【正文】 、清污機(jī)、轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)、刮泥機(jī)，以及各類泵進(jìn)行控制，對(duì)于轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的控制，可以通過按鈕增大或減小變頻器的頻率來改變其速度，以檢測(cè)調(diào)試性能。測(cè)量范圍： pH：（ ~） pH mV：177。 （全角） ， 工作頻率： 13KHz~40KHz（因型號(hào)規(guī)格而不同） ， 信號(hào)輸出： RS48 Modbus、標(biāo)準(zhǔn)的 420mA 電流信號(hào)和多路開關(guān)量輸出 。 Y2 系列電動(dòng)機(jī)有兩種設(shè)計(jì)，一種是適用于一 般機(jī)械配套和出口需要，在輕載時(shí)有較高效率，在實(shí)際運(yùn)行中有較佳節(jié)能效果，且具有較高堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，此設(shè)計(jì)稱為 Y2Y 系列。 nn 1n 2n 3n 4f 3f 4f 2f 1of 1 f 2 f 3 f 4T k 4 T k 3 T k 2 T k 1 T M 圖 310kf＝ km1 時(shí)的機(jī)械特性 由圖 42 可知隨著 f 的下降，臨界轉(zhuǎn)矩 Tkx 逐漸減少，電動(dòng)機(jī)的帶負(fù)載能力也隨之下降。 VVVF 實(shí)施的基本方法包括：脈幅調(diào) 制 (PAM)和脈寬調(diào)制 (PWM)。寬電壓：線圈控制電壓在 70%120%Uc 之間波動(dòng)，不影響產(chǎn)品正常工作。 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。 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(cè)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。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?？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。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。實(shí)時(shí)性好，響應(yīng)快。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 。 圖 23 A2/O法工藝流程圖 （ 4） A/B 法。 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。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 。 對(duì)于環(huán)境保護(hù)問題，國(guó)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) 。 工業(yè)污水處理 的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 我國(guó) 工業(yè)污水處理 技術(shù)從“七五”國(guó)家科技攻關(guān)開始逐步進(jìn)行研究。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。中國(guó)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。但是我國(guó)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(guó)的工業(yè)用水重復(fù)利用率平均為 40%~50%。經(jīng)過“七五 ” 、 “八五”和“九五”期間的努力，我國(guó)在 工業(yè)污水處理 技術(shù)方面取得了較大的成就。 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(guó)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。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。 （ 2） A/O 法。 B 段起到出水把關(guān)作用，處理穩(wěn)定性較好 。同時(shí)在該系統(tǒng)中設(shè) 置有溶解氧儀超聲波檢測(cè)器，通過它對(duì) 污 水中 的 含氧量 進(jìn)行 檢測(cè) ，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。通信協(xié)議公開，不同產(chǎn)品可互連。 （ 2） 液位差輸入檢測(cè)。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。 (5）污泥脫水環(huán)節(jié)。 (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。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。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。 PWM 只需控制逆變電路便可實(shí)現(xiàn)，與 PAM 相比電路簡(jiǎn)化了許多，因此在變頻調(diào)速中比較常用。 （ ）） ] 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 。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。用傳統(tǒng)的化學(xué)方法（如碘量滴定法）測(cè)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(cè)量，而用滴汞電極（ DME）的極譜分析最為簡(jiǎn)單。 ℃，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。 （ 4）啟動(dòng)細(xì)格柵系統(tǒng)。 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。 污泥回流系統(tǒng)工作流程圖如圖 48所示 。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。 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。 USS 協(xié)議指令在STEP7— MICRO/WIN32指令樹的庫(kù)文件夾中， STEP7— MICRO/WIN32指令庫(kù)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。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。氯氣投加自動(dòng)控制系統(tǒng)如圖 411 所示 。 BOD 的測(cè)定需費(fèi)時(shí) 5天，且測(cè)定結(jié)果易受多種因素影響，誤差較大。 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。 （ 3） 2h 定時(shí)到，運(yùn)行粗格柵機(jī) 20min，循環(huán)進(jìn)行。 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。選用 PH/溶解氧測(cè)量?jī)x型號(hào) :SA29MP525。/ 6176。 主要性能有： 絕緣等級(jí)： F； 防護(hù)等級(jí)： IP54 或 IP55； 電壓： 380V或 415V； 頻率： 50Hz 或 60Hz； 冷卻方式： IC411。 在變頻器正常工作情況下，即 kf＝ km1 時(shí)的機(jī)械特性如圖 310 所示。因此變頻的同時(shí)也要變壓，常用 VVVF表示。強(qiáng)適應(yīng)性： “ TH” 防護(hù)處理，可以在濕熱的環(huán)境中使用。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(duì)復(fù)雜，因此采用 CPU226 作為該控制系統(tǒng)的主機(jī)。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(hào)、 PLC 及其擴(kuò)展模塊等。潛水?dāng)嚢铏C(jī)的作用是推進(jìn)水流，同時(shí)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。 （ 1）數(shù)字量輸出。與各類人機(jī)界面的通信可完成 PLC 控制系統(tǒng)的監(jiān)視，同時(shí)使用戶可通過操作界面功能控制 PLC 系統(tǒng)。軟硬件資源豐富，可適應(yīng)各種要求。 SBR法與傳統(tǒng)的水處理工藝的最大區(qū)別在于它是以時(shí)間順序來分割流程各單元，以時(shí)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(dòng)態(tài)沉淀等。 其工藝流程圖如圖 。常用的 工業(yè)污水處理 工藝有以下幾種。這些污水除含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、動(dòng)植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗滌劑等物質(zhì)外，還含有細(xì)菌、病毒等使人致病的微生物。在這種形勢(shì)下 工業(yè)污水處理 自動(dòng)化控制系統(tǒng)無疑是一個(gè)具有巨大的社會(huì)效益 、 環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益的研究課題。在工廠的 工業(yè)污水處理 過程中，污水來源的不穩(wěn)定以及工廠中各種污水的成分的復(fù)雜性，對(duì) 工業(yè)污水處理 的工藝和控制方式提出了非常高的要求。而且我國(guó)水資源時(shí)空分布極不均衡，全國(guó)500 多個(gè)城市缺水，其中多個(gè)嚴(yán)重缺水，北方地區(qū)缺水現(xiàn)象尤其嚴(yán)重，人均擁有淡水量?jī)H有 240 噸。 本文介紹了 工廠 污水處理的基本工藝和流程，并通過研究設(shè)計(jì)一套基 于 PLC控制的污水處理系統(tǒng)。目前全國(guó)城市污廢水的處理率（達(dá)排放標(biāo)準(zhǔn)的）僅有 10%左右，其余的污廢水都直接排入河川、湖泊、海洋。目前在水污染治理技術(shù)上，我國(guó)已能提供下列工藝技術(shù)傳統(tǒng)活性污泥法技術(shù)、各種新型活性污泥工藝如 ： SBR 法和氧化溝技術(shù)等、酸化水解好氧技術(shù)和多種類型的穩(wěn)定塘技術(shù)等，這些污水治理技術(shù)已經(jīng)在水體污染、改善水體環(huán)境方面發(fā)揮了突出的作用，標(biāo)志著我國(guó) 工業(yè)污水處理 事業(yè)發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段。這個(gè)污染源的出現(xiàn)引起了世界各國(guó)政府的關(guān)注，治理水污染環(huán)境的課題被列入世界環(huán)保組織的工作日程。 雖然 BOD20。 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）。對(duì)于高濃度的 工業(yè)污水處理 ， AB法具有很好的適用性，并有較高的節(jié)能效益。潛水?dāng)嚢铏C(jī)的作用是推進(jìn)水流，使氧化溝的污水和活性污泥處于劇烈攪拌充分混合接觸，使生化反應(yīng)更加充分，以最大程度地 分解污水中的有害成分。 （ 3） PLC 系統(tǒng)。檢測(cè)粗細(xì)格柵兩側(cè)液位差，用 來控制清污機(jī)的啟動(dòng)與停止。進(jìn)水管道的主要功能是將污水中的大塊物體排除，其中的粗格柵是根據(jù)程序設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行間歇工作，而清污機(jī)的運(yùn)行和停止是根據(jù)粗格柵兩側(cè)的液位差來決定的，當(dāng)液位差超過某個(gè)值時(shí)，啟動(dòng)清污機(jī)；當(dāng)液位差小于某個(gè)值時(shí)停止清污機(jī)的運(yùn)行。污泥脫水系統(tǒng)主要包括離心式脫水機(jī)，其主要功能是對(duì)氧化池中處理過污水的活性污泥進(jìn)行脫水處理，由于對(duì)污水進(jìn)行處理后，活性污泥中有新的微生物及其他雜質(zhì)，因此需要先對(duì)活性污泥添加一定量的藥物，便于污泥脫水。 (4） 進(jìn)水泵房中的潛水泵根據(jù)液面高低進(jìn)行運(yùn)行、停止及運(yùn)行數(shù)量的控制。 PLC 的 I/O 資源配置 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對(duì) PLC 的 I/O 進(jìn)行配置，具體分配如下表 。 變頻器主要分為間接 變頻和直接變頻兩大類，而間接變頻又根據(jù)中間直流環(huán)節(jié)的主要儲(chǔ)能元件的不同可分為電壓型和電流型。 （ 1） 異步電動(dòng)機(jī)的等效變換 X 1 R 2R 1 X 2R mI OX mR 1U 1R LU 2 圖 39 異步電動(dòng)機(jī)的等效變換 異步電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩公式： 2212 2 21 1 2 1 232 [ ( ) ( ) ]m p s r UT f s r r s x x?? ? ? ? （ ） 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） 19 其中： P 為旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)， S為轉(zhuǎn)差率。它是一種風(fēng)機(jī)水泵負(fù)載專用變頻器，能適用于各種變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，尤其是適用于工業(yè)部門的水泵和風(fēng)機(jī)。 型號(hào)含義：如 Y2200L26E：“ Y2”表示異步電動(dòng)機(jī)第二次改型設(shè)計(jì)，“ 200”表示中心高，“ L”表示機(jī)座長(zhǎng)短號(hào)，“ 2”表示鐵心長(zhǎng)度序號(hào)，“ 6”表示極數(shù)，“ E”表示第二種設(shè)計(jì)。但是 DME 的一些特殊性又影響了它在現(xiàn)場(chǎng)工作中的應(yīng)用。其特點(diǎn)是 高精度的 pH+溶解氧雙參數(shù)儀表。 （ 5）啟動(dòng)曝氣沉砂系統(tǒng)。 （ 4）檢測(cè)液面處于中位和高位傳感器之間時(shí)，開始定時(shí)防止誤判。 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） 29 圖 48污泥回流系統(tǒng)工作流程圖 污泥脫水系統(tǒng)程序主要控制離心式脫水機(jī)，啟動(dòng)定時(shí)。如果供氧量少，處理的水質(zhì)和污泥的活化就要降低如果供氧量過多，污泥的沉降性差，處理水質(zhì)也差