jī)和轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)組成，沉砂池的主要設(shè)備是分離機(jī)。污水回流系統(tǒng)的污泥回流泵將剩余的污泥及使用過的污泥進(jìn)行處理，該設(shè)備的運行與停止主要根據(jù)泵房內(nèi)液位傳感器的狀態(tài)，當(dāng)液位低于某個值時停止回流泵的運行；當(dāng)液位持續(xù)高于某個高位時，回流泵停止運行同時輸出報警信號；液位處于正常狀態(tài)時，回流泵正常運行。由于在該系統(tǒng)中需要檢測較多的數(shù)字輸入量，并且還要檢測模擬量的輸入，根據(jù)設(shè)定的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號，因此系統(tǒng)的控制邏輯與時序就需要嚴(yán)格照檢測信號的輸入進(jìn)行控制。 32 電氣控制系統(tǒng)框圖 工作過程 在手動狀態(tài)下，各類設(shè)備的控制是根據(jù)操作面板上的按鈕輸入來控制，無邏輯控制，即可不根據(jù)傳感器的狀態(tài)進(jìn)行控制。 (7）在污泥脫水系統(tǒng)中，離心式脫水機(jī)的啟動采用順序控制方式，依次啟動其設(shè)備。在此采用EM223 輸入 /輸出混合擴(kuò)展模塊。 表 37 模擬量輸出地址分配 輸出地址 輸出設(shè)備 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 16 AQW0 經(jīng) PID 運算輸出 根據(jù)控制系統(tǒng)的功能要求，設(shè)計出工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)的硬件連 線圖如圖38 所示，此控制面板上的手動控制部分主要在調(diào)試系統(tǒng)時使用，調(diào)試完成后基本處于閑置狀態(tài)。 圖 42 手動操作模式流程圖 自動模式 處于自動方式時，系統(tǒng)上電后，按下自動啟動確認(rèn)后系統(tǒng)運行，系統(tǒng)開始工作，其工作過程包括以下幾個方面。 以上工作過程并不是順序控制方式，而是按照 PLC 檢測到傳感器狀態(tài)進(jìn)行啟動如圖 43所示。所以有必要找出簡單、可行的控制參數(shù)。投加量少了，達(dá)不到殺菌消毒效果；投加量多了雖殺菌效果得到了保證，但水將呈氯臭味難以飲用，此外管道腐蝕將加劇，生產(chǎn)成本也上升。由于混凝過程的復(fù)雜性和多變性，混凝投藥的自動控制一直受到控制行業(yè)和污水行業(yè)專家的普遍關(guān)注。尤其在系統(tǒng)出現(xiàn)大偏差階段時，積分往往使得系統(tǒng)的響應(yīng)出現(xiàn)過大的超調(diào)，從而使調(diào)節(jié)時間變長。另外，還有一種廣播通訊方式，主站可以同時給所有從站發(fā)送報文，從站在接收到報文并做出相應(yīng)的響應(yīng)后可不回送報文。 Active 指示哪個驅(qū)動激活，有些驅(qū)動 只支持地址 0到 30。在該控制程序中，需要根據(jù)外界條件來控制清機(jī)，潛水泵，以及污泥回流泵的啟停，因此需要按照液位傳感器和液位差計反饋信息進(jìn)行判斷處理，然后進(jìn)行輸出控制。 （ 5）液面差值低于設(shè)定值，停止清污機(jī)運行。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 25 圖 38 潛水泵工作流程圖 細(xì)格柵系統(tǒng)程序與粗格柵系統(tǒng)程序相似，主要控制細(xì)格柵機(jī)和轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)的運行，其工作過程包 括以下幾個方面： （ 1）自動過程開始，啟動細(xì)格柵機(jī)，定時 20min。 （ 2）定時到，若液面仍低于最低位傳感器則停止回流泵運行。 （ 3）定時到，啟動污泥泵和切割機(jī)。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。在 PLC 的外圍硬件連線方面，主要是增加一些保護(hù)設(shè)備?；旧线_(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計的目標(biāo)要求。 污泥回流泵的運行與停止根據(jù)液面的高低進(jìn)行控制： ① 污泥回流系統(tǒng)啟動首先檢測液面高低，若低于最低位傳感器，啟動定時。細(xì)格柵機(jī)粗格柵機(jī)相似。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)對污水處理系統(tǒng)中各電機(jī)的控制運行同時相應(yīng)的指示燈亮。 污泥回流系統(tǒng)工作流程圖如圖 311 所示。 （ 5）液面差低于設(shè)定值，停止轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)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(jī)，定時 20min。在對系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)去，編程軟件默認(rèn)安裝沒有 USS 協(xié)議庫的。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。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。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(yīng)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。 （ 4）啟動細(xì)格柵系統(tǒng)。 總體流程設(shè)計 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。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(jī)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(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。對污水進(jìn)行除油、消毒、調(diào)整 PH 值。 （ 5） SBR 法。 AB 法中 A段效率很高，并有較強(qiáng)的緩沖能力。 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(jī)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(jī)物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無機(jī)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(jì)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)，將為湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 3 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(jì)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(jì)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。 12 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的工作原理 ................................. 13 PLC 選型 ................................................... 14 PLC 的 I/O 資源配置 ......................................... 14 其他資源配置 ............................................... 17 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計 .................................................... 17 總體流程設(shè)計 ............................................... 17 曝氣過程控制的任務(wù) ......................................... 19 氯氣投加環(huán)節(jié) ............................................... 19 絮凝劑投加環(huán) ............................................... 20 PID 控制 ................................................... 20 PLC 和變頻器通訊 ........................................... 21 5 調(diào)試和運行結(jié)果 .................................................. 22 硬件系統(tǒng)的調(diào)試 ............................................. 22