【正文】 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 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)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 KM KM6分別控制 M M M3 的工頻運(yùn)行；接觸器 KM KM9 分別控制 M M3 的變頻運(yùn)行； FR FR FR3 分別為三臺(tái)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(cè)到外部傳感器的狀態(tài)對(duì)設(shè)備進(jìn)行啟?？刂?，其工作過程如下。 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(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)備的運(yùn)行、停止和調(diào)速控制。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 12 (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(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(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)，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(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，改變污水中溶解氧的含量。 (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)。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)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(duì)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(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)?？刂聘黝愒O(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。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 9 控制輸出信號(hào) 信號(hào)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(cè)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(hào)。以上三種都為數(shù)字量輸入，該輸入為模擬量輸入。檢測(cè)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(cè)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(cè)，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。 信號(hào)輸入 工業(yè)污水處理系統(tǒng)信號(hào)輸入檢測(cè)方面主要涉及四類信號(hào)的監(jiān)測(cè)，主要包括：按鈕的 輸入檢測(cè)、液位差的輸入檢測(cè)、液位高低的輸入檢測(cè)，以及曝氣池中含氧量的輸入檢測(cè)。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(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)的功能變得更多。長(zhǎng)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。 工業(yè)污水處理系統(tǒng)控制形式 早期的控制系統(tǒng)多采用繼電器 —— 接觸器控制系統(tǒng)，但隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，控制 要求的不斷提高，該類控制方法已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)污水處理系統(tǒng)的控制要求，因此已逐漸被淘汰，取而代之的是 DCS、現(xiàn)場(chǎng)總線控制、 PLC 等控制方法。經(jīng)處理的污水進(jìn)入沉淀池中，在刮泥機(jī)的作用下進(jìn)行物理沉淀，為了加強(qiáng)沉淀效果，同時(shí)加入混凝劑和絮凝劑利用高分子助凝劑的強(qiáng)烈吸附架橋作用更加容易沉降。同時(shí)在該系統(tǒng)中設(shè)置有溶解氧儀超聲波檢測(cè)器，通過它對(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，改變污水中溶解氧的含量。在該氧化溝系統(tǒng)中進(jìn)行生化處理，分解污水中的有害物質(zhì)，此環(huán)節(jié)用到一些化學(xué)藥劑來加強(qiáng)處理效果，如復(fù)合堿、氯氣、油絮凝劑等。 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)工業(yè)污水處 理工藝及描述 ： 本工業(yè)污水處理工藝流程圖如下圖 24 所示： 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 7 圖 24 工藝流程圖 污水由進(jìn)水系統(tǒng)通過粗格柵和清污機(jī)進(jìn)行初步排除大塊雜質(zhì)物體，到達(dá)除砂池中。 SBR 法與傳統(tǒng)的水處理工藝的最大區(qū)別在于它是以時(shí)間順序來分割流程各單元，以時(shí)間分割操作代替空間分割操作，非穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)代替生化反應(yīng)，靜置理想沉淀代替動(dòng)態(tài)沉淀等。 SBR 法 是歇式活性污泥法的簡(jiǎn)稱，是一種 按照一定的時(shí)間順序間歇式操作的污水生物處理技術(shù)，也是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥工業(yè)污水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。 總體而言， AB法工藝較適合于污水濃度高，具有污泥消化等后續(xù)處理設(shè)施的大中規(guī)模的城市工業(yè)污水處理廠，且有明顯的節(jié)能效果，而對(duì)于有脫氮要求的城市工業(yè)污水處理廠，一般不宜采用。另外，由于 A 段去除了較多的 BOD，造成了碳源不足，難以實(shí)現(xiàn)脫氮工藝的要求。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。 B段起到出水把關(guān)作用，處理穩(wěn)定性較好。 B段與常規(guī)活性污泥法相識(shí)，負(fù)荷較低。 A/B 法是吸附生物降解法的簡(jiǎn)稱，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 所示。 A2O 法的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。 A2/O 法也是在傳統(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 A2，即 AA，前一個(gè) A 代表 Anaerobic（厭氧的），后一個(gè)A 代表 Anoxic（缺氧的）； O代表（好氧的）。但是此硝化 反硝化反應(yīng)系統(tǒng)需要得到很好的控制，這樣 就對(duì)該工藝提出了更高的管理要求，這也成為了該工藝的一大缺點(diǎn)。 A/O 法是一種缺氧 好氧生物工業(yè)污水處理工藝。 （ 2） A/O 法。該工藝的優(yōu)點(diǎn)有：有機(jī)物去除率高，污泥負(fù)荷 高，池的容積小，耗電省，運(yùn)行成本低。傳統(tǒng)活性污泥處理法是一種最古老的工業(yè)污水處理工藝，其工業(yè)污水處理的關(guān)鍵組成部分為沼氣池與沉淀池，主要處理部分關(guān)系框圖如圖 21所示。常用的工業(yè)污水處理工藝有以下幾種。這些方法根據(jù)實(shí)際情況，可以單一使用，也可以針對(duì)不同的污水混合使用 。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。化學(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，但它不能像 BOD 那樣表示出微生物氧化的有機(jī)物量。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。有機(jī)物的種類很多，其共性是在微生物的作用下被降解時(shí)，都要消耗水中的溶解氧，所以在工程實(shí)際中，采用以下的幾個(gè)綜合污染指標(biāo)來表述 ：生物化學(xué)需氧量或生化需氧量（ Biochemical Oxygen Demand, BOD） mg/L、化學(xué)需氧量 (Chemical Oxygen Demand, COD) mg/L、總有機(jī)碳 (Total Organic Carbon) mg/L、總需氧量 (Total Oxygen Demand) mg/L。按物理形態(tài)，污水中的污染物質(zhì)可分為固體懸浮物即呈顆粒狀的污染物質(zhì)、膠體污染物質(zhì)和溶解性污染物質(zhì)。 污水污染物可根據(jù)化學(xué)性質(zhì)和物理形態(tài)進(jìn)行不同的分類。這些污水除含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、動(dòng)植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗滌劑等物質(zhì)外，還含有細(xì)菌、病毒等使人致病的微生物。 課題主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容 本課題主要設(shè)計(jì)的內(nèi)容是工業(yè)工業(yè)污水處理 工藝及工業(yè)污水處理系統(tǒng)的組成和 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) ,主要由以下內(nèi)容組成： （ 1）介紹了工業(yè)污水處理的基本內(nèi)容，包括工業(yè)污水處理的發(fā)展現(xiàn)狀以及工業(yè)污水處理的工藝流程； （ 2）介紹了 PLC 的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并對(duì)工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)分析； （ 3）具體分析設(shè)計(jì)工業(yè)污水 處理的硬件系統(tǒng)； （ 4）具體分析設(shè)計(jì)工業(yè)污水處理的軟件系統(tǒng)； （ 5）工業(yè)污水處理系統(tǒng)的調(diào)試與運(yùn)行。水資溝的匱乏和水資源的污染，己經(jīng)嚴(yán)重的影響了人民的日常生活 ，嚴(yán)重的影響了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展。據(jù)中國(guó)經(jīng)濟(jì)信息網(wǎng)分析統(tǒng)計(jì)，全國(guó)按目前正常需要，年缺水總里約為 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。我國(guó)是一個(gè)嚴(yán)重缺水的國(guó)家，雖