【正文】 .... 4 工業(yè)污水處理基本概念 ......................................... 4 常用的工業(yè)污水處理工藝 ...................................... 4 工業(yè)污水處理系統(tǒng)控制形式 ..................................... 7 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要求 ..................................................................... 8 3 硬件系統(tǒng)配置 ..................................................... 10 主要組成部分 ................................................ 10 電氣控制系統(tǒng) ................................ 錯誤 !未定義書簽。淡水資源的短缺己經(jīng)成為我國急需解決的問題。氣象學(xué)家預(yù)測， 2100 年全球變暖加劇，地表將有 1/3 的面積變?yōu)樯衬?，那時，干旱將威脅全球一半的大陸人類的生存。在人工處理技術(shù)方面，“八五”對高負(fù)荷活性污泥、高負(fù)荷生物膜、一體化氧化溝技術(shù)進(jìn)行了深入研究。至 70 年代末，美國投入了數(shù)千億美元興建了 18000 余座城市工業(yè)污水處理廠，英國、法國、德國更耗費(fèi)了巨額資金興建了 7000 至 8000 座城市工業(yè)污水處理廠。所以水資 源也是一種保護(hù)。超過洪澇災(zāi)害。按化學(xué)性質(zhì)， 污水中的污染物質(zhì)可分為無機(jī)性物質(zhì)和有機(jī)性物質(zhì)，其化學(xué)元素以炭、氮、磷為主。 常用的工業(yè)污水處理工藝 不同的工業(yè)污水處理對象，不同的工業(yè)污水處理環(huán)境，將需要有不同的工業(yè)污水處理工藝來處理。 圖 21 傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖 污水中的有機(jī)物在曝氣池停留的過程中，曝氣池中的微生物吸附污水中的大部分有機(jī)物，并且在曝氣池中被氧化成無機(jī)物，然后在沉淀池中經(jīng)過沉淀后的部分活性泥需要回流到曝氣池中。其工藝流程圖如下： 圖 22 A/O 法工藝流程圖 曝氣池 （微生物吸附有機(jī)物氧化為無機(jī)物） 沉淀池 （活性泥下沉） 回流活性泥 原污水 清水排出 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 6 （ 3） A2/O 法。高負(fù)荷段停留時間約為 20~40min，以生物絮凝吸附作用為主，同時發(fā)生不完全氧化反應(yīng)，去除 BOD達(dá) 50%以上。對于污水濃度低 的場合， B段也比較困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢。在除砂池系統(tǒng)中細(xì)格柵和轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)進(jìn)一步凈化污水中的細(xì)小顆粒物體，將污水中的細(xì)小沙粒濾除后進(jìn)入氧化溝反應(yīng)池。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 8 （ 1） DCS 系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是由 DCS 和 PLC 發(fā)展而來的，是基于現(xiàn)場總線的自動控制系統(tǒng)。模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。 信號輸入 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 9 工業(yè)污水處理系統(tǒng)信號輸入檢測方面主要涉及四類信號的監(jiān)測，主要包 括：按鈕的輸入檢測、液位差的輸入檢測、液位高低的輸入檢測，以及曝氣池中含氧量的輸入檢測。以上三種都為數(shù)字量輸入，該輸入為模擬量輸入。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 10 3 硬件系統(tǒng)配置 氧化溝是工 業(yè)污水處理系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)的不同形成了不同的氧化方法例如，奧貝爾、卡魯賽爾和一體化氧化溝法，對于不同的結(jié)構(gòu)，其配套的設(shè)備也有較大的不同，所以其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不同的結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同的控制系統(tǒng)，因此需要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。細(xì)格柵系統(tǒng)的主要功能是進(jìn)一步凈化污水中的顆粒物體，將污水中細(xì)小的沙粒濾除，其中的細(xì)格柵機(jī)是根據(jù)程序設(shè)定時間進(jìn)行間歇工作，而轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)的運(yùn)行和停止則根據(jù)細(xì)格柵兩側(cè)的液位差來決定，當(dāng)液位差超過某個值時，啟動清污機(jī)；當(dāng)液位差小于某個值時停止清污機(jī)的運(yùn)行，這和粗格柵系統(tǒng)的運(yùn)行方式一致。 (4）沉淀系統(tǒng)。 (1）操作面板。在自動方式下進(jìn)行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測到外部傳感器的狀態(tài)對設(shè)備進(jìn)行啟?？刂?，其工作過程如下。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)主電路設(shè)計 圖 33為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主電路圖的部分圖。 8點(diǎn) DC 輸入 8 點(diǎn)輸出型。 圖 38 工業(yè)污水處理系統(tǒng) PLC 硬件接線圖 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 17 其他資源配置 要完成系統(tǒng)的控制功能除了需要 PLC 主機(jī)及其擴(kuò)展模塊之外，還需要各種傳感器、接觸器和變頻器等儀器設(shè)備。模塊化：產(chǎn)品本體上可以附加輔助觸頭，通電 /斷電延時觸頭，機(jī)械閉鎖等模 塊。 電流型交 直 交變頻器與電壓型變頻器的差別僅在于中間直流環(huán)節(jié)中的儲能元件用的是電感而不是電容。 PAM 需要同時調(diào)節(jié)兩個部分：整流部分和逆變部分，兩者之間還必須滿足一定的關(guān)系，故控制電路比較復(fù)雜，因此比較少用。產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流的必要條件是轉(zhuǎn)子繞組切割定子磁場的磁力線。而針對這種想象一般要采取電壓補(bǔ)償法。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動機(jī)提供了良好 的保護(hù)。電動機(jī)符合JB/ Y2 系列 (1P54)三相異步電 動機(jī)（機(jī)座號 63～ 355）技術(shù)條件。當(dāng)液位差 超過預(yù)設(shè)值后，系統(tǒng)控制清污機(jī)運(yùn)行，清除大顆粒的污染物質(zhì)，保障污水流動暢通；在液位差未超過設(shè)定值時，清污機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)，這樣就可以大大減少設(shè)備損耗。它集超聲波傳感器、溫度補(bǔ)償電路、運(yùn)算主機(jī)為一體的非接觸式液位差西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 22 測量儀器。當(dāng)前用來測量水中溶解氧濃度最常用的儀器就是電化學(xué)傳感器（例如 Clark傳感器）。 pH mV：177。極譜型溶氧電極，極化時間短，響應(yīng)快，測量準(zhǔn)確。 （ 1）系統(tǒng)上電后，按下自動啟動確認(rèn)按鈕，啟動潛水?dāng)嚢杵骱凸文鄼C(jī)。 圖 43 自動操作模式流程圖 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 25 在自動控制模式流程圖中，調(diào)用了各個控制系統(tǒng)的程序，主要包括粗格柵系統(tǒng)程序、潛水泵程序、細(xì)格柵系統(tǒng)程序、曝氣沉砂系統(tǒng)程序、污泥回流泵系統(tǒng)程序。 粗格柵系統(tǒng)工作流程圖如圖 44 所示。 （ 2）定時到，停止運(yùn)行細(xì)格柵機(jī) 2h。 （ 3）若液面處于最高位和最低位之間，啟動污泥回流泵。 污泥脫水系統(tǒng)工作流程圖如圖 49 所示。另外， COD 檢測儀的價格也較昂貴，增加了控制系統(tǒng)的成本。人工進(jìn)行加氯量控制，不僅對操作工人不安全，而且投加量也難以準(zhǔn)確控制。其 PID調(diào)節(jié)的模糊控制過程與上述兩個 非線性控制環(huán)節(jié)類似，具有大時滯、非線性的特點(diǎn)。然而， ki 值的引入使得系統(tǒng)的響應(yīng)的快速性下降，穩(wěn)定性變差。 USS協(xié)議是主 從結(jié)構(gòu)的協(xié)議，規(guī)定了在 USS 總線上可以有一個主站和最多 30 個從站；總線上的每個從站都有一個站地址（在從站參數(shù)中設(shè)定），主站依靠它識別每個從站；每個從站也 只對主站發(fā)來的報文做出響應(yīng)并回送報文，從站之間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。 Baud 設(shè)置波特率為 1200、 2400、 4800、 9600、 19200、 38400、 57600 或 115200。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。在間歇運(yùn)行過程時，粗格柵機(jī)運(yùn)行 20min 定時到后停止運(yùn)行 2h， 2h定時到后又開始運(yùn)行 20min。 而轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)根據(jù)溶解氧儀反。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。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 36 運(yùn)行結(jié)果 通過系統(tǒng)調(diào)試，能夠?qū)崿F(xiàn) PLC 在系統(tǒng)控制中的手動、自動模式的控制。 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 35 5 調(diào)試和運(yùn)行結(jié)果 工業(yè)污水處理廠自動控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝完成后，進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試和 試運(yùn)行，確定符合實際進(jìn)水水量和水質(zhì)的各項控制參數(shù)，發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)備、儀表、程序、工藝等方面出現(xiàn)的問題，檢驗系統(tǒng)是否實現(xiàn)工藝設(shè)計目標(biāo)，即出水各項指標(biāo)達(dá)到設(shè)計要求。 在使用 USS 協(xié)議之前，需要先安裝西門子的指令庫。微分作用 kt 的作用使之能夠根據(jù)偏差變化的趨勢作出反應(yīng)，它加快了對偏差變化的反應(yīng)速度，能夠有效地減小超調(diào)，縮小最大動態(tài)偏差。 PID 控制 對于工業(yè)控制過程 , 常規(guī)的 PID 控制器具有原理簡單、使用方便、穩(wěn)定可靠、無靜差等優(yōu)點(diǎn)，因此在控制理論和技術(shù)飛躍發(fā)展的今天，在工業(yè)控制領(lǐng)域仍具有強(qiáng)大的生命力。近年來，人工加氯逐漸被自動方式取代。 在好氧反應(yīng)過程中，參與工業(yè)污水處理的是以好氧菌為主體的微生物，決定其處理效果的關(guān)鍵因素是反應(yīng)池中溶解氧的含量。 表 410 軟元件設(shè)置 元件 意義 內(nèi)容 備注 系統(tǒng)停止標(biāo)志 On 有效 手動方式標(biāo)志 On 有效 自動方式標(biāo)志 On 有效 自動方式啟動標(biāo)志 On 有效 清污機(jī)運(yùn)行標(biāo)志 On 有效 聚合物泵運(yùn)行標(biāo)志 On 有效 污泥泵運(yùn)行標(biāo)志 On 有效 切割機(jī)運(yùn)行標(biāo)志 On 有效 粗格柵機(jī)停止標(biāo)志 On 有效 粗格柵機(jī)定時脈沖計數(shù) On 有效 進(jìn)水泵房液面低于最低位 On 有效 細(xì)格柵機(jī)停止標(biāo)志 On 有效 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 31 細(xì)格柵機(jī)定時脈沖計數(shù) On 有效 轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻轉(zhuǎn)工頻運(yùn)行標(biāo)志 On 有效 轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)變頻運(yùn)行標(biāo)志 On 有效 回流泵房液面低于最低位標(biāo)志 On 有效 回流泵房液面高于最高位標(biāo)志 On 有效 C1 粗格柵機(jī) 2h 定時中間計數(shù)器 10 C2 細(xì)格柵機(jī) 2h 定時中間計數(shù)器 10 T33 時鐘脈沖 5 50ms T37 粗格柵機(jī)運(yùn)行時間 120xx 20min T38 粗格柵機(jī)停止時間定時 7200 12min T39 進(jìn)水泵房液面低于最低位定時 20 2s T40 進(jìn)水泵房液面高于最高位定時 20 2s T41 細(xì)格柵機(jī)運(yùn)行時間 120xx 20min T42 細(xì)格柵 機(jī)停止時間定時 7200 12min T43 污泥回流泵房液面低于最低位定時 20 2s T44 污泥回流泵高于低位且低于高位定時 20 2s T45 污泥回流泵房液面高于最高位定時 20 2s T46 離心式脫水機(jī)與聚合物泵啟動間隔 50 5s T47 聚合物泵與污泥泵和切割機(jī)啟動間隔 50 5s VD10 變頻器速度寄存器 VD20 含氧量反饋值寄存器 VD30 變頻器速度寄存器 VD100 含氧量標(biāo)準(zhǔn)值寄存器 VD102 變頻器速度標(biāo)準(zhǔn)值寄存器 VD104 USSINIT 指令執(zhí)行結(jié)果 VD106 USSRPMR 錯誤狀態(tài)字節(jié) 曝氣過程控制的任務(wù) 工業(yè)污水處理后的水質(zhì)是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，其中生化需氧量（ BOD）和化學(xué)需氧量（ COD）是重要的水質(zhì)指標(biāo)。 （ 5）定時到，若液面仍處于最高位傳感器時，輸出報警信號。 （ 4）同時檢測液面差，若超過設(shè)定值則啟動轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)。 （ 2）檢測液面高度，低于最低位傳感器時，開始定時防止誤判。 粗格柵系統(tǒng)程序主要控制粗格柵機(jī)和清污機(jī)的運(yùn)行，其工作過程包括以下幾個方面。 （ 3）啟動潛水泵。在軟件的設(shè)計中，首先按照需要實現(xiàn)的功能要求做出流程框圖，其次按照不同功能編寫不同功能模塊，這樣寫出的程序條例清晰，既方便編寫，也便于調(diào)試。 mg/L 溫度：177。測量時將其放入待測溶液，水質(zhì)溶解氧透過透氧膜，溶解于膜與電極之間的電解液薄層中，當(dāng)兩輸出端接上負(fù)載電路時，氧在陰極表面上發(fā)生還原反應(yīng)。 溶解氧儀 溶解氧（ DO）是指溶解在水中的氧氣，它在河流、湖泊、海洋中都大量的存在，是檢測水質(zhì)和環(huán)境污染程度的主要指標(biāo)。該系統(tǒng)選用的 超聲波液位差計型號 ： XL60YI4000。 第 2種設(shè)計是滿載時有較高效率，更適用于長期運(yùn)行和負(fù)載率較高的使用場合，如水泵、風(fēng)機(jī)配套，此設(shè)計稱為 Y2E 系列，中心高 80～ 280mm，功率從 ～ 90kW。該變頻器，具有能源利用率高的特點(diǎn)，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)其控制功能。變頻器可以根據(jù)電流的大小自動地決定補(bǔ)償?shù)某潭?。兩者之間的差異可由轉(zhuǎn)差率表示，轉(zhuǎn)差率 s=( n0 n1)/n0根據(jù) n0=60f/p 可知，當(dāng)頻率 f連續(xù)可調(diào)時，電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速 n0也連續(xù)可調(diào)，而異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 n1，總是比同步轉(zhuǎn)速略低一點(diǎn)，所以當(dāng) n1連續(xù)可調(diào)時， n1也是連續(xù)可調(diào)。這時電壓的平均值和占空比成正比，所以在調(diào)節(jié)頻率時，不改變直流電壓的幅值，而是改變輸出電壓脈沖的占空比，同樣可以實現(xiàn)變頻也變壓的效果。 變頻與變壓 (VVVF)原理 西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計 （論文） 18 當(dāng)在實際利用變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的過程中，當(dāng)頻率 f 下降時，定子繞組的反電動勢 E有所下降，定子電流增大，但是轉(zhuǎn)子側(cè)的負(fù)載并未增加，故轉(zhuǎn)子段電流不變，根據(jù)電流平衡方程可知，勵磁電流比增大，因而磁通φ m增大。