【文章內容簡介】 、初沉段初沉段是由沉淀池組成的。沉淀池是利用重力的作用下，使懸浮液中密度大于水的懸浮固體下沉，從而與水分離的水處理方法。它的去除對象，主要是懸浮液中粒徑在10μm以上的可沉固體。一般位于調節(jié)池、格柵和沉砂池之后，主要去除以無機物為主體的密度大的固體懸浮物。旋流曝氣沉砂池也是沉淀系統(tǒng)的一個組成分。在各種水處理系統(tǒng)中，沉淀的作用有所不同，大致如下：（1）作為化學處理與生物處理的與處置。（2）用于化學處理或生物處理后，分離化學沉淀物、分離活性污泥或生物膜。（3）污泥的濃縮脫水。（4）灌溉農田前做灌前處理。該部分的主要機械設備包括旋流除砂機和砂水分離器。其控制由時間順序完成。 污水二級處理（生物處理）污水二級處理，包括污水生物處理、沉淀和加藥三個過程，其中污水的生物處理是整個污水處理工藝的核心。沉淀和加藥兩個過程均在為處理后的水體排放做準備。SBR法的實質是將污水中的有機物作為培養(yǎng)基，向污水中投加活性菌種并同時供養(yǎng)曝氣，加強池內有機物和微生物與溶解氧的接觸。SBR池是污水廠污水處理系統(tǒng)最關鍵的環(huán)節(jié)，因此其控制量較多、控制較復雜。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筑物[10]。一次分配井：為一圓形構筑物，在一次分配井內設置兩套調節(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，可以向對應的氧化溝進水。氧化溝：污水通過氧化溝的外溝底部進水管進入氧化溝，經(jīng)過多次循環(huán)后沿外、中、內的順序進入內溝循環(huán)，外溝、中溝和內溝之間互有水位差。最后由內溝的出水堰門流至二次分配井。二次分配井：氧化溝的出水最終全部匯集到這里。二次分配井設置手電兩用出水堰門兩套，每套對應一個二次沉淀池。打開對應的出水堰門。即可向對應的二次沉淀池注水。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。采取周邊進水、周邊出水的圓形幅流式結構，每座二次沉淀池上安裝有中心傳動單管吸泥機一套。每座二次沉淀池設置一套超聲波液位計用來確定其運行液位。流入二次沉淀池的污水和污泥經(jīng)過沉淀后，上層清液流入接觸消毒池，下層污泥被吸泥機至污泥回流泵房。接觸消毒池：經(jīng)過處理后的清水流入接觸消毒池。這里清水和消毒藥劑混合，經(jīng)過量COD、流量后，排出。 污泥處理污泥處理包括儲泥池、加藥裝置和污泥脫水裝置。儲泥池負責接收剩余污泥泵輸送來的剩余污泥，儲存到一定的量后，啟動污泥處理設施進行污泥處理。在儲泥池中設置污泥攪拌器，以防在儲存過程中發(fā)生污泥板結[11]。污泥脫水主要是對于來自污泥濃縮池的剩余活性污泥進行脫水處理。這些剩余活性污泥的主要成分是污水處理過程中新產生的微生物及其殘渣，以有機物為主（約占60%70%），%%，不易脫水。所以污泥脫水系統(tǒng)中有一個加藥車間，其主要作用是向剩余污泥中加入聚丙烯酸胺以增加污泥的凝結性，便于污泥脫水。 污水處理自動控制過程傳統(tǒng)的污水處理主要采用繼電器觸點控制方式，但是由于控制現(xiàn)場條件比較惡劣，尤其空氣中帶有具腐蝕性的分子，對繼電器觸點有較大的腐蝕性，使觸點間導電性能降低，影響自動控制的效果。近年來，隨著計算機技術的飛速發(fā)展，工業(yè)控制也逐步由傳統(tǒng)的單機控制走向網(wǎng)絡化，工業(yè)控制中多采用PLC來實現(xiàn)自動控制。本污水處理監(jiān)控系統(tǒng)采用改良型SBR法，其自動控制過程描述如下：在污水一級處理（污水預處理）中，PLC主要是對格柵機、格柵除污機、柵渣輸送機、提升泵、旋流除砂機以及砂水分離器的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)測與控制。在污水二級處理（生物處理）中，PLC主要對進水閥門、提升泵、攪拌器、鼓風機、污泥回流泵、潷水器和剩余污泥泵等進行監(jiān)測和控制。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，對污水處理設備控制直接按時間進行控制，也使控制系統(tǒng)變得簡單。 SBR池工藝過程的四種工作狀態(tài)狀態(tài)連 續(xù) 進 水12345進水曝氣沉淀潷水進水注：三種工作狀態(tài)運行時間由污水水質決定。（1）在進水時期，PLC控制進水閥門的開關并對格柵進行控制。當開始進水時，PLC控制進水閥門，提升泵和攪拌工作。進水結束， PLC控制進水閥門、提升泵和攪拌機停止工作。（2）在曝氣時期，PLC對鼓風機和污泥回流泵進行控制。當開始曝氣時，PLC將鼓風機和污泥回流泵打開，進行污泥的好氧反應。當曝氣結束，PLC鼓風機和污泥回流泵關閉。（3）在沉淀時期，PLC只進行計時，靜置1小時，不對SBR池中設備進行操作動作。（4）在潷水時期，PLC控制將潷水器打開。開始潷水時，潷水器將上層清液抽走。潷水結束時，PLC將潷水器關閉，并控制剩余污泥泵，將污泥排抽到儲泥池中。PLC按照一定時間周期地執(zhí)行這四個狀態(tài)的操作。在污泥處理段中，PLC對污泥投加泵、攪拌機、加藥泵、濃縮脫水機和污泥輸送帶進行監(jiān)測和控制并對污泥流量進行監(jiān)測和計算。其中污泥投加泵需要根據(jù)污泥池的液位進行控制，當污泥池的液位值處于低液位時，污泥投加泵其開始工作，液面達到設定之時停止工作。在污水處理過程中采集和控制的信號有:（1）數(shù)字輸入信號，污水處理設備的反饋狀態(tài)，指示設備的起停和手動、自動開關狀態(tài)的輸入信號；（2）數(shù)字輸出信號，根據(jù)輸入信號對其進行相應的控制；（3）模擬輸入信號，如液位值，PH值和溶氧值（DO值）。 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：（1）進行對整個系統(tǒng)設備的運行和測量量的記錄和監(jiān)控，并及時進行故障報警和診斷。（2）可進行自動、手動控制切換，實現(xiàn)設備在非正常工作下的急停。（3）可根據(jù)污水處理工藝流程，嚴格對設備的啟停和故障報警予以控制。（4）可根據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)顯示，觀察設備的運行狀態(tài)。（5）當設備或控制參數(shù)處于非正常工作狀態(tài)，予以報警。（6）根據(jù)對重要設備的監(jiān)控數(shù)據(jù)來進行報表和走勢曲線的制作。 工藝流程介紹圖21 工藝流程圖粗格柵：污水流進粗格柵，將大型的垃圾懸浮物隔在粗格柵外面，再由格柵除污機和柵渣輸送機將垃圾懸浮物運到指定地點。提升泵：4臺，兩臺備用。污水由提升泵將水位提升到細格柵所高度。細格柵：將較小的懸浮物隔在細格柵外，同樣由格柵除污機和柵渣輸送機將隔出來的懸浮物運到指定地點。調節(jié)池：污水流入調節(jié)池，由PH計測量污水的PH值，又由攪拌器在此將不同PH值的污水進行均勻混合。一次沉淀池：利用重力的作用，使污水中密度大于水的懸浮固體下沉。曝氣池：污水流入曝氣池進行曝氣反應。在此處，鼓風機想曝氣池中的污水打入氧氣，增加污泥中微生物的活性，以分解污水中的有機污染物。曝氣一定時間后，經(jīng)過靜置1小時，由潷水器將上層清液抽走。大部分的污泥流入二次沉淀池，再由污泥回流泵，將活性污泥打回到曝氣池中，進行活性污泥的循環(huán)使用；小部分污泥通過剩余污泥泵流入濃縮脫水機房和從二次沉淀池中流出的污泥一起，進行污泥的濃縮脫水，最后排出。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將污泥進行濃縮脫水處理，最后由污泥傳送機將污泥運到指定地點。第3章 硬件部分設計 PLC工作原理及特點PLC采用循環(huán)掃描的工作方式，它周而復始的依一定的順序來完成PLC所承擔的系統(tǒng)管理工作和應用程序的執(zhí)行。循環(huán)掃描工作室一種分時串行處理方式，與繼電控制系統(tǒng)的并行處理方式是完全不同的。 控制任務的完成是建立在PLC硬件的支持下，通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來實現(xiàn)，這一點是和計算機的工作原理相一致的。因此，PLC工作的基本原理是建立在計算機工作原理基礎上的。由于早期的PLC是從繼電控制系統(tǒng)發(fā)展而來，當時主要完成的任務是開關量的順序控制，對被控對象控制的實現(xiàn)是有邏輯關系的，并不一定有時間上的先后，因此，單純像計算機那樣工作，把用戶程序由頭到尾順序執(zhí)行，并不能完全體現(xiàn)控制要求。 PLC有運行（RUN）和停止（STOP）兩種基本工作狀態(tài)，PLC上電后對PLC系統(tǒng)進行一次初始化工作，包括硬件初始化、I/O模塊配置運行方式檢查等其他初始化的處理都是PLC內部處理階段，一般在出廠時就已設定好時間。PLC上電完成后進入掃描工作過程。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，還有許多獨特的優(yōu)點。它具有以下優(yōu)點[12]：可靠性高、抗干擾能力強。功能完善、擴充方便、組合靈活、實用性強。編程簡單。體積小、重量輕、功耗低。功能完善，接口多樣。、安裝、調試和維修。目前，PLC在國內已廣泛應用于汽車裝配、數(shù)控機床、機械制造、電力石化、冶金鋼鐵、交通運輸、輕工紡織、污水處理等各行各業(yè)。 西門子PLC任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象的工藝要求，以提高生產效率和產品的質量而進行選擇的。在PLC系統(tǒng)設計時，首先應確定控制方案，下一步工作就是PLC系統(tǒng)設計選型。工藝流程的特點和應用要求是設計選型的主要依據(jù)。PLC及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴充其功能的原則選型，所選用PLC應是在相關工業(yè)領域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應與裝置規(guī)模和控制要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于縮短編程時間。因此，工程設計選型和估算時，應詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設計相應的控制系統(tǒng)。本設計選用的是西門子的SIMATIC系統(tǒng)PLC的S7300。SIMATIC控制器提供了面向未來的投資，可以做到主動、柔性、經(jīng)濟的響應新挑戰(zhàn)，能給用戶帶來如下好處[13]：（1）高速CPU和強大的工藝功能可以帶來更高的生產率。（2）強大的CPU和超大的內存容量可以集成新的功能。（3）控制器尺寸減小，大量的集成功能和無機柜操作可以減小機器體積。（4）高效的工程軟件，全集成自動化帶來的集成性和應用程序的可重用性可以帶來更低的市場響應時間。（5）分布式自動化可以減少安裝和調試的時間和費用。（6）對于標準和故障安全要求的應用可以共用一套系統(tǒng)。（7）強大的診斷功能可以提高機器和工廠的可靠。（8）全球190個國家和全面的SIMATIC支持可以增加機器和工程的出口機會。S7300屬于模塊式PLC，主要由機架、CPU模塊、信號模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器、電源模塊和編程設備組成[14]。SIMATIC S7300是一種通型的PLC，能適合自動化工程中的各種應用場合，其模塊化，無風扇結構，易于實現(xiàn)分布式的配置以及易于掌握等特性，使得S7300在實施各種控制任務時，成為一種即經(jīng)濟又切合實際的解決方案。它的主要特點有[15]：（1）速度快：極其快速的指令處理大大縮短循環(huán)周期。（2）存儲容量大。（3）功能強：極強的計算性能、強勁的內部集成功能、全面的故障診斷功能、用戶程序的多級口令保護、采用不同性能級別的CPU，廣泛的適用于應用場合。（4）良好的擴展性能：一個系統(tǒng)除一個主機架外，根據(jù)需要最多可擴展至3個擴展機架，最多可以安裝32個模塊，每個機架可以插入8個模塊；主機架與擴展機架之間通過接口模塊連接；每個機架可以遠距離獨立安裝，兩個機架之間最長距離可達10米。（5）極強的網(wǎng)絡通訊能力：可以通過通訊處理器連接AS－1接口、PROFIBUS和工業(yè)以太網(wǎng)總線系統(tǒng)和點到點的通訊系統(tǒng)，或通過集成在CPU中的多點接口(MPI)連接編程器、PC機、人機界面系統(tǒng)及其它SIMATIC S7/M7/C7等自動化系統(tǒng)。S7300可以支持過程通訊和數(shù)據(jù)通訊兩種通訊形式。（6）采用無限制的模塊化結構，便利的連接系統(tǒng)，易于安裝維護。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