【文章內(nèi)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(diào)節(jié)池、格柵和沉砂池之后，主要去除以無機(jī)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(xué)處理與生物處理的與處置。（2）用于化學(xué)處理或生物處理后，分離化學(xué)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(nóng)田前做灌前處理。該部分的主要機(jī)械設(shè)備包括旋流除砂機(jī)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(zhǔn)備。SBR法的實(shí)質(zhì)是將污水中的有機(jī)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(qiáng)池內(nèi)有機(jī)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(guān)鍵的環(huán)節(jié)，因此其控制量較多、控制較復(fù)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(gòu)筑物[10]。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。氧化溝：污水通過氧化溝的外溝底部進(jìn)水管進(jìn)入氧化溝，經(jīng)過多次循環(huán)后沿外、中、內(nèi)的順序進(jìn)入內(nèi)溝循環(huán)，外溝、中溝和內(nèi)溝之間互有水位差。最后由內(nèi)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(shè)置手電兩用出水堰門兩套，每套對應(yīng)一個二次沉淀池。打開對應(yīng)的出水堰門。即可向?qū)?yīng)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(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。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。每座二次沉淀池設(shè)置一套超聲波液位計用來確定其運(yùn)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(jī)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(fù)責(zé)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(shè)施進(jìn)行污泥處理。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]。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。這些剩余活性污泥的主要成分是污水處理過程中新產(chǎn)生的微生物及其殘渣，以有機(jī)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(jié)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(diǎn)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(diǎn)有較大的腐蝕性，使觸點(diǎn)間導(dǎo)電性能降低，影響自動控制的效果。近年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，工業(yè)控制也逐步由傳統(tǒng)的單機(jī)控制走向網(wǎng)絡(luò)化，工業(yè)控制中多采用PLC來實(shí)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(yù)處理）中，PLC主要是對格柵機(jī)、格柵除污機(jī)、柵渣輸送機(jī)、提升泵、旋流除砂機(jī)以及砂水分離器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測與控制。在污水二級處理（生物處理）中，PLC主要對進(jìn)水閥門、提升泵、攪拌器、鼓風(fēng)機(jī)、污泥回流泵、潷水器和剩余污泥泵等進(jìn)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(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。 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。（1）在進(jìn)水時期，PLC控制進(jìn)水閥門的開關(guān)并對格柵進(jìn)行控制。當(dāng)開始進(jìn)水時，PLC控制進(jìn)水閥門，提升泵和攪拌工作。進(jìn)水結(jié)束， PLC控制進(jìn)水閥門、提升泵和攪拌機(jī)停止工作。（2）在曝氣時期，PLC對鼓風(fēng)機(jī)和污泥回流泵進(jìn)行控制。當(dāng)開始曝氣時，PLC將鼓風(fēng)機(jī)和污泥回流泵打開，進(jìn)行污泥的好氧反應(yīng)。當(dāng)曝氣結(jié)束，PLC鼓風(fēng)機(jī)和污泥回流泵關(guān)閉。（3）在沉淀時期，PLC只進(jìn)行計時，靜置1小時，不對SBR池中設(shè)備進(jìn)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(jié)束時，PLC將潷水器關(guān)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(jī)、加藥泵、濃縮脫水機(jī)和污泥輸送帶進(jìn)行監(jiān)測和控制并對污泥流量進(jìn)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(jìn)行控制，當(dāng)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(dá)到設(shè)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(shè)備的反饋狀態(tài)，指示設(shè)備的起停和手動、自動開關(guān)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(jìn)行相應(yīng)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(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)行故障報警和診斷。（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。（3）可根據(jù)污水處理工藝流程，嚴(yán)格對設(shè)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(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。（5）當(dāng)設(shè)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(shè)備的監(jiān)控數(shù)據(jù)來進(jìn)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(jìn)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(jī)和柵渣輸送機(jī)將垃圾懸浮物運(yùn)到指定地點(diǎn)。提升泵：4臺，兩臺備用。污水由提升泵將水位提升到細(xì)格柵所高度。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)。調(diào)節(jié)池：污水流入調(diào)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(jìn)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(jìn)行曝氣反應(yīng)。在此處，鼓風(fēng)機(jī)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(jī)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(jìn)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(jī)房和從二次沉淀池中流出的污泥一起，進(jìn)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(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)。第3章 硬件部分設(shè)計 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。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(wù)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(shí)現(xiàn)，這一點(diǎn)是和計算機(jī)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(jī)工作原理基礎(chǔ)上的。由于早期的PLC是從繼電控制系統(tǒng)發(fā)展而來，當(dāng)時主要完成的任務(wù)是開關(guān)量的順序控制，對被控對象控制的實(shí)現(xiàn)是有邏輯關(guān)系的，并不一定有時間上的先后，因此，單純像計算機(jī)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(yùn)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(jìn)行一次初始化工作，包括硬件初始化、I/O模塊配置運(yùn)行方式檢查等其他初始化的處理都是PLC內(nèi)部處理階段，一般在出廠時就已設(shè)定好時間。PLC上電完成后進(jìn)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(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。它具有以下優(yōu)點(diǎn)[12]：可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)。功能完善、擴(kuò)充方便、組合靈活、實(shí)用性強(qiáng)。編程簡單。體積小、重量輕、功耗低。功能完善，接口多樣。、安裝、調(diào)試和維修。目前，PLC在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用于汽車裝配、數(shù)控機(jī)床、機(jī)械制造、電力石化、冶金鋼鐵、交通運(yùn)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(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。在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC系統(tǒng)設(shè)計選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型，所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)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(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間。因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)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(diǎn)數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。本設(shè)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(jì)的響應(yīng)新挑戰(zhàn)，能給用戶帶來如下好處[13]：（1）高速CPU和強(qiáng)大的工藝功能可以帶來更高的生產(chǎn)率。（2）強(qiáng)大的CPU和超大的內(nèi)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(jī)柜操作可以減小機(jī)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(yīng)用程序的可重用性可以帶來更低的市場響應(yīng)時間。（5）分布式自動化可以減少安裝和調(diào)試的時間和費(fèi)用。（6）對于標(biāo)準(zhǔn)和故障安全要求的應(yīng)用可以共用一套系統(tǒng)。（7）強(qiáng)大的診斷功能可以提高機(jī)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(jī)器和工程的出口機(jī)會。S7300屬于模塊式PLC，主要由機(jī)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(shè)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(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。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。（2）存儲容量大。（3）功能強(qiáng)：極強(qiáng)的計算性能、強(qiáng)勁的內(nèi)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(hù)、采用不同性能級別的CPU，廣泛的適用于應(yīng)用場合。（4）良好的擴(kuò)展性能：一個系統(tǒng)除一個主機(jī)架外，根據(jù)需要最多可擴(kuò)展至3個擴(kuò)展機(jī)架，最多可以安裝32個模塊，每個機(jī)架可以插入8個模塊；主機(jī)架與擴(kuò)展機(jī)架之間通過接口模塊連接；每個機(jī)架可以遠(yuǎn)距離獨(dú)立安裝，兩個機(jī)架之間最長距離可達(dá)10米。（5）極強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)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(diǎn)到點(diǎn)的通訊系統(tǒng)，或通過集成在CPU中的多點(diǎn)接口(MPI)連接編程器、PC機(jī)、人機(jī)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(jié)構(gòu)，便利的連接系統(tǒng)，易于安裝維護(hù)。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