【正文】 應(yīng)時間：90%30秒，95%90秒；操作溫度：0℃～50℃；且具有RS485接口，可方便與PLC連接，實(shí)施在線監(jiān)控。溶氧儀所測量的溶解氧濃度是污水處理過程中好氧工藝最重要的參數(shù)之一，其測量和控制的準(zhǔn)確與否，直接關(guān)系到污水處理工藝出水能否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)以及系統(tǒng)運(yùn)行的能耗水平的高低。本課題選用的是西門子的7ML50331BA101A超聲波液位差計(jì)。技術(shù)參數(shù)為：測量介質(zhì)：液體和漿體；量程范圍：0～5m；精度：量程的177。：現(xiàn)場測量的介質(zhì)不同，對超聲波傳感器探頭的要求是不同的。（6）傳感器的工作電源應(yīng)為獨(dú)立的，不與計(jì)算機(jī)共用電源，這樣可以保證發(fā)生故障和檢修時電源互相干擾，各自正常運(yùn)行，也可以減小電磁環(huán)境的干擾。1%，水質(zhì)檢測傳感器的精度為177。當(dāng)工作人員選擇自動控制時，圖37中中間繼電器KA線圈直接與電源相連，電源接通，線圈直接通電，圖36中KA1的常開觸點(diǎn)閉合，線路導(dǎo)通，KM1線圈得電，電機(jī)工作，進(jìn)行自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行。圖33b 數(shù)字量輸入接線圖如圖所示，；，控制進(jìn)水閥門的開關(guān)；提升泵、攪拌器、鼓風(fēng)機(jī)、污泥回流泵、控制電機(jī)的啟停；；，控制進(jìn)水閥門的開關(guān)；1污泥投加泵和2污泥投加泵、1濃縮脫水機(jī)和，控制電機(jī)的啟停。圖32 控制電路原理圖由圖32所示，閉合QF開關(guān)，接通電源，相應(yīng)的HL燈亮，并作為電源的控制指示燈。DI模塊SM321，所選型號的數(shù)字輸入通道數(shù)為32。由于S7300是模塊中小型PLC，在一個系統(tǒng)中最多可擴(kuò)展32個不同的應(yīng)用模塊，可以滿足絕大多數(shù)的應(yīng)用場合，甚至能完成冗余，可以滿足工藝控制要求，所以不必選擇S7400來增加成本。它的主要特點(diǎn)有[15]：（1）速度快：極其快速的指令處理大大縮短循環(huán)周期。（3）控制器尺寸減小，大量的集成功能和無機(jī)柜操作可以減小機(jī)器體積。在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型。它具有以下優(yōu)點(diǎn)[12]：可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。第3章 硬件部分設(shè)計(jì) PLC工作原理及特點(diǎn)PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，它周而復(fù)始的依一定的順序來完成PLC所承擔(dān)的系統(tǒng)管理工作和應(yīng)用程序的執(zhí)行。細(xì)格柵：將較小的懸浮物隔在細(xì)格柵外，同樣由格柵除污機(jī)和柵渣輸送機(jī)將隔出來的懸浮物運(yùn)到指定地點(diǎn)。（2）可進(jìn)行自動、手動控制切換，實(shí)現(xiàn)設(shè)備在非正常工作下的急停。（4）在潷水時期，PLC控制將潷水器打開。 SBR池工藝過程的四種工作狀態(tài)狀態(tài)連 續(xù) 進(jìn) 水12345進(jìn)水曝氣沉淀潷水進(jìn)水注：三種工作狀態(tài)運(yùn)行時間由污水水質(zhì)決定。污泥脫水主要是對于來自污泥濃縮池的剩余活性污泥進(jìn)行脫水處理。采取周邊進(jìn)水、周邊出水的圓形幅流式結(jié)構(gòu)，每座二次沉淀池上安裝有中心傳動單管吸泥機(jī)一套。一次分配井：為一圓形構(gòu)筑物，在一次分配井內(nèi)設(shè)置兩套調(diào)節(jié)式手電兩用閘門，每套閘門有一支道管和一套氧化溝相連，打開一次分配井閘門，可以向?qū)?yīng)的氧化溝進(jìn)水。（4）灌溉農(nóng)田前做灌前處理。 初沉段初沉段是由沉淀池組成的。液位計(jì)提供調(diào)節(jié)池液位值，用于提升泵運(yùn)行時間、泵運(yùn)行臺數(shù)的控制并且產(chǎn)生溢流液位報(bào)警信號；液位差計(jì)放置在粗格柵和細(xì)格柵的前后，測格柵前后液位的差值。格柵段格柵系統(tǒng)主要設(shè)備是階梯型機(jī)械格柵除污機(jī)。所以溶解氧可以直觀的反應(yīng)出水受到有機(jī)物污染的程度，也是衡量水體質(zhì)量的重要的綜合指標(biāo)。（7）工藝流程簡單、造價低。（5）閑置工序剩余污泥的排放可以放在這一階段。②進(jìn)水同時曝氣當(dāng)污水流入的同時進(jìn)行曝氣，則可使曝氣池內(nèi)的污泥再生和恢復(fù)活性，并對污水起到預(yù)曝氣的作用。20世紀(jì)70年代由美國Natre Dame大學(xué)的R Irvine博士將老式的充排系統(tǒng)改進(jìn)并發(fā)展而成,并于1980年在美國環(huán)保局EPA的資助下,在印第安那州改建并投產(chǎn)了世界上第一個SBR法污水處理廠[6]。這樣反應(yīng)進(jìn)行之后的結(jié)果為，污水中的有機(jī)污染物得到降解除去，活性污泥得以繁殖增長，污水得以凈化處理?；钚晕勰喾ㄊ且环N生物處理方法，用于除去污水中的有機(jī)物，主要利用微生物的代謝來獲得能量和產(chǎn)品。但是，我國的應(yīng)用前景卻非常的廣泛、有很大的潛力。（2）在線檢測水質(zhì)和其他因素的傳感器被大量采用，實(shí)施對水質(zhì)的實(shí)時監(jiān)控，提高檢測精度。 國內(nèi)外污水處理控制現(xiàn)狀污水出處理主要的處理方法是活性污泥法、生物膜法、反滲透法、離子交換法等，而目前污水處理最廣泛最普遍的應(yīng)用處理工藝是活性污泥法，它是利用自然界中的活性微生物的活動來清楚污水中的有機(jī)污染物。但是，中國污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展的初級階段，一方面，中國目前的污水處理能力尚跟不上用水規(guī)模的迅速擴(kuò)張，管網(wǎng)、污泥處理等配套設(shè)施建設(shè)嚴(yán)重滯后。經(jīng)過深度處理后的污水，可被企業(yè)再次引用使用，相比從其他地區(qū)引來水資源要經(jīng)濟(jì)適用的多，同時也保護(hù)了水資源；也可用來灌溉農(nóng)田、城市綠化等。關(guān)鍵詞： 污水處理工藝 SBR法 PLCABSTRACTWith the rapid development of national industrial level in recent years, increasing population density and growing scarcity of natural resources, environmental pollution has bee increasingly serious, the human and biological survival environment has bee more serious. Water pollution as one of the most important environmental pollution in today39。基于S7300的污水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要隨著近年來各國工業(yè)水平的飛速發(fā)展，人口密度的不斷增長和自然資源的日益匱乏，環(huán)境污染也越加的嚴(yán)重，人類和生物的生存環(huán)境變得愈加的嚴(yán)峻。根據(jù)SBR法污水處理工藝流程進(jìn)行了各傳感器的選型并根據(jù)各個污水處理區(qū)段進(jìn)行工藝流程圖的編寫和相對應(yīng)的PLC的自動控制程序?，F(xiàn)今，污水處理已被社會高度關(guān)注，是急需解決的問題。我國污水處理自動化控制起步較晚，進(jìn)入上世紀(jì)90年代以后污水處理廠才開始引入自動控制系統(tǒng)，由于國家和各級政府對環(huán)境保護(hù)重視程度的不斷提高，中國污水處理行業(yè)正在快速增長，污水處理總量逐年增加，城鎮(zhèn)污水處理率不斷提高，在這樣的背景下，污水處理行業(yè)很快成為了新興產(chǎn)業(yè)。因此建設(shè)符合我國具體情況的污水廠自動控制系統(tǒng)對降低污水處理成本、改造環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會、保持我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義。并設(shè)有中央控制室，在這里進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄和管理。 通過對比，不難看出整體上國外相比我國的污水處理的自動控制系統(tǒng)仍有很大的優(yōu)勢，我國與國外還是存在著很大的差距。活性污泥法是生物處理法的一種。在活性污泥法中的二級處理中，微生物與充足的氧氣接觸，吸收這些被分解的有機(jī)物，并進(jìn)行氧化分解，為自身的增殖繁衍提供能量和物質(zhì)條件。近年來，隨著監(jiān)測控制技術(shù)與設(shè)備的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用使SBR法的潛力又充分地體現(xiàn)出來,SBR法也顯示了自身的價值。①進(jìn)水污水流入，當(dāng)注滿后再進(jìn)行曝氣操作，則曝氣池能有效地調(diào)節(jié)污水的水質(zhì)水量。（4）潷水工序排除曝氣池沉淀后的上清液，留下活性污泥，作為下一個操作周期的菌種。（6）它的運(yùn)行方式可以靈活控制，很好的實(shí)現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替，具有良好的脫氮除磷的效果。當(dāng)溶解氧的的消耗速率大于氧氣溶解于水中的速率時，此時的厭氧微生物開始繁殖，使水體惡化[9]。 格柵段 格柵段主要由粗格柵、提升泵、細(xì)格柵組成。用于產(chǎn)生控制信號的儀表是液位計(jì)和液位差計(jì)。沉砂池一般設(shè)置在虹吸管、泵站、沉淀池前，保護(hù)水泵和管道免受磨損和堵塞，減輕沉淀池負(fù)荷。（3）污泥的濃縮脫水。污水處理階段包括一次分配井、氧化溝、二次分配井、污泥泵房、二次沉淀池、接觸消毒池等，是污水二級處理的核心構(gòu)筑物[10]。二次沉淀池：二次沉淀池用以分離曝氣池出水中的活性污泥，從曝氣池流出的混合液在二次沉淀池中進(jìn)行泥水分離和污泥濃縮，澄清后的出水外排，濃縮的污泥部分回流到曝氣池中，其余作為剩余污泥外排。在儲泥池中設(shè)置污泥攪拌器，以防在儲存過程中發(fā)生污泥板結(jié)[11]。根據(jù)監(jiān)測的污水廠排出的廢水，分析其廢水的成分、PH值等參數(shù)，從而為了節(jié)約成本，一些對污水成分檢測的儀表可以節(jié)省掉，對污水處理設(shè)備控制直接按時間進(jìn)行控制，也使控制系統(tǒng)變得簡單。（3）在沉淀時期，PLC只進(jìn)行計(jì)時，靜置1小時，不對SBR池中設(shè)備進(jìn)行操作動作。 監(jiān)控系統(tǒng)的作用通過對污水處理流程工藝的分析，監(jiān)控系統(tǒng)的作用為一下幾點(diǎn)：（1）進(jìn)行對整個系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行和測量量的記錄和監(jiān)控，并及時進(jìn)行故障報(bào)警和診斷。污水由提升泵將水位提升到細(xì)格柵所高度。二次沉淀池：流入此處的污泥由污泥回流泵打回曝氣池，剩余的污泥由濃縮脫水機(jī)將污泥進(jìn)行濃縮脫水處理，最后由污泥傳送機(jī)將污泥運(yùn)到指定地點(diǎn)。掃描過程包括：（1）輸入掃描；（2）執(zhí)行掃描；（3）輸出掃描.PLC能迅速發(fā)展的原因，除了工業(yè)自動化的客觀需求外，還有許多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。 西門子PLC任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量而進(jìn)行選擇的。（2）強(qiáng)大的CPU和超大的內(nèi)存容量可以集成新的功能。SIMATIC S7300是一種通型的PLC，能適合自動化工程中的各種應(yīng)用場合，其模塊化，無風(fēng)扇結(jié)構(gòu)，易于實(shí)現(xiàn)分布式的配置以及易于掌握等特性，使得S7300在實(shí)施各種控制任務(wù)時，成為一種即經(jīng)濟(jì)又切合實(shí)際的解決方案。西門子S7300與S7200和S7400相比[16]：S7200系列PLC是一種小型PLC，適用于對性能要求不高的場合，通訊功能比較弱，不利于上、下位機(jī)的通訊，同時功能比較簡單，不能滿足要求；S7400是大型的PLC，可以掛接300多個模塊，H系列和HF系列可以完成硬件的冗余，具有極高的處理速度和卓越的通訊性能，可以應(yīng)用與一些特殊要求的領(lǐng)域，它主要應(yīng)用于大型集散控制系統(tǒng)中。傳感器與該模塊相連。閉合QF，為電路提供電源，PLC從數(shù)字輸入模塊接收到指示信號，再由PLC發(fā)出數(shù)字輸出信號，對KM接觸器開關(guān)進(jìn)行動作（閉合或斷開），從而控制電機(jī)的啟動和停止。圖33a 數(shù)字量輸入接線圖如圖所示，開關(guān)為一個旋轉(zhuǎn)開關(guān)，開關(guān)打到哪個接線頭，便輸入相應(yīng)的運(yùn)行信號；1粗格柵除污機(jī)和2，控制電機(jī)的啟停；，控制電機(jī)的啟停；，開關(guān)和粗格柵的手自動開關(guān)一樣，為旋轉(zhuǎn)開關(guān)；1提升泵到，控制電機(jī)的啟停；；1細(xì)格柵除污機(jī)和2；，控制電機(jī)啟停。 圖36 手動控制電路接線方式圖37 自動控制電路接線方式圖36所示手動控制方式，當(dāng)按下QB1啟動按鈕，KM1接觸器線圈通電，PLC從數(shù)字輸入模塊接收到指示信號，再由PLC發(fā)出數(shù)字輸出信號，KM1接觸器對應(yīng)的常開觸點(diǎn)閉合，形成自鎖，線路導(dǎo)通，電機(jī)工作，完成手動控制。一般物理檢測傳感器的精度為177。（5）傳感器的防護(hù)等級應(yīng)滿足所在環(huán)境的要求，在水處理工藝中的傳感器還應(yīng)需要抗腐蝕性。必須明白二線制只能在24VDC下輸出。本課題選用的是西門子的7ML52211DA11超聲波液位計(jì)。一般用于粗格柵和細(xì)格柵的前后，主要測格柵前后液位的差值，當(dāng)差值達(dá)到設(shè)定值時，格柵機(jī)運(yùn)行清除渣泥，差值小于設(shè)定值時，停止格柵機(jī)。 DO儀的選擇溶氧儀是最成熟的水處理儀表之一，是電化學(xué)儀表的一種。供電：220VAC177。STEP7中集成三種編程語言：梯形圖語言，STL語言，F(xiàn)BD語言。（2）硬件設(shè)計(jì)：根據(jù)總體方案完成電氣控制原理圖、連接圖等基本圖樣的設(shè)計(jì)工作。（4），關(guān)閉格柵除污機(jī)和柵渣輸送機(jī)，并報(bào)警。（4）為了延長提升泵的使用壽命，隔一段時間需要使用備用泵來進(jìn)行替換。細(xì)格柵PLC控制流程圖如圖43所示：圖43 細(xì)格柵的控制流程圖 曝氣沉淀池PLC控制程序曝氣沉淀池，是SBR污水處理工藝最核心的設(shè)備，也是進(jìn)行污水處理的最關(guān)鍵的步驟。（5）之后打開潷水器，將上層清液抽走，當(dāng)液面達(dá)到設(shè)定值時，潷水器停止工作。污泥處理池同樣有兩種工作方式：手動和自動工作方式，且手動工作方式優(yōu)先于自動工作方式。由于污水處理工藝的系統(tǒng)較大，操作控制較為復(fù)雜，實(shí)際運(yùn)行和控制效果不如理論完善，還需要進(jìn)一步對污水處理工藝的知識和工作原理進(jìn)行進(jìn)一步的了解和分析