【正文】 序是 SBR 工藝最主要的一道工序。從進(jìn)水開始到排水結(jié)束算作一個(gè)周期。 污水處理 PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析 污水處理的過程 本課題中 的污水處理采用 SBR 污水生物處理工藝，即序批式間歇活性污泥法。 (e) 現(xiàn)場聯(lián)機(jī)調(diào)試 現(xiàn)場聯(lián)機(jī)調(diào)試就是將 PLC 與現(xiàn)場設(shè) 備進(jìn)行調(diào)試，在這一步中可以發(fā)現(xiàn)程序存在的實(shí)際問題，然后經(jīng)過修正后使其滿足控制要求。首先把工藝流程分為若干階 9 段，確定每一個(gè)階段的輸入信號(hào)和輸出要控制的設(shè)備，還有不同階段之間的聯(lián)系，然后畫出程序流程圖，最后再進(jìn)行程序編制。 (b) I/O 點(diǎn)數(shù)分配 點(diǎn)數(shù)分配就是規(guī)定 PLC 的 I/O 端子和輸入 /輸出設(shè)備的對(duì)應(yīng)關(guān)系，畫出 I/O 接線原理圖。 (a) 選擇合適 PLC 確定 PLC 的 I/O 點(diǎn)數(shù)后，就根據(jù) I/O 點(diǎn)數(shù)、控制要求等來進(jìn)行 PLC 的選擇。 (4) 確定輸入 /輸出設(shè)備 根據(jù)控制要求選擇合適的輸入設(shè)備 (控制按鈕、開關(guān)、傳感器等 )和輸出設(shè)備 (接觸器、繼電器 )。 (d) 控制系統(tǒng)使用和維護(hù)方便、安全可靠。 (b) 在滿足控制要求的前提下，盡量減少 PLC 系統(tǒng)硬件費(fèi)用。PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則。 最長響應(yīng)時(shí)間：在一個(gè)掃描剛完成輸入讀取后才接到輸入信號(hào)，這樣這個(gè)輸入信號(hào)在該掃描周期將不會(huì)發(fā)生變化，要等到下個(gè)掃描周期才能得到響應(yīng)，這時(shí)的響應(yīng)時(shí)間最長。 最短響應(yīng)時(shí)間：一個(gè)掃描周期剛結(jié)束就收到輸入信號(hào)，即收到這個(gè)輸入信號(hào)與開始下一個(gè)掃描周期同時(shí)，這樣的響應(yīng)時(shí)間最短。因?yàn)?PLC 的循環(huán)掃描工作方式，所以收 到輸入信號(hào)的時(shí)刻不同，響應(yīng)時(shí)間的長短也就不同。 (c) 輸出階段 在這個(gè)階段中， PLC 將相應(yīng)的輸出存儲(chǔ)單元的運(yùn)算結(jié)果傳送到輸出模塊上，并通過輸出模塊向外部設(shè)備傳送輸出信號(hào)，開始控制外部設(shè)備。這一階段執(zhí)行完后，進(jìn)入輸出階段。 (b) 執(zhí)行程序階段 在這個(gè)階段中， PLC 按照由上到下的次序逐步執(zhí)行程序指令。 (1) 循環(huán)掃描技術(shù) PLC 采用循環(huán)可以分為 3 個(gè)階段：輸入階段 (將外部輸入信號(hào)的狀態(tài)傳送到 PLC)、執(zhí)行程序階段和輸出階段 (將輸出信號(hào)傳送到外部設(shè)備 )。而 PLC 則不同，它采用循環(huán)掃描技術(shù)，只有該線圈通電或斷電，并且必須當(dāng)程序掃描到該線圈時(shí)，該線圈觸點(diǎn)才會(huì)動(dòng)作，而且每次只能執(zhí)行一條指令，這也就是 PLC 以“串行”方式工作的，這種工作方式可以避免繼電器控制的觸點(diǎn)競爭和時(shí)序失配等問題。可以構(gòu)成不同控制規(guī)模和功能的 PLC，但同時(shí)價(jià)格也比較高。其中 PLC 的 CPU 和存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)在一個(gè)模塊上，有時(shí)把電源也放在這一模塊上，該模塊在總線上的安裝位置一般是固定的，模塊式的 PLC 安裝完成后，需進(jìn)行登記，以便 PLC 對(duì)安裝在總線上的各模塊進(jìn)行地址確認(rèn)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、體積小、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，但靈活性能較低。根據(jù)結(jié)構(gòu)形式的不同， PLC 的基本結(jié)構(gòu)分為整體式和模塊式結(jié)構(gòu)兩類。它主要有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)： 工藝簡單 、造價(jià)低；時(shí)間上具有理想的推流式反應(yīng)器的特性；運(yùn)行方式靈活，可脫氮除磷；具有較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷的能力；良好的污泥沉降性能，不易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象。間歇式活性污泥曝氣法在流態(tài)上雖然屬完全混合式，但在有機(jī)物降解方面，則是時(shí)間上的推流。 SBR 反應(yīng)池去除有機(jī)物的機(jī)理在充氧時(shí)與普通活性污泥法相同，不同之處是運(yùn)行按流入、反應(yīng)、沉淀、排放、待機(jī)五個(gè)工序，依次在同一 SBR 反應(yīng)池中周期性運(yùn)行。近年來，隨著計(jì)算機(jī)和自動(dòng)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，這一弊端得到很好的解決。 SBR污水處理工藝概述 序批式活性污泥法，簡稱 SBR。主 要目的是為了滿足高標(biāo)準(zhǔn)的受納水體要求或用于工業(yè)等特殊用途，它是城市污水處理未來發(fā)展的方向。經(jīng)二級(jí)處理后，有機(jī)污染物質(zhì)的去除率可達(dá) 90%以上，污水中污水五日需氧量值可降至20mg/L~30mg/L，有機(jī)污染物達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 二級(jí)處理工藝：主要有曝氣池和二沉池構(gòu)成。 一級(jí)處理：主要是初次沉淀池。 預(yù)處理：主要包括格柵和沉砂池。該法有活性污泥法和生物膜法兩種，前者多用于城市污水，后者多用于處理高濃度有機(jī)污水與污水處理過程中生產(chǎn)的污泥。 生物化學(xué)處理是利用微生物處理污水中的有機(jī)污染物的一種工藝。 污水處理工藝流程 污水處理就是采用各種技術(shù)與手段，將污水中所含的污染物質(zhì)分離去除、回收利用，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化 為無害物質(zhì)，使水得到凈化。 (6) 污水再生利用提上日程。 (4) 水質(zhì)控制指標(biāo)越來越嚴(yán)。 (2) 工業(yè)廢水治理開始轉(zhuǎn)向全過程控制。 目前我國新建及在建的污水處理廠所采用的工藝中，各種類型的活性污泥法仍為主流，占 90%以上，其余則為一級(jí)處理、強(qiáng)化一級(jí)處理、生物膜法及與其他處理工藝相結(jié)合的自然生態(tài)凈化法等污水 處理工藝技術(shù)。由此開發(fā)了改良 A/A/O 工藝和回流污泥反硝化生物除磷工藝，并已開始在實(shí)際工程中應(yīng)用。 多種類型的 SBR 工藝在我國均有應(yīng) 用，如屬第二代 SBR 工藝的 ICEAS 工藝，屬第三代的 CAST 工藝、 UNITANK 工藝等。 DE 型氧化溝和三溝式氧化溝在中高濃度的中小型城市污水處理中也有應(yīng)用。 目前氧化溝工藝是我國采用較多的污水處理工藝技術(shù)之一。 AB 法污水處理工藝于 80 年代初開始在我國應(yīng)用于工程實(shí)踐。 我國 80 年代以前建設(shè)的城市污水處理廠大部分采用普通曝氣法活性污泥處理工藝， 4 由于該工藝主要以去除 BOD5 和 SS 為主要目標(biāo)，對(duì)氮磷的去除率非常低。污水處理工藝技術(shù)由過去只注重去除有機(jī)物發(fā)展為具有除磷脫氮功能。 污水處理工藝技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展 我國現(xiàn)有城市污水處理廠 80%以上采用的是活性污泥法，其余采用一級(jí)處理、強(qiáng)化一級(jí)處理、穩(wěn)定塘法及土地處理法等。 (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)，如食用水中加氟以防止齲齒病，循環(huán)冷卻水中加緩蝕劑以控制腐蝕和結(jié)垢等。經(jīng)處理后的污水，最后出路有三種：排放水體；灌溉田地；重復(fù)使用。 第 2 章 污水處理概述 污水處理概述 城市污水、生活污水、生產(chǎn)污水或工業(yè)企業(yè)局部處 理后的生產(chǎn)污水，往往都排入城市排水系統(tǒng)，故把生活污水和生產(chǎn)污水的混合污水叫做城市污水。并且各個(gè)控制單元由于其內(nèi)部資源的限制，只是實(shí)現(xiàn)了簡單的時(shí)間控制和邏輯控制。水質(zhì)的檢測主要是有實(shí)驗(yàn)室人員通過實(shí)驗(yàn)來測量。大部分以前建設(shè)的污水廠自動(dòng)化程度仍然很低，仍采用人工巡檢的方式?？梢哉f我國污水處理自動(dòng)化的現(xiàn)狀是：手動(dòng)與自動(dòng)皆備，自制和引用并舉。 與國外相比，我國污水處理自動(dòng)化控制起步較晚，七十年代開始采用熱工儀表，實(shí)行集中巡檢；八十年代應(yīng)用分析儀表和 DCS 系統(tǒng)；至九十年代，隨著一大批 利用國際貸款的大型污水處理廠的建設(shè)投產(chǎn)，我國污水處理控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平有了很大的提高。紀(jì)莊子污水處理廠投產(chǎn)運(yùn)行后多年來達(dá)到設(shè)計(jì)出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，使黑臭的污水變?yōu)榍辶鳎恼Q生填補(bǔ)了我國大型污水處理廠建設(shè)的空白。 國內(nèi)污水處理自控系統(tǒng)發(fā)展?fàn)顩r 解放初期由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)剛剛起步，當(dāng)時(shí)的污水污染程度很低，且提倡利用污水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，特別是北方缺水地區(qū)將污水灌溉利用作為經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推廣，如著名的沈撫灌溉等，全國僅有幾個(gè)城市建設(shè)了近十座污水處理廠 (還包括 1921~1926年間外國人興建 3座污水處理廠 )，在處理工藝有的還是一級(jí)處理，處理的規(guī)模也很小，每天只有幾千個(gè)立方米，最大的也只有每天 5 萬立方米左右，致使污水處理技術(shù)和管理水平處于較落后的狀態(tài)。 (3) 生產(chǎn)過程中不同程度上采用了智能控制，可以根據(jù)水質(zhì)和水源的變化自動(dòng)地調(diào)整相應(yīng)的控制方式。設(shè)立中控室，中控室有操作員和工程師站，負(fù)責(zé)全廠的數(shù)據(jù)管理與記錄、報(bào)表等工作。國外污水處理自控系統(tǒng)主要存在以下幾個(gè)特點(diǎn) ： (1) 采用集散控制系統(tǒng) DCS 和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) FCS。同時(shí)國外較早的將 SCADA 技術(shù)引入到了給水排水工程中，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。同時(shí)一些國家開始重視污水的回用，如以色列的污水回用率達(dá)到了 90%。這些國家先后投資研究高效型、智能型、集約型污水處理設(shè)備和自動(dòng)化控制儀表。這些國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展較早而且較快，環(huán)境問題特別是水資源污染的嚴(yán)重性也較 早的體現(xiàn)出來，同時(shí)也得到了這些國家政府的重視，投入了大量的人力、物力，進(jìn)行水處理的研究。 因此建設(shè)符合我國國情的污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)降低污水處理成本、改善環(huán)境、建立可持續(xù)發(fā)展社會(huì)，保持我國經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展具有重要意義。并且我們的 工作人員還要比這些國家多，但是我國城市污水處理深度卻遠(yuǎn)不如這些國家。、日本為 179。目前國家治理污染的重點(diǎn)是“ 33211”工程，即“三河” (淮河、海河、遼河流域 )、“三湖 ” (太湖、巢湖、滇池 )、“兩區(qū)” (酸雨控制區(qū)、二氧化硫控制區(qū) )、“一市” (北京 )、 2 “一?！?(渤海流域 )[1]。特別是我國北方城市，如北京、天津、沈陽等城市水資源更為短缺。據(jù)中國經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)分析統(tǒng)計(jì)，全國按目前正常需要，年缺水總量約為 300 億～ 400 億立方米，因缺水造成的經(jīng)濟(jì)損失每年達(dá) 2300 億元，超過洪澇災(zāi)害。 我國是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國家，雖然我國年平均水資源總量為 28000 億 m2，居世界第六位，人均水資源量為 2220m2，居世界第 110 位，已經(jīng)被聯(lián)合國列為世界上 13 個(gè)缺水國家之一。污水也是造成環(huán)境污染的來源之一。在工廠的工業(yè)污水處理過程中，污水來源的不穩(wěn)定以及工廠中各種污水的成分的復(fù)雜性，對(duì)工業(yè)污水處理的工藝和控制方式提出了非常高的要求。并且工業(yè)污水處理過程中，經(jīng)過厭氧和好氧處理，污水中的熱量、沼氣等再生能源可以為工 業(yè)生產(chǎn)提供二次能源，真正實(shí)現(xiàn)變廢為寶、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。這些現(xiàn)象都是水污染產(chǎn)生的嚴(yán)重后果，因此工業(yè)污水處理項(xiàng)目的實(shí)施已經(jīng)刻不容緩。據(jù)統(tǒng)計(jì)，由于水質(zhì)污染，我國已有大約 3 億人的飲水發(fā)生不安全現(xiàn)象，其中 億人的飲水是超標(biāo)水。耗水量高、重復(fù)利用率低、污染嚴(yán)重是我國工業(yè)系統(tǒng)水資源利用的突出問題。但是我國工業(yè)用水耗費(fèi)高，重復(fù)利用水少，中水使用率不高，有關(guān)資料顯示，我國的工業(yè)用水重復(fù)利用率平均為 40%~50%。 我國淡水資源不斷減少，而且污染現(xiàn)象較為嚴(yán)重。我國北方地區(qū)水資源的超采，己形成漏斗地勢(shì)、水位下降、湖泊干涸、河水?dāng)嗔?、生態(tài)惡化。而且我國水資源時(shí)空分布極不均衡，全國 500 多個(gè)城市缺水，其中多個(gè)嚴(yán)重缺水，北方地區(qū)缺水現(xiàn)象尤其嚴(yán)重，人均擁有淡水量僅有 240 噸。然而，水資源是有限的。 41 附錄 D 硬件接線圖 31 參考文獻(xiàn) 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 22 變量和數(shù)據(jù)的定義 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 22 組態(tài)軟件與 PLC 的通信設(shè)置 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 21 數(shù)據(jù)交換存儲(chǔ)區(qū)的定義 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 20 S7200 系列 PLC 的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 20 組態(tài)王 的特點(diǎn) 178。 20 第 6 章 組態(tài)軟件對(duì)現(xiàn)場狀態(tài)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn) 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。 10 PLC 的選擇 178。 9 第 4 章 硬件部分的設(shè)計(jì) 178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。178。17