【文章內(nèi)容簡介】 優(yōu)勢。 總體而言， AB 法工 藝較適合于濃度高的污水，且具有污泥硝化等后續(xù)處理設施的大中規(guī)模的城市工業(yè)污水處理廠，且有明顯的節(jié)能效果，而對于有脫氮要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般不宜采用。 本設計污水處理工藝 SBR 是間歇式活性污泥法 ， 是一種 使用曝氣機間接釋放曝氣的方式來處理活性污泥的技術(shù)。 SBR 處理與其他的污水處理方式不同的是 ， SBR 技術(shù) 是依靠時間的分割的方式，而傳統(tǒng)的污水處理工藝是采用的 空間分割的操作方式， 不穩(wěn)定的 生化反應 和理想的靜置沉淀 替代穩(wěn)態(tài)生化反應 和 傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要特征是在運行 時，保持 有序和間歇操作， SBR 處理 工藝的主要部分是 SBR 反應池，該池集均化、初 次沉淀 、生物降解、二 次沉淀 等功能于一池 的 無污泥回流系統(tǒng)。正是 SBR 工藝這些特殊性使其具有以下 特點： 理想的推流過程使生化反應動力增大，效率提高，池內(nèi)厭氧、好氧處于 不斷 交替狀態(tài)， 生化反應進行得更加徹底， 凈化效果好。 運行效果 好 ，污水在靜止 的 狀態(tài)下沉淀 下來 ， 所 需要時間短、 污水處理 效率高，出水水質(zhì)好。 耐沖擊負荷，池內(nèi) 一般都有 有滯留的處理水，對污水有稀釋、緩沖作用， 處理水能 有效抵抗水量 和有機污染物 的沖擊。 污水處理的各過程 可根據(jù) 污水的質(zhì)量和污水的體 積 進行 快速有效大的 調(diào)整，運行靈活 快速 。 SBR 處理 池的處理 設備 較 少，構(gòu)造簡單，便于 進行日常的操作和管理 。 反應池內(nèi) 有氧和微生物的濃度比較大 ， 能夠 有效控制 活性污泥的增多 。 SBR 法系統(tǒng)本身也適合于 與其他系統(tǒng)的結(jié)合式 構(gòu)造方法， 有利于很好地建立污水處理廠，適應其他的污水處理系統(tǒng) 。 脫氮除磷， 能夠在一定程度上控制好運行的方法 ，實現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧 三種第二章 污水處理系統(tǒng)的工藝介紹 6 狀態(tài) 的 交替，脫氮除磷 具有很好的效果 。 工藝流程簡單、造價低。主體設備 簡單，可單獨使用，無需沉淀池，除污池。占地面積小，投資費用低。 由于上 述技術(shù)特點， SBR 系統(tǒng) 拓展了 活性污泥法的使用范圍。就 SBR 系統(tǒng) 近期的技術(shù)條件 而言 ， SBR 系統(tǒng)更適合以下情況 ： 中小城鎮(zhèn)生活污水和廠 區(qū)，工 礦企業(yè)的工業(yè)廢水，尤其是間歇 不定期 排放和 污水排量 變化較大的地方 ； 需要較高出水水質(zhì)的地方，不但要去除有機物，還要 實現(xiàn) 水中除磷 脫 氮 的作用 ，防止 生態(tài)旅游景區(qū) 河湖富營養(yǎng)化 ；最后就是 水資源緊缺的地方 ，要通過污水系統(tǒng)的處理排出的廢水可以循環(huán)使用 。 SBR系統(tǒng)可在生物處理后進行物化 反應處理 ，不需要增加設施， 減少了經(jīng)濟損失， 便于水的回收利用 。 本系統(tǒng)主要設有格柵池，調(diào)節(jié)池， SBR 反應池和除鹽池 四個池，格柵池的作用主要是除渣，也就是簡單的去除的大塊的雜質(zhì)，調(diào)節(jié)池的作用主要是調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量， SBR反應池的作用主要是脫磷，脫氮，除鹽池的作用是檢測鹽的濃度，最后確保污水的安全排放。 本文所研究的污水處理流程如圖 21 所示 污 水格 柵 池 ( 除渣 )調(diào) 節(jié) 池 （ 水質(zhì) ， 水 量 ）S B R 反 應 池（ 脫 磷 ， 脫氮 ）除 鹽 池 （ 檢測 鹽 濃 度 ）出 水 圖 21 污水處理流程圖 本章小結(jié) 本章內(nèi)容主要介紹了各種污水的處理工藝，并詳細介紹了本課題污水處理工藝，及其流程圖。本次污水處理的主要工藝是 SBR 法，是 按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水 處理技術(shù) ，能進一步處理生化反應，更好地處理各種有害物質(zhì)。 第三章 污水處理系統(tǒng)的控制方案 7 第三章 污水處理系統(tǒng)的控制方案 污水處理系統(tǒng)的控制形式 最開始大家多采用繼電器 — 接觸器控制系統(tǒng)，但隨著社會以及電子技術(shù)的快速發(fā)展，控制要求不斷精密，此類控制方法已經(jīng)完全不能滿足工業(yè)污水處理系統(tǒng)的控制要求，所以逐漸被 DCS、現(xiàn)場總線控制、 PLC 等控制方式所取代。 （ 1） DCS 系統(tǒng)。 DCS 是集散控制系統(tǒng)的簡稱，又稱為分布式計算機控制系統(tǒng)，是由計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、測量控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡技術(shù)等技術(shù)相互作用形成的。由計算機和現(xiàn)場終端組成，通過網(wǎng) 絡將現(xiàn)場控制站、檢測站和操作站、控制站等多種設備連接起來，完成控制的分散分類和集中操作、集中管理的功能，適用于平時的生產(chǎn)過程，可提高生產(chǎn)自動化水平和管理水平，其主要特點如下：采用分級分布式控制，減少了系統(tǒng)的信息傳輸量，使系統(tǒng)應用程序比較簡單。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。擴展能力較強。軟硬件資源豐富，可適應各種要求。實時性好，響應快。 （ 2）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是由 DCS 控制系統(tǒng)和 PLC 控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，是立足于現(xiàn)場總線的自動控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸是依靠在智能設備 和計算機間的數(shù)據(jù)的傳輸和交換，智能設備間的通訊原則依據(jù)公開和規(guī)范的原則。通過現(xiàn)場總線的控制，從而實現(xiàn)控制和管理結(jié)合的控制系統(tǒng)，其優(yōu)點：可以用計算機豐富的軟件、硬件資源。響應快，實時性好。通信協(xié)議公開，不同產(chǎn)品可互連。 （ 3） PLC 系統(tǒng)。 PLC 是可編程邏輯控制器的簡稱，它是用來控制處理系統(tǒng)的，能夠?qū)崿F(xiàn)控制系統(tǒng)所要完成的控制要求，其上位機可依靠計算機，計算機通過網(wǎng)絡與 PLC連接，并依靠 PLC 和計算機對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控，其特點如下：編程方便，開發(fā)周期短，維護容易。通用性強，使用方便?？刂乒δ軓姟ＤK化結(jié)構(gòu)，擴 展能力強。 控制方案的確定 1 DCS 系統(tǒng)與 PLC 系統(tǒng)的比較 DCS 系統(tǒng)的缺點： （ 1） 1 對 1 結(jié)構(gòu)。 1 臺儀表， 1 對傳輸線，單向傳輸 1 個信號。這種結(jié)構(gòu)造成接線龐雜、工程周期長、安裝費用高、維護困難。（ 2）可靠性差。模擬信號傳輸不僅精確度低，且易受干擾。為此采用各種措施提高抗干擾性和傳輸精確度，其結(jié)果是增加了成本。（ 3）失控狀態(tài)。操作員在控制室既不了解現(xiàn)場模擬儀表的工作狀況，也不能對其進行參數(shù)調(diào)整，更不能預測事故，導致操作員對其處于失控狀態(tài)。因操作員不能及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場儀表故障，而發(fā)生事故已屢見不鮮。（ 4） 互操作性差。不同品牌儀表無法互換。 而 PLC 系統(tǒng)的可靠性高，所有的 I/O 輸入輸出信號均采用光電隔離，各模塊均采用屏蔽措施，以防止噪聲干擾，采用性能優(yōu)良的開關(guān)電源。為了適應各種工業(yè)控制需常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說明書 8 要，除了單元式大的小型控制器以外，絕大多數(shù)控制器均采用模塊化結(jié)構(gòu)?？刂破鞯母鱾€部件由機架及電纜將各模塊連接起來，系統(tǒng)大的規(guī)模和功能可根據(jù)用戶的需要自行組合。 2 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)與 PLC 系統(tǒng)的比較 x 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的缺點： (1)總線切斷后，系統(tǒng)有可能產(chǎn)生不可預知的后果 。 (2)在防爆應用中，現(xiàn)有防爆規(guī)定限制總線長度和總線上所掛 設備數(shù)量，同時也限制了現(xiàn)場總線節(jié)省線纜優(yōu)點的發(fā)揮 。 (3)系統(tǒng)組態(tài)參數(shù)過于復雜，不易掌握，而其設定的好壞對系統(tǒng)性能影響很大。 PLC 系統(tǒng)可以在各種工業(yè)環(huán)境下直接運行，使用時只需將現(xiàn)場的各種設備與 PLC相應的 I/O 端相連接，即可投入運行，各種模塊上均有運行和故障指示裝置，便于用戶了解運行情況和查找故障。 所以，綜上所述，本文所選用的系統(tǒng)為 PLC 系統(tǒng)。 本設計的總體設計方案 本污水處理系統(tǒng)采用的可編程控制器為三菱 FX2N 型?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖如下所示。框圖中的各設備可以在集中控制室內(nèi)控制。通過液位的高度 來控制格柵池，調(diào)節(jié)池和反應池的運行，通過液位的高度以及余氯儀所反饋的鹽濃度來控制除鹽池的運行。 可 編 程 邏輯 控 制 器P L C觸 摸 屏液 位 高 度 傳 感 器余 氯 反 饋 值格 柵 池 運 行調(diào) 節(jié) 池 運 行反 應 池 運 行除 鹽 池 運 行F X 2 N 4 A D 圖 31 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 本章小結(jié) 本章內(nèi)容主要介紹了常用的幾種控制方式： DCS 系統(tǒng)，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)， PLC系統(tǒng)，并根據(jù) PLC 系統(tǒng)的優(yōu)點最終確定本設計所選用 PLC 的控制系統(tǒng)。并簡要介紹了PLC 系統(tǒng)， PLC 系統(tǒng)的工作原理及設計步驟。 第四章 硬件的設計 9 第四章 硬件的設計 污水處理的組成部分 格柵池 生活污水中含有大量的廢渣，如果不經(jīng)處理直接 排入河中，不僅污染環(huán)境，而且會提高河床高度，阻塞河道。 除渣系統(tǒng)主要由格柵完成。 格柵池內(nèi)的格柵是由平行的金屬柵條構(gòu)成的 ,一般都是傾斜地放在污水渠道中 ,用來攔截污水中的大塊廢棄物 ,如生活垃圾，大塊工業(yè)垃圾等 ,加入格柵池以防止閥門、管道以及污水處理設備的刮傷或者損壞。污水流過格柵池的速度越慢，則說明攔截污染物的效果越好。但是流過格柵池的速度越緩慢也極易造成流過格柵池的水流激增，以及格柵池錢污泥的堆積。因此，污水流過格柵池應根據(jù)污水中污染物的組成，含有污泥污砂的成份以及格柵池中格柵條之間的間距來確定格柵池的速度 。格柵池的作用是既要滿足除渣要求，又要滿足后續(xù)水處理構(gòu)筑物及設備的要求。 格柵除污機的工作原理：格柵除污機是由一種耙齒配成一組回轉(zhuǎn)格柵鏈，在電機減速器的驅(qū)動下，耙齒進行逆水流方向回轉(zhuǎn)運動；當耙齒鏈運動到設備的上部時，由于槽輪和彎軌的導向，使每組耙齒之間產(chǎn)生相對運動，絕大部分固體物質(zhì)靠重力落下，另一部分則依靠清掃器的反向運動把粘在耙齒上的雜物清刷干凈。 圖 41 格柵除污機圖 本系統(tǒng)設有液位報警模塊，由液位計來測量格柵池內(nèi)的水位，當格柵池內(nèi)的水位超過給定的界限時，報警器發(fā)出報警，同時，系統(tǒng)停止工作。工作 人員應及時清查問題所在，當該問題解決后，系統(tǒng)重新投入運行。 格柵池中包含格柵池進水電機、排污泵和液位計。 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說 明書 10 調(diào)節(jié)池 由于生活污水水量的不穩(wěn)定性和波動較大，為了 使管渠和構(gòu)筑物正常工作，不受廢水高峰流量或濃度變化的影響 ， 需在廢水處理設施之前設置調(diào)節(jié)池 ， 用以調(diào)節(jié)進、出水 的 流量。無論是工業(yè)廢水，還是城市污水和生活污水，水量水質(zhì)在 一天 24 小時內(nèi)都有變化 ， 對水量和水質(zhì)的調(diào)節(jié) ， 有預曝氣 ，沉淀 作用，還可用作事故排水 。設置液位計檢測調(diào)節(jié)池的液位，以免高液位污水溢出。 調(diào)節(jié)池中包含調(diào)節(jié)池進水電機、曝氣空壓機和液位計 。 圖 42 調(diào)節(jié)池示意 圖 SBR 反應池 SBR 反應池中有一臺曝氣機。曝氣機的運行是由可編程序控制器來實現(xiàn)自動控制，在每個反應周期內(nèi)，曝氣機在相應的時間段內(nèi)運行。 污泥的厭氧消化不但使有機物消化分解，提高污泥穩(wěn)定性，而且隨著污泥穩(wěn)定化過程產(chǎn)生大量高熱值的沼氣作為能源利用 ,使污泥資源化。 處理系統(tǒng)其過程包括： 圖 43 反應池處理系統(tǒng)過程圖 從充水開始到排水結(jié)束為一個周期。在分解污水含碳化合物的同時 ,相繼進行含氮化合物的硝化和反硝化 ,最終達到脫磷、脫氮的目的。 SBR 反應池中 包含 SBR 反應池進水電機，曝氣空壓機，污泥泵和 SBR 反應池出水電機。 第四章 硬件的設計 11 日處理水量 1500m3 進水水質(zhì) COD850mg/L（原水 1700mg/L 經(jīng)沉淀、氣浮、水解后） 出水水質(zhì) COD120mg/L 去除率 %，是可以達到的 運行周期取 140 分鐘，（ 30 分鐘充水、 50 分鐘曝氣、 30 分鐘污泥泵、 30 分鐘排水） 采用水解池出水自流入 SBR 池，因為設 4 個 SBR 池。 計算單池體積 一個 SBR 池一天處理水 1500/4=375m3 一個 SBR 池一天進水 3 次，每次進水 125m3 單池體積 V單 =V 進 +V 泥 V進 =125m3 V泥 = 式中 Q—— 單池每天進水量 1500/4=375m3 Lj—— 進水 BOD=504mg/L(原水 800 mg/L) Nw—— 污泥負荷 取 Fw—— 混合液污泥濃度 取 4300mg/L V泥 = =220m3 V單 =125+220=345m3（按 350m3 計） 單池體積 V= 式中 n—— 1 日內(nèi)的周期數(shù) 3 Q—— 1 個周期進水量 125m3 C—— 平均進水 BOD 濃度 kgBOD/m3 Nv—— 污泥容積負荷 V= =375（按 375m3 計） 選有限水深 則面積為 根據(jù)廠區(qū)用地情況，平面尺寸可定為 * 設超高為 ，則總高為 6m 單池總尺寸為 **6m QLj NwFw 375* * nQC Nv 3*125* 常州工學院電子信息與電氣工程學院畢業(yè)設計說 明書 12 4 個池子的總長 24m 總寬 池水比 1560 1500 1 除鹽池 若污水不經(jīng)除鹽程序，直接排出，當水中的鹽類物質(zhì)含量達到一定的濃度時，就會改變水中生物的生存環(huán)境，導致水中生物的細胞里的水分