【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 處理概述 所謂城市污水，就是指生活污水和生產(chǎn)污水的混合污水。這些污水不僅含有碳水化合物、各種氨基酸、動(dòng)植物脂肪、尿素、蛋白質(zhì)和合成洗滌劑等物質(zhì)，還含有各種使人致病甚至喪命的微生物。經(jīng)過(guò)處理后的污水，最后出路有三種：排放；灌溉田地；循環(huán)利用。水處理的目的有三種 [1]： (1)去除水中的雜質(zhì)以及污泥，這是最主要的內(nèi)容。 (2)為了滿足用水的 要求，在水中加入新的成分以改變水的化學(xué)性質(zhì)。 (3)改變水的物理性質(zhì)。 常用的工業(yè)污水處理工藝 我們常用的污水處理的方法主要有物理法、化學(xué)法、物理化學(xué)法以及生物法等幾種。這些方法根據(jù)實(shí)際情況，可以單獨(dú)使用，也可以針對(duì)不同的污水混合使用。目前，工業(yè)污水處理的方法主要用生物處理法 [2]，并且加上物理法和化學(xué)法結(jié)合使用。常用的工業(yè)污水處理的方法有： （ 1）傳統(tǒng)活性污泥法 傳統(tǒng)活性污泥法又稱普通活性污泥法或推流式活性污泥法，是最早成功應(yīng)用的運(yùn)行方式， 傳統(tǒng)的活性污泥法污水治理的主要部分包括反應(yīng)池（也叫曝氣池 ）和沉淀池，關(guān)系框圖如圖 21 所示。 XXX 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 圖 21 傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖 該工藝的 主要優(yōu)點(diǎn) 有： 處理效果好 ， BOD5 的去除率可達(dá) 9095%；對(duì) 廢水 的處理程度比較靈活，可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)節(jié)。 該工藝的 主要問(wèn)題 有 ：為了避免池首端形成厭氧狀態(tài)，不宜采用過(guò)高的有機(jī)負(fù)荷，因而池容較大，占地面積較大；在池末端可能出現(xiàn)供氧速率高于需氧速率的現(xiàn)象，會(huì)浪費(fèi)了動(dòng)力費(fèi)用；對(duì)沖擊負(fù)荷的適應(yīng)性較弱。 （ 2） A/O 法 A/O 法是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)污水處理工藝， A/O 法是一種缺氧 好氧生物工業(yè)污水處理工藝。其工藝流程圖如圖 22： （ 3） A2/O 法 A2/O 法也是在傳統(tǒng)活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種工業(yè)污水處理工藝，其中 A2，即 AA，前一個(gè) A代表 Anaerobic（厭氧的），后一個(gè) A 代表 Anoxic（缺氧的）； O 代表（好氧的）。 A2/O 是一種厭氧 — 缺氧 — 好氧污水處理工藝因此，在對(duì)除磷脫氮有特別要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般首選 A2/O 工藝。其工藝流程圖如圖 23 所示。 隔柵 沉砂池 初沉池 厭氧池 好氧池 二沉池 回流淤泥 混合液回流 進(jìn)水 剩余污泥 圖 22 A/0 法工藝流 程圖 曝氣池 （微生物吸附有機(jī)物氧化為無(wú)機(jī)物） 沉淀池 （活性泥下沉） 回流活性泥 原污水 清水排出 基于 PLC 控制的城市污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 （ 4） A/B 法 A/B 法是吸附生物降解法的簡(jiǎn)稱，該工藝沒(méi)有初沉淀，將曝氣池分為高低負(fù)荷兩段，并分別有獨(dú)立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。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。但是， AB 法污泥產(chǎn)量較大，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(fèi)用。 （ 5） SBR 法 間歇式活性污泥法，簡(jiǎn)稱 SBR。 SBR 獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使間歇式活性污泥法逐漸在國(guó)內(nèi)外受到重視。 該工藝的 優(yōu)點(diǎn) 有： 理想的推流過(guò)程使生化反應(yīng)推動(dòng)力增大，效 率提高 ， 凈化效果好 。運(yùn)行效果穩(wěn)定 ， 需要時(shí)間短、效率高，出水水質(zhì)好 。 耐沖擊 負(fù)荷， 運(yùn)行靈活。處理設(shè)備少，構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于操作和維護(hù)管理 。 反應(yīng)池內(nèi)存在 DO、 BOD5 濃度梯度，有效控制活性污泥膨脹 。 脫氮 和 除磷效果 好而且 造價(jià) 相對(duì)比較 低。 而且 主體設(shè)備 中 只有 而且僅有 一個(gè)間歇反應(yīng)器 ， 面積 也比其他設(shè)備小 。 該工藝的 缺點(diǎn) 有： 自動(dòng)化控制要求高。排水時(shí)間短（間歇排水時(shí)），并且排水時(shí)要求不攪動(dòng)沉淀污泥層，因而需要專門(mén)的排水設(shè)備（潷水器），且對(duì)潷水器的要求很高。 后處理設(shè)備要求大：如消毒設(shè)備很大，接觸池容積也很大，排水設(shè)施如排水管道 也很大。 由于不設(shè)初沉池，易產(chǎn)生浮渣，浮渣問(wèn)題尚未妥善解決 SBR 工藝是一種簡(jiǎn)易、快速且低耗的廢水生物處理工藝 [3]。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)控制形式 早期的控制系統(tǒng)多采用繼電器 —— 接觸器控制系統(tǒng)，但隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，控制要求的不斷提高，該類控制方法已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)污水處理系統(tǒng)的控制要求，因此已逐漸被淘汰，取而代之的是 DCS、現(xiàn)場(chǎng)總線控制、 PLC 等控制方法 [4]。 （ 1） DCS 系統(tǒng) DCS 是集散控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，又稱為分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，是由計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、測(cè)量控制技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等 相互滲透形成的。由計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場(chǎng)終端組成，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場(chǎng)控制站、檢測(cè)站和操作站、控制站等連接起來(lái)，完成分散控制和集中操作、管理的功能，主要是用于各類生產(chǎn)過(guò)程，可提高生產(chǎn)自動(dòng)化水平和管理水平，其主要特點(diǎn)如下：采用分級(jí)分布式控制，減少了系統(tǒng)的信息傳輸量，使系統(tǒng)應(yīng)用程序比較簡(jiǎn)單。實(shí)現(xiàn)了真正的分散控制，使系統(tǒng)的危險(xiǎn)性分散，可靠性提高。厭氧池 缺氧池 好氧池 二沉池 進(jìn)水 出水 混合液回流 活性污泥回流 圖 23 A2/0 法工藝流程圖 XXX 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 擴(kuò)展能力較強(qiáng)。軟硬件資源豐富，可適應(yīng)各種要求。實(shí)時(shí)性好，響應(yīng)快。 （ 2）現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是由 DCS 和 PLC 發(fā)展而來(lái)的，是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的自動(dòng)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)按照公開(kāi)、規(guī) 范的通信協(xié)議在智能設(shè)備之間，以及智能設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和交換，從而實(shí)現(xiàn)控制與管理一體化的自動(dòng)控制系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)：可以用計(jì)算機(jī)豐富的軟件、硬件資源。響應(yīng)快，實(shí)時(shí)性好。通信協(xié)議公開(kāi)，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(jiǎn)稱，用它作為處理系統(tǒng)的控制器，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能要求，也可利用計(jì)算機(jī)作為其上位機(jī)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接 PLC，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，其特點(diǎn)如下：編程方便，開(kāi)發(fā)周期短，維護(hù)容易。通用性強(qiáng)，使用方便。控制功能強(qiáng)。模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要 求 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主要功能是完成對(duì)城市污水的凈化的作用，將城市中排除的污水通過(guò)該系統(tǒng)處理后，輸出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)。長(zhǎng)期以來(lái)，工業(yè)污水處理技術(shù)雖然經(jīng)過(guò)了迅速發(fā)展，但仍滯后于城市發(fā)展的需要，工業(yè)污水處理率低、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率低等極大地影響了城市發(fā)展。為實(shí)現(xiàn)工業(yè)污水處理技術(shù)的簡(jiǎn)易、高效、低能耗的功能， 并且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制過(guò)程，采用 PLC 作為核心控制器是個(gè)較好的方案。 PLC 作為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的功能變得更多。原因正是由于 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。 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(gè)方面：一是信號(hào)輸入；二是控制輸出信號(hào)。 信號(hào)輸入 工業(yè)污水處理系統(tǒng)信號(hào)輸入檢測(cè)方面主要涉及四類信號(hào)的監(jiān)測(cè)，主要包括：按鈕的輸入檢測(cè)、液位差的輸入檢測(cè)、液位高低的輸入檢測(cè)，以及曝氣池中含氧量的輸入檢測(cè)。 （ 1）按鈕輸入檢測(cè) 大多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測(cè)，主要有自動(dòng)按鈕、手動(dòng)按鈕、格柵機(jī)啟動(dòng)按鈕、清污機(jī)啟動(dòng)按鈕、潛水泵啟動(dòng)按鈕、潛水?dāng)嚢铏C(jī)啟動(dòng)按鈕、污泥回流泵按鈕、曝氣機(jī)工頻、變頻按鈕，以及變頻加速減 速按鈕等。 （ 2）液位差輸入檢測(cè) 檢測(cè)粗細(xì)格柵兩側(cè)液位差，用來(lái)控制清污機(jī)的啟動(dòng)與停止。 （ 3）液位高低輸入檢測(cè) 檢測(cè)進(jìn)水泵房和污泥回流泵房中液位的高低，用來(lái)控制潛水泵或污泥回流泵的啟動(dòng)和停止，以及投入運(yùn)行的潛水泵的數(shù)量。 （ 4）含氧量輸入檢測(cè) 以上三種都為數(shù)字量輸入該輸入為模擬量輸入。曝氣過(guò)程是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)為了保證微生物所需要的氧氣。；當(dāng)溶解氧值偏高時(shí)，導(dǎo)致微生物過(guò)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)。 基于 PLC 控制的城市污水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 控制輸出信號(hào) 信號(hào)輸出部分主要包括兩個(gè)方面：一個(gè)是數(shù)字量輸出，即各類設(shè)備的接觸器；另外一個(gè)是模擬量輸出，用來(lái)控制曝氣機(jī)變頻器 。 （ 1）數(shù)字量輸出 控制各類設(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?、污泥回流泵等設(shè)備。 （ 2）模擬量輸出 通過(guò) PLC 中 PID 運(yùn)算后的數(shù)據(jù)，通過(guò)其功能模塊輸出控制信號(hào)，該控制信號(hào)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。 3 設(shè)計(jì)方案的確定 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析 PLC 的結(jié)構(gòu) PLC 實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的電子系統(tǒng)，其硬件結(jié)構(gòu)大概與我們的微型計(jì)算機(jī)一致。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同， PLC 分為模塊式和整體式兩種模式 [5]。 (1)整體模式的 PLC 整體模式的 PLC由中央處理器 (CPU)、存儲(chǔ)器、輸入 /輸出 (I/O)單元、電源電路和通信端口等組成。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)固定、實(shí)現(xiàn)的功能和控制規(guī)模固定 [６ ]?；?