【正文】 理系統(tǒng)的工作原理 ① 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 所示， PLC 為核心控制器，通過檢測(cè)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 的控制 。編程后的 PLC 能夠按照內(nèi)部程序?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行 實(shí)時(shí)監(jiān)控 [1]。主、從 PLC 數(shù)據(jù)通過 ControlLink 總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。 即 采用兩級(jí)控制方案對(duì)整套污水處理系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，上位機(jī)選用兩臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，下位機(jī)可選用 Omron 公司 PLC，系統(tǒng)構(gòu)成監(jiān)控布局 如 下 圖 [3]： 18 圖 主 PLC 控制提升泵站、沉砂池、氧化溝、二沉池、回流污泥泵站的所有設(shè)備及傳感器。電氣控制的核心設(shè)備，主要包括變頻器、各類傳感器的 輸入信號(hào)、 PLC 及其擴(kuò)展模塊等。顯示較多的數(shù)據(jù)，一般采用觸摸屏或者人機(jī)界面。主要包括手動(dòng)、自動(dòng)、各類設(shè)備的啟動(dòng)按鈕等。 在該系統(tǒng)中需要檢測(cè)較多的數(shù)字輸入量，并且還要檢測(cè)模擬量的輸入，根據(jù)設(shè)定的程序進(jìn)行數(shù)據(jù)處理后，輸出控制信號(hào)， 因此 系統(tǒng)的控制邏輯與時(shí)序就需要嚴(yán)格照檢測(cè)信號(hào)的輸入進(jìn)行控制。 通過以上設(shè)計(jì)大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了管理水平。主要包括離心式脫水機(jī)，其主要功能是對(duì)氧化池中處理過污水的活性污泥進(jìn)行脫水處理，由于對(duì)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(duì)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 是 混凝劑、絮凝劑、復(fù)合堿等， 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)。氧化溝中設(shè)置有溶解氧儀對(duì)污水中的含氧量進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)其反饋到 PLC 的值來控制曝氣機(jī)變頻器的運(yùn)行 。由氧化溝和污泥回 流系統(tǒng)構(gòu)成，氧化溝包括轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)和潛水?dāng)嚢铏C(jī)， 主要 對(duì)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) 。沉砂池中分離機(jī)的運(yùn)行和后續(xù)處理中的轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)的運(yùn)行同步。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。 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)的液位差來決定的即當(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 工業(yè)污水處理系統(tǒng)基本組 成示意圖 [14] ① 進(jìn)水系統(tǒng)。 主要組成部分 15 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，設(shè)備較多，在氧化溝中其控制過程及原理大致相同，都是通過控制曝氣機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)污水中的含氧量 。 第三章 過程論述 PLC污水 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟 如圖 ： 14 圖 1 不同的結(jié)構(gòu)對(duì)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)。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)化的控制過程。 通過對(duì)比，不難看出整體上和國(guó)外相比我國(guó)污水的自控系統(tǒng)仍然存在很大的差距，但是我國(guó)的應(yīng)用前景卻非常廣泛、潛力很大。 13 ③ 各個(gè)控制站之間完全獨(dú)立，沒有信息的交換。 ② 國(guó)產(chǎn)在線儀表的穩(wěn)定性還沒有達(dá)到要求，所以大部分采用進(jìn)口的在線儀表，但是由于進(jìn)口儀表價(jià)格昂貴， 所以應(yīng)用并不是很廣泛。現(xiàn)階段，我國(guó)工業(yè)污水處理的工作重點(diǎn)已經(jīng)從工藝技術(shù)的研究轉(zhuǎn)移到具體項(xiàng)目的實(shí)施。 ④ 大 量采用遙測(cè)、遙控設(shè)備，并開始有效地利用社會(huì)信息資源，如電話網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)電話網(wǎng)絡(luò)、國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)、氣象信息等。 ② 采用在線監(jiān)測(cè)的水質(zhì)分析儀表，對(duì)全廠的水質(zhì)實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并由上位機(jī)記錄下來，提高了測(cè)量精度。 ⑦ 中小城鎮(zhèn)污水污染與治理問題受到 大眾的普遍 重視。 12 ⑤ 由單純工藝技術(shù)研究轉(zhuǎn)向工藝、設(shè)備、工程的綜合集成與產(chǎn)業(yè)化及經(jīng)濟(jì)、政策、標(biāo)準(zhǔn)的綜合性研究。 ③ 單獨(dú)分散處理轉(zhuǎn)為城市污水集中處理。 可以看出， 我國(guó) 未來 城市污水處理發(fā)展趨勢(shì) 會(huì)是 ： ① 氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去處仍為重點(diǎn)。 我國(guó)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。 國(guó)外一些先進(jìn)、 高效的污水處理專用 設(shè)備也 隨后進(jìn) 入 我國(guó)污水處理行業(yè)市場(chǎng)。我國(guó)第一座大型污水處理廠 —— 天津市紀(jì)莊子污水處理廠 ，它的誕 生填補(bǔ)了我國(guó)大型污水處理 廠建設(shè)的空白 [8]。 與國(guó)外相比，我國(guó)污水處理自動(dòng) 化控制起步較晚 ，在處理工藝有的還是一級(jí)處理，處理的規(guī)模也很小，致使污水處理技術(shù)和管理水平處于較落后的狀態(tài)。 因此， PLC 系統(tǒng) 成為污水控制系統(tǒng)的首選控制形式。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)。 其 是由 DCS 和 PLC 發(fā)展而來的，是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 主要是用于各類生產(chǎn)過程。實(shí) 現(xiàn)了真正的分散控制，可靠性提高， 擴(kuò)展能力較強(qiáng)。 目前 主要控制形式有以下幾種： ① DCS 系統(tǒng)。 因此，在選擇工業(yè)污水處理工藝的時(shí)候必需要認(rèn)真考慮當(dāng)?shù)匚鬯那闆r，以及實(shí)際的工業(yè)污水處理的環(huán)境。 多種類 型的 SBR 工藝在我國(guó)同樣 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。 綜上所述， 傳統(tǒng)活性污泥及其改進(jìn)型 A/0、 A2/0 、 AB 工藝，處理單元多，操作管理復(fù)雜，尤其是污泥厭氧消化工藝，對(duì)管理水平要求較高 ， 而氧化溝法回流污泥溶解氧較高，對(duì)除磷有一定的影響 。 SBR 反應(yīng)池去除有機(jī)物的一切過程都在一個(gè)設(shè)有曝氣或攪拌裝置的 SBR 反應(yīng) 池內(nèi)進(jìn)行，不必另設(shè)沉淀池和污泥回流泵等裝置。序批式活性污泥法 的 簡(jiǎn)稱， 是一種按照一定的時(shí)間順序間歇式操作 按間歇曝氣方式來運(yùn)行 的污水生物處理技術(shù)。 尤其在采用污泥消化和沼氣利用工藝時(shí)，優(yōu)勢(shì)最為明顯。該工藝沒有初沉淀，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)。其工藝流程圖如圖 23： 圖 23 A2/O 法工藝流程圖 [1] 9 ④ A/B 法。 其 除磷脫氮效果非常好，非常適合用于對(duì)除磷脫氮 有要求的工業(yè)污水處理。但是此硝化 反硝化反應(yīng)系統(tǒng)需要得到很好的控制， 其 工藝流程圖如 圖 22： 圖 22 A/O 法工藝流程圖 [1] ③ A2/O 法。 該法 是一種缺氧 好氧生物工業(yè)污水處理工藝。缺點(diǎn)：普通曝氣池占地多，建設(shè)投資大，滿足國(guó)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。 常用的工業(yè)污水處理工藝 主要有 三種類型 [9]： ① 傳統(tǒng)活性污泥法。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 ：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。 7 預(yù)處理：主要包括格柵和沉砂池。 （ 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，它運(yùn)行費(fèi)用較低，目前已成為城市污水處理的主體工藝。 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。 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 [9]。 廢水處理技術(shù)是一種高效廢水回用的處理技術(shù)，采用優(yōu)勢(shì)菌技術(shù)對(duì)校園生活污水進(jìn)行處理，經(jīng)過處理后的中水可以用來澆灌綠地、花木、沖洗廁所及車輛等，從而達(dá)到節(jié)約水資源的目的?；?學(xué)需氧量 (COD)的 特點(diǎn)是能夠精確的表示污水中有機(jī)物的含量，并且測(cè)定時(shí)間短 。 雖然 生物化學(xué)需氧量 能較精確地描述污水的生化需氧量，但其測(cè)定的時(shí)間太長(zhǎng)，需 20 天。 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。 ④依據(jù)現(xiàn)有條件，展現(xiàn)該系統(tǒng)的可行性。 ② 介紹 了 PLC 的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。 針對(duì)目前 我們 污水處理廠高投入 低效率 的情況， 我將 規(guī)劃 一種低成本的污水處理控制系統(tǒng) 。 在保護(hù)環(huán)境的號(hào)召下 ，工業(yè)污水處理已經(jīng)體現(xiàn)出其必要性和緊迫性，對(duì)于各種污水進(jìn)行處理后 再健康 排放成為 人們的心中大結(jié) 。 水環(huán)境污染造成的水危機(jī) 也 已經(jīng)成為炎黃子孫需要 用集體的智慧來 解決的問題。 有關(guān)資料顯示，我國(guó)的工 業(yè)用水重復(fù)利用率平均為 40%~50%。 造成這種結(jié)果的原因 分析可得 ：污水處理廠管理水平低、自動(dòng)化控制手段差。然而我國(guó) 卻高達(dá) 179。 日本城市污水處理的電耗為 179。 由于控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)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。淡水資源的短缺己經(jīng)成為我國(guó)急需解決的問題?，F(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)工藝和設(shè)備對(duì)水質(zhì)要求 也是 越來 越高， 淡水的浪費(fèi)非常嚴(yán)重 ，用水成本 也是不斷 升高 。 水與人的生活息息相關(guān)， 在現(xiàn)代社會(huì)生活及生產(chǎn)中人們對(duì)水的需求量越來越明顯 。水資源的匱乏和水資源的污染，已經(jīng)嚴(yán)重 影響了人們 的日常生活，同時(shí)也 嚴(yán)重影響了我國(guó)的經(jīng)濟(jì) 建設(shè)和發(fā)展 [14]。 又由于 80%以上的污水未經(jīng)有效處理就直接投進(jìn)水域，已造成我國(guó) 1/3 以上的河段受到污染， 90%以上的城市水域嚴(yán)重污染，近 50%的重點(diǎn)城鎮(zhèn)水源不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。 我