【正文】 。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。長壽命：機(jī)械壽命高達(dá) 2020 萬次；電壽命高達(dá) 200 萬次。為此該系統(tǒng)選用施耐德 LC1D0901M5C 交流接觸，其額定電壓 220V,額定電流 9A。 圖 38 工業(yè)污水處理 系統(tǒng) PLC 硬件接線圖 其他資源配置 要完成系統(tǒng)的控制功能除了需要 PLC 主機(jī)及其擴(kuò)展模塊之外，還需要各種傳感器、接觸器和變頻器等儀器設(shè)備。 表 36 模擬量輸入地址分配 輸入地址 輸入設(shè)備 AIW0 溶解氧儀 模擬量輸出部分 在此控制系統(tǒng)中需要將采集回來的模擬量進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后，通過模擬輸出口對變頻器進(jìn)行控制，進(jìn)行控制其他設(shè)備的運(yùn)行，如下表 37 所示 。 PLC 的 I/O 資源配置 根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，對 PLC 的 I/O 進(jìn)行配置，具體分配如下表 。 在該系統(tǒng)中，還需要采集模擬量并利用模擬量控制的功能要求，因此需要在擴(kuò)展一個(gè)模擬量輸入輸出擴(kuò)展模塊。 8 點(diǎn) DC 輸入 8 點(diǎn)輸出型。 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。 圖 33 工業(yè)污水處理系統(tǒng)部分主電路圖 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文） 14 PLC 選型 根據(jù) 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的功能要求，以及其復(fù)雜程度，從經(jīng)濟(jì)性、可靠性等方面來考慮，選擇西門子 S7—200 系列 PLC 作為 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)的控制主機(jī)。接觸器 KM KMKM6 分別控制 M M M3 的工頻運(yùn)行；接觸器 KM KM9 分別控制 MM3 的變頻運(yùn)行； FR FR FR3 分別為三臺電機(jī)過載保護(hù)用的熱繼電器； QF主電路的空氣開關(guān)； FU1 為主電路的熔斷器。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì) 圖 33 為工業(yè)污水處理系統(tǒng)的主電路圖的部分圖。 (6）污泥回流泵的運(yùn)行與停止根據(jù)液面的高低進(jìn)行控制。 (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。 (2）運(yùn)行粗、細(xì)格柵機(jī)，進(jìn)行間歇運(yùn)行，即運(yùn)行一段時(shí)間然后停止一段時(shí)間，循環(huán)進(jìn)行。在自動(dòng)方式下進(jìn)行閉環(huán)控制，系統(tǒng)根據(jù)檢測到外部傳感器的狀態(tài)對設(shè)備進(jìn)行啟停控制，其工作過程如下。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)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。 (3）電氣控制柜。 (2）顯示面板。 (1）操作面板。 電氣控制系統(tǒng) 電氣控制系統(tǒng)主要包括操作面板、顯示面板、電氣控制柜等單元。污泥脫水系統(tǒng)主要包括離心式脫水機(jī)，其主要功能是對氧化池中處理過污水的活性污泥進(jìn)行脫水處理，由于對污水進(jìn)行處理后，活性污泥中有新的微生物及其他雜質(zhì)，因此需要先對活性污泥添加一定量的藥物，便于污泥脫水。在該系統(tǒng)中用到一定化學(xué)藥劑 主要包括混凝劑、絮凝劑、復(fù)合堿等， 主要用來調(diào)節(jié)改善混凝條件及絮凝體結(jié)構(gòu)，利用高分子助凝劑的強(qiáng)烈吸附架橋作用，使細(xì)小松散的絮凝體變的粗大而緊密，容易發(fā)生沉降。 (4）沉淀系統(tǒng)。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。氧化溝的功能是對污水進(jìn)行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，使其達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，其中是轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)是關(guān)鍵設(shè)備，在氧化溝中設(shè)置有溶解氧儀對污水中的含氧量進(jìn)行檢測，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。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文） 11 (3）氧化溝系統(tǒng)。細(xì)格柵系統(tǒng)的主要功能是進(jìn) 一步凈化污水中的顆粒物體，將污水中細(xì)小的沙粒濾除，其中的細(xì)格柵機(jī)是根據(jù)程序設(shè)定時(shí)間進(jìn)行間歇工作，而轉(zhuǎn)鼓清污機(jī)的運(yùn)行和停止則根據(jù)細(xì)格柵兩側(cè)的液位差來決定，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，這和粗格柵系統(tǒng)的運(yùn)行方式一致。 (2）除砂系統(tǒng)。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。 圖 41 工業(yè)污水處理系統(tǒng)基本組成示意圖 (1）進(jìn)水系統(tǒng)。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文） 10 3 硬件系統(tǒng)配置 氧化溝是工業(yè)污水處理系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，其結(jié)構(gòu)的不同形成了不同的氧化方法例如，奧貝爾、卡魯賽爾和一體化氧化溝 法，對于不同的結(jié)構(gòu)，其配套的設(shè)備也有較大的不同，所以其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不同的結(jié)構(gòu)對應(yīng)不同的控制系統(tǒng)，因此需要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。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。 控制輸出信號 信號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，用來控制曝氣機(jī)變頻器。通過將溶解氧儀設(shè)置在適當(dāng)位置上，將檢測值反饋到 PLC 中，通過運(yùn)算輸出控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速信號。以上三種 都 為數(shù)字量輸入，該輸入為模擬量輸入。檢測進(jìn)水泵房和污泥回流泵房中液位的高低，用來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。檢測粗細(xì)格柵兩側(cè)液位差，用來控制清污機(jī)的啟動(dòng)與停止。大多數(shù)為人工方式控制的輸入檢測，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。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文） 9 信號輸入 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)信號輸入檢測方面主要涉及四類信號的監(jiān)測，主要包括：按鈕的輸入檢測、液位差的輸入檢測、液位高低的輸入檢測，以及曝氣池中含氧量的輸入檢測。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。 PLC 作為 工業(yè)污水處理 系統(tǒng)的控制系統(tǒng)使得設(shè)計(jì)過程變得更 加簡單，可實(shí)現(xiàn)的功能變得更多。長期以來， 工業(yè)污水處理 技術(shù)雖然經(jīng)過了迅速發(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。模塊化結(jié)構(gòu)，擴(kuò)展能力強(qiáng)。通用性 強(qiáng)，使用方便。 （ 3） PLC 系統(tǒng)。響應(yīng)快，實(shí)時(shí)性好?，F(xiàn)場總線 控制系統(tǒng)是由 DCS 和 PLC 發(fā)展而來的，是基于現(xiàn)場總線的自動(dòng)控制系統(tǒng)。實(shí)時(shí)性好，響應(yīng)快。擴(kuò)展能力較強(qiáng)。由計(jì)算機(jī)和現(xiàn)場終端組成，通過網(wǎng)絡(luò)將現(xiàn)場控制站、檢測站和操作站、控制站等連接起來，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)用程序比較簡單。 （ 1） DCS 系統(tǒng)。污水經(jīng)沉淀池處理最后到達(dá)脫水環(huán)節(jié)，離心式脫水機(jī)作用下進(jìn)行脫水處理后排出清水。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。對污水進(jìn)行除油、消毒、調(diào)整 PH 值。在除砂池系統(tǒng)中 細(xì)格柵和轉(zhuǎn)鼓 清污機(jī)進(jìn)一步 凈 化污水中的細(xì)小顆粒物體，將污水中的細(xì)小沙粒濾除后進(jìn)入氧化溝反應(yīng)池。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文） 7 整個(gè)過程對于單個(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 。其反應(yīng)機(jī)理及去除污染物的機(jī)理與傳統(tǒng)的活性污泥法基本相同，只 是運(yùn)行操作方式不盡相同。 （ 5） SBR 法。對于污水濃度低 的場合， B 段也比較困難，也難以發(fā)揮優(yōu)勢。但是， AB 法污泥產(chǎn)量較大，A 段污泥有機(jī)物含量極高，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。對于高濃度的 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。 AB 法中 A 段效率很高，并有較強(qiáng)的緩沖能力。高負(fù)荷段停留時(shí)間約為 20~40min，以生物絮凝吸附作用為主，同時(shí)發(fā)生不完全氧化反應(yīng)，去除BOD 達(dá) 50%以上。 圖 23 A2/O 法工藝流程圖 （ 4） A/B 法。因此，在對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。 A2/O 是一種厭氧 —缺氧 —好氧 工業(yè)污水處理 工藝。 其工藝流程圖如下： 圖 22 A/O 法工藝流程圖 曝氣池 （微生物吸附有機(jī)物 氧化為無機(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 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文） 6 （ 3） A2/O 法。該工藝通過增加好氧池與缺氧池所形成的硝化 反硝化反應(yīng)系統(tǒng)，很好的處理了污水中的氮含量，具有明顯的脫氮效果。 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）。該工藝的缺點(diǎn)有：普通曝氣池占地多，建設(shè)投資大，滿足國家標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)指標(biāo)范圍小、易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，磷和氮的去除率低。 圖 21 傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖 污水中的有機(jī)物在曝氣池停留的過程中，曝氣池中的微生物吸附污水中的大部分有機(jī)物，并且在曝氣池中被氧化成無機(jī)物，然后在沉淀池中經(jīng)過沉淀后的部分活性泥需要回流到曝氣池中。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文） 5 （ 1） 傳統(tǒng)活性污泥法。目前， 工業(yè)污水處理 的方法一般以生物處理法為主，輔以物理處理法和化學(xué)處理法。 工業(yè)污水處理 的方法主要有物理、化學(xué)、物理化學(xué)，以及生物等幾種。 常用的 工業(yè) 污水處理 工藝 不同的 工業(yè)污水處理 對象，不同的 工業(yè)污水處理 環(huán)境，將需要有不同的 工業(yè)污水處理 工藝來處理?？紤]到好氧分解速率一般在開始的幾天最快，在 20℃ 溫度下，污水五日生化需氧量 (BOD5)，約占 BOD20 的 70%～ 80%，因此把 BOD5 作為衡量污染水的有機(jī)物濃度指標(biāo)。 雖然 BOD20。 好氧有機(jī)污染物的性質(zhì)穩(wěn)定，在微生物的作用下，借助微生物的新陳代謝功能而降解為無機(jī)物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無機(jī)物。按化學(xué)性質(zhì)，污水中的污染物質(zhì)可分為無機(jī)性物質(zhì)和有機(jī)性物質(zhì)，其化學(xué)元素以炭、氮、磷為主。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。 基于 PLC 的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) （論文） 4 2 工業(yè)污水處理 控制系統(tǒng)總體介紹 工業(yè)污水處理 基本概念 城市污水、生活污水、 生產(chǎn)污水或經(jīng)過工業(yè)企業(yè)局部處理后的生產(chǎn)污水，往往都排入排水系統(tǒng)。因此建設(shè)符合我國國情的污水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)對降低 工業(yè)污水處理 成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會和和諧社會、保持我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義。超過洪澇災(zāi)害。目前我國約 300個(gè)城市缺水，其中嚴(yán)重缺水城市有 5O 個(gè)。這個(gè)污染源的出現(xiàn)引起了世界各國政府的關(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。因此，有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計(jì)量自控檢測儀表使用、 PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)，將為當(dāng)前 工業(yè)污水處理 控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。所以水資源也是一種保護(hù)。 對于環(huán)境保護(hù)問題，國務(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) 。采用先進(jìn)、實(shí)用的技術(shù)改造傳統(tǒng)工藝，在環(huán)保工程中廣泛采用先進(jìn)的自動(dòng)控制技術(shù)，是推動(dòng)環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級，實(shí)現(xiàn)環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)?，F(xiàn)在，這些國家的 工業(yè)污水處理 水平又有了進(jìn)一步提高，興建了一批具有脫氮除磷功效的設(shè)施，對水體質(zhì)量改善和水環(huán)境保護(hù)起了重大的作用。至 70 年代末，美國投入了數(shù)千億美元興建了 18000 余座城市 工業(yè)污水處理 廠，英國、法國、德國更耗費(fèi)了巨額資金興建了 7000 至 8000 座城市 工業(yè)污水處理 廠。 國際上，大規(guī)模的水污染治理是在第二次世界大戰(zhàn)后，隨著 50 年代經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展帶來的 60 年代日益嚴(yán)重性的環(huán)境污染而展開的。目前在水污染治理技術(shù) 上，我國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 工業(yè)污水處理 事業(yè)發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段。污水廠污泥處置問題在 ―九五 ‖科技攻關(guān)中受到重視，并配套開發(fā)成套的污泥處理。在人工處理技術(shù)方面， ―八五 ‖對高負(fù)荷活性污泥、高負(fù)荷生物膜、一體化氧化溝技術(shù)進(jìn)行了深入研究。 工業(yè)污水處理 的國內(nèi)外現(xiàn)狀 我國 工業(yè)污水 處理 技術(shù)從 ―七五 ‖國家科技攻關(guān)開始逐步進(jìn)行研究。隨著環(huán)境保護(hù)的呼聲越來越高，