【正文】 氧量或生化需氧量（ Biochemical Oxygen Demand, BOD） mg/L、化學需氧量 (Chemical Oxygen Demand, COD) mg/L、總有機碳 (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)化學性質(zhì)和物理形態(tài)進行不同的分類。這些污水除含有碳水化合物、蛋白質(zhì)、氨基酸、動植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗滌劑等物質(zhì)外，還含有細菌、病毒等使人致病的微生物。 本課題主要設(shè)計的內(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 ,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，并對工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)進行設(shè)計分析； （ 3）具體分析設(shè)計工業(yè)污水處理的硬件系統(tǒng)； （ 4）具 體分析設(shè)計工業(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)試與運行。水資溝的匱乏和水資源的污染，己經(jīng)嚴重的影響了人民的日常生活，嚴重的影響了我國的經(jīng)濟建 設(shè)和發(fā)展。據(jù)中國經(jīng)濟信息網(wǎng)分析統(tǒng)計，全國按目前正常需要，年缺水總里約為 300 億～ 400 億立方米，因缺水造成的經(jīng)濟損失每年達 2300 億。我國是一個嚴重缺水的國家，雖然我國年平均水資源總最為 28000 億 m2，居世界第 6 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 個缺水國家之一。 世界任何國家的經(jīng)濟發(fā)展，都會推進社會進步、促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力，使人民生活得到進一步改善，但是也隨之帶來不同程度的環(huán)境污染，污水也是造成環(huán)境污染的來源之一。因此，從環(huán)保、注水等多方面的因素考慮，對于工業(yè)污水處理非常有必要。其中處理過的污水還可以循環(huán)再利用，由于我 國是一個水資源匱乏的國家，而且時空分布上極不均勻，許多地區(qū)和城市嚴重缺水。在這種形勢下工業(yè)污水處理自動化控制系統(tǒng)無疑是一個具有巨大的社會效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟效益的研究課題。 未來 10年，中國工業(yè)污水處理項目工程建設(shè)投資將超過 2500 億元，其中工業(yè)污水處理設(shè)備投入約 300 億元。這些工業(yè)污水處理廠的投入對國家的水體污染改善起了關(guān)鍵的作用，也為人類治理水污染積累了豐富的經(jīng)驗。工業(yè)污水處理設(shè)施中，城市排水管線和工業(yè)污水處理廠的興建和運行在水污染控制中發(fā)揮著骨干作用?，F(xiàn)階段，我國工業(yè)污水處理的工作重點已經(jīng)從工藝技術(shù)的研究轉(zhuǎn)移到具體項目的實施。經(jīng)過“七五 ” 、“八五”和“九五”期間的努力，我國在工業(yè)污水處理技術(shù)方面取得了較大的成就。研究成果己被應(yīng)用于大批工業(yè)污水處理廠?！捌呶濉? 2 和“八五”攻關(guān)項目在氧化塘、土地處理和復合生態(tài)系統(tǒng)等自然處理技術(shù)方面的研究較多，以這些成果為設(shè)計依據(jù)，建立了一些氧化塘、土地處理等污水示范工程。 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雜性，對工業(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，真正實現(xiàn)變廢為寶、循環(huán)經(jīng)濟的目的。這些現(xiàn)象都是水污染產(chǎn)生的嚴重后果，因此工業(yè)污水處理項目的實施已經(jīng)刻不容緩。據(jù)統(tǒng)計，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 億人的飲水是超標水。耗水量高、重復利用率低、污染嚴重是我國工業(yè)系統(tǒng)水資源利用的突出問題。但是我 國工業(yè)用水耗費高，重復利用水少，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)象較為嚴重。我國北方地區(qū)水資源的超采，己形成漏斗地勢、水位下降、湖泊干涸、河水斷流、生態(tài)惡化。而且我國水資源時空分布極不均衡，全國500 多個城市缺水，其中多個嚴重缺水，北方地區(qū)缺水現(xiàn)象尤其嚴重，人均擁有淡水量僅有 240 噸。然而，水資源是有限的。 PLC 課程設(shè)計 題 目：基于 PLC 的 污水處理控制系統(tǒng) 專 業(yè)：機電一體化 系 部：機械工程系 姓 名： 班 級：機電一體化 3092 班 目 錄 1 緒 論 ............................................................ 1 工業(yè)污水處理的國內(nèi)外現(xiàn)狀 .................................... 1 課題的背景 .................................................. 2 研究目的和意義 .............................................. 3 課題主要設(shè)計的內(nèi)容 .......................................... 3 2 工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)總體介紹 ..................................... 4 工業(yè)污水處理基本概念 ........................................ 4 常用的工業(yè)污水處理工藝 ...................................... 4 工業(yè)污水處理系統(tǒng)控制形式 .................................... 7 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的功能要求 .................................. 8 3 硬件系統(tǒng)配置 .................................................... 10 主要組成部分 ............................................... 10 電氣控制系統(tǒng) .............................. 錯誤 !未定義書簽。 12 工業(yè)污水處理系統(tǒng)的工作原理 ................................. 13 PLC 選型 ................................................... 14 PLC 的 I/O 資源配置 ......................................... 14 其他資源配置 ............................................... 17 4 軟件系統(tǒng)設(shè)計 .................................................... 17 總體流程設(shè)計 ............................................... 17 曝氣過程控制的任務(wù) ......................................... 19 氯 氣投加環(huán)節(jié) ............................................... 19 絮凝劑投加環(huán) ............................................... 20 PID 控制 ................................................... 20 PLC 和變頻器通訊 ........................................... 21 5 調(diào)試和運行結(jié)果 .................................................. 22 硬件系統(tǒng)的調(diào)試 ............................................. 22 軟件系統(tǒng)的調(diào)試 ............................................. 23 運行結(jié)果 ................................................... 32 結(jié) 論 ............................................................. 37 參考文獻 .......................................................... 34 1 1 緒 論 水與人的生活息息相關(guān)，特別在現(xiàn)代社會生活及生產(chǎn)中人們對水的需求量與日俱增。據(jù)報道我國人均擁有淡水量為 2400 噸，為世界平均值的 1/4，在全球 149 個國家（參與統(tǒng)計國家中），我國人均淡水 資源位居 110 位，屬于淡水資源貧乏的國家。令人擔憂的是淡水總量日益減少，用水成本不斷升高，淡水的浪費非常嚴重。淡水資源的短缺己經(jīng)成為我國急需解決的問題。隨著社會的發(fā)展，水資源已經(jīng)成為影響工業(yè)發(fā)展的重要因素，現(xiàn)代工業(yè)中生產(chǎn)工藝和設(shè)備對水質(zhì)要求越來越高。目前全國城市污廢水的處理率（達排放標準的）僅有 10%左右，其余的污廢水都直接排入河川、湖泊、海洋。嚴重的環(huán)境污染使有限的水資源日益減少、水質(zhì)日益惡化，無疑是“雪上加霜”。氣象學家預(yù)測， 2100 年全球變暖加劇，地表將有 1/3 的面積變?yōu)樯衬?，那時， 干旱將威脅全球一半的大陸人類的生存。眾多跡象表面，水資源的短缺無疑將成為制約經(jīng)濟持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的瓶頸，因此世界各國越來越重視水處理和水的再利用，通過各種技術(shù)進一步提高供水質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益。隨著環(huán)境保護的呼聲越來越高，工業(yè)污水處理已經(jīng)體現(xiàn)出其必要性和緊迫性，對于各種污水進行處理后排放成為各企業(yè)基本的要求。 我國工業(yè)污水處理技術(shù)從“七五”國家科技攻關(guān)開始逐步進行研究。在人工處理技術(shù)方面，“八五”對高負荷活性污泥、高負荷生物膜、一體化氧化溝技術(shù)進行了深入研究。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。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，標志著我國工業(yè)污水處理事業(yè)發(fā)展到了一個嶄新的階段。 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)濟的蓬勃發(fā)展帶來的 60 年代日益嚴重性的環(huán)境污染而展開的。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、德國更耗費了巨額資金興建了 7000 至 8000 座城市工業(yè)污水處理廠。現(xiàn)在，這些國家的工業(yè)污水處理水平又有了進一步提高，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)境保護起了重大的作用。采用先進、實用的技術(shù)改造傳統(tǒng)工藝，在環(huán)保工程中廣泛采用先進的自動控制技術(shù)，是推動環(huán)保產(chǎn)業(yè)升級，實現(xiàn)環(huán)保發(fā)展戰(zhàn)略的重要環(huán)節(jié)。 對于環(huán)境保護問題，國務(wù)院明確規(guī)定所有工業(yè)污染源都必須達到排放標 。所以水資源也是一種保護。因此，有效的結(jié)合目前最新的工藝狀況、計量自控檢測儀表使用、 PLC 控制系統(tǒng)技術(shù)，將為 3 當前工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)提供有效的自控方法。這個污染源的出現(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。目前我國約 300個城市缺水，其中嚴重缺水城市有 5O 個。超過洪澇災(zāi)害。因此建設(shè)符合我國國情的污水廠自動控制系統(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)濟高速發(fā)展具有重要意義。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 4 2 工業(yè)污水處理控制系統(tǒng)總體介紹 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)。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 重復使用。按化學性質(zhì)，污水中的污染物質(zhì)可分為無機性物質(zhì)和有機性物質(zhì)，其化學元素以炭、氮、磷為主。 好氧有機污染物的性質(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物，如二氧化碳、水、硝酸根離子等穩(wěn)定的無機物。 雖然 BOD20?？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 的有機物濃度指標。 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。 工業(yè)污水處理的方法主要有物理、化學、物理化學，以及生物等幾種。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處理法。 湖南鐵路科技職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設(shè)計 （論文） 5 （ 1） 傳統(tǒng)活性污泥法。 圖 21傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖 污水中的有機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物，并且在曝氣池中被氧化成無機物，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。該工藝的缺點有：普通曝氣池占地多，建設(shè)投資大，滿足國家標準相關(guān)指標范圍小、易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象