【正文】 2 目 錄 第一章 緒論 ............................................................. 3 國(guó)內(nèi)污水處理行業(yè)的發(fā)展概況 ......................................... 3 生活污水的處 理工藝 ................................................. 4 SBR 污水處理工藝 ................................................... 5 本課題研究的主要內(nèi)容 ............................................... 7 第二章 控制方案 ......................................................... 8 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) ..................................................... 8 工藝及控制要求分析 ................................................ 10 格柵池 ........................................................ 10 調(diào)節(jié)池 ........................................................ 11 SBR 反應(yīng)池池 ................................................... 11 除鹽池 ........................................................ 11 PLC 的 I/O 分配 .................................................... 13 I/O 設(shè)備確定及 PLC 的選型 .......................................... 13 I/O 設(shè)備確定 ................................................... 13 PLC 的選型 ..................................................... 14 系統(tǒng)軟件的介紹 .................................................... 14 第三章 PLC 程序設(shè)計(jì) ..................................................... 16 系統(tǒng)外部接線圖如圖 31 所示 ........................................ 16 系統(tǒng)程序流程圖如圖 32 所示 ........................................ 18 系統(tǒng)梯形圖如圖 33 所示 ............................................ 19 系統(tǒng)程序仿真圖及系統(tǒng)說(shuō)明 .......................................... 23 結(jié)束語(yǔ) .................................................................. 28 致 謝 .................................................................. 29 咸陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第一章 緒論 國(guó)內(nèi)污水處理行業(yè)的發(fā)展概況 近幾年隨著工業(yè)迅速，城市人口的逐漸增加，人們生活水平逐漸提高各種用水量亦隨之增長(zhǎng)。 20 世紀(jì) 50 年代以后，全球人口急劇增長(zhǎng)，工業(yè)發(fā)展迅速。一方面，人類對(duì)水資源的需求以驚人的速度擴(kuò)大；另一方面，日益嚴(yán)重的水污染蠶食大量可供消費(fèi)的水資源。 20世紀(jì)， 世界人口增加 了兩倍，而人類用水增加了 5 倍。 中國(guó)水資源人 均占有量少，空間分布不平衡。在這樣的背景下，污水處理行業(yè)成為新興產(chǎn)業(yè)，目前與自來(lái)水生產(chǎn)、供水、排水、 中水回用行業(yè) 處于同等重要地位。其中，有 135 個(gè)城市的污水處理率已達(dá)到或接近 70％，單廠處理規(guī)模達(dá)到每天 100 萬(wàn)立方米。 中國(guó)水環(huán)境質(zhì)量 總體保持穩(wěn)定。 咸陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 截至 2021 年 9 月底，全國(guó)設(shè)市城市、縣及部分重點(diǎn)建制鎮(zhèn)（以下簡(jiǎn)稱 “ 城鎮(zhèn) ” ）累計(jì)建成污水處理廠 2631 座，污水處理能力達(dá)到 億立方米 /日；全國(guó)正在建設(shè)的城鎮(zhèn)污水 處理項(xiàng)目達(dá) 1849 個(gè)，總設(shè)計(jì)能力約 4660 萬(wàn)立方米 /日。在縣城及鄉(xiāng)、鎮(zhèn)中，全國(guó)已有 933個(gè)縣（含新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)團(tuán)級(jí)單位）建有污水處理廠，約占縣城總數(shù)的 %；縣城及鄉(xiāng)、鎮(zhèn)建有污水處理廠 1008座，處理能力達(dá) 1826 萬(wàn)立方米 /日。但目前中國(guó)污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展的初級(jí)階段。另一方面，中國(guó)的污水處理率與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，還存在著明顯的差距，且處理設(shè)施的負(fù)荷率低。污水處理行業(yè)是一個(gè)朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，發(fā)展前景十分廣 闊。 生活污水的處理工藝 生產(chǎn)廢水及生活污水的循環(huán)利用，是節(jié)約用水和減少水資源開(kāi)采的有效途徑，既可利國(guó)利民，又是減少生產(chǎn)成本的重要舉措。 前處理也稱為預(yù)處理技術(shù)，常用有格柵或格網(wǎng)、調(diào)節(jié)池、沉砂池、初沉池等。用生 化法（包括厭氧和好氧）處理工生活污水在目前是最經(jīng)濟(jì)、最適用的污水處理工藝，根據(jù)生活污水的水量、水質(zhì)及現(xiàn)場(chǎng)的條件而選擇不同的污水處理工藝對(duì)投資及運(yùn)行成 具有決定性的影響。它的主要特征是在運(yùn)行上的有序和間歇操作， SBR 技術(shù)的核心是 SBR 反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無(wú)污泥回流系統(tǒng)。 運(yùn)行效果穩(wěn)定，污水在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，需要時(shí)間短、效率高，出水水質(zhì)好。 污水 前處理 調(diào)節(jié)池 生化池 消毒 出水 污泥處理系統(tǒng) 圖 11 典型污水處理流程圖 咸陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 工藝過(guò)程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)行靈活。 反應(yīng)池內(nèi)存在 DO、 BOD5 濃度梯度，有效控制 活性 污泥 膨脹。 脫氮除磷，適當(dāng)控制運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替，具有良好的脫氮除磷效果。主體設(shè)備只有一個(gè)序批式間歇反應(yīng)器，無(wú)二沉池、污泥回流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。就近期的技術(shù)條件， SBR 系統(tǒng)更適合以下情況： (1)中小城鎮(zhèn) 生活污水 和廠礦企業(yè)的工業(yè)廢水，尤其是間歇排放和流量變化較大的地方。 (3)水資源緊缺的地方。 (4)用地緊張的地方。 (6)非常適合處理小水量，間歇排放的工業(yè)廢水與分散點(diǎn)源污染的治理。經(jīng)處理 COD 為 40． 8 mg／ L， BOD 為 2． 51 mg／ L，達(dá)到一級(jí)排放要求，為了實(shí)現(xiàn)污水工程的全自動(dòng)運(yùn)行，按生產(chǎn)工藝要求，采用 PLC 可編程控制器實(shí)現(xiàn)連鎖集中控制。 咸陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 第二章 控制方案 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì) 本污水處理控制系統(tǒng)采用的可編程控制器為三菱 FX2N型。在集中控制室的控制面板上有自動(dòng)／手動(dòng)，自動(dòng)控制位置時(shí)，污水站處于自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，此時(shí)啟閉機(jī)打開(kāi)，格柵井、調(diào)節(jié)池、生化池 .污泥泵，除鹽根據(jù)各自的液位控制器開(kāi)動(dòng)、停止，開(kāi)始運(yùn)行。 監(jiān)控計(jì)算機(jī) 三菱 FX2N48MR 操作站 控制站站 調(diào)節(jié)池電磁閥控制 生化池電磁閥控制 生化池空壓機(jī)控制 除鹽池電磁閥控制 格柵池電磁閥控制 圖 21 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 控制面板 咸陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 22 控制柜正面示意圖 在控制柜上除了有手動(dòng)操 作按鈕外，還有各液位池的液位顯示。分壓信號(hào)可經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)變成 4～ 20mA 或其它不同之標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。除鹽池中的鹽濃度檢測(cè)由余氯（自由氯）電極來(lái)完成， 此電極可以直接輸出 420mA 的模擬量信號(hào) ，該信號(hào)可直接接數(shù)字顯示儀表進(jìn)行顯示，兩路繼電器輸出實(shí)現(xiàn)上下限控制，可以打開(kāi)儀表面板設(shè)置上下限。 調(diào)節(jié)池液位 LZ2 Sbr反應(yīng)池液位 LZ3 除鹽池液位 LZ4 格柵池報(bào)警 HL1 調(diào)節(jié)池報(bào)警 HL2 反應(yīng)池報(bào)警 HL3 格柵池液位 LZ1 鹽濃度 AZ 除鹽池報(bào)警 HL4 高濃度報(bào)警 HL5 格柵池進(jìn)水 SB2 調(diào)節(jié)池進(jìn)水 SB3 反應(yīng)池進(jìn)水 SB4 空壓機(jī) SB5 污泥泵 SB6 反應(yīng)池排水 SB7 除鹽池排水 SB8 電源開(kāi)關(guān) 咸陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 變 送 器+2 4 V4 ~ 2 0 m AI N數(shù) 顯 儀~ 2 2 0 V 圖 23 液位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接線示意圖 工藝及控制要求分析 格柵池 生活污水中含有大量的廢渣，如果不經(jīng)處理直接排入河中，不僅污染環(huán)境，而且會(huì)提高河床高度，阻塞河道。 除渣系統(tǒng)主要由格柵完成。 格柵除污機(jī)的工作原理：格柵除污機(jī)是由一種耙齒配成一組回轉(zhuǎn)格柵鏈，在電機(jī)減速器的驅(qū)動(dòng)下，耙齒進(jìn)行逆水流方向回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；當(dāng)耙齒鏈運(yùn)動(dòng)到設(shè)備的上部時(shí)，由于槽輪和彎軌的導(dǎo)向，使每組耙齒之間產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，絕大部分 固體物質(zhì)靠重力落下，另一部分則依靠清掃器的反向運(yùn)動(dòng)把粘在耙齒上的雜物清刷干凈。工作人員應(yīng)及時(shí)清查問(wèn)題所在，當(dāng)該問(wèn)題解決后，系統(tǒng)重新投入運(yùn)行。 無(wú)論是工業(yè)廢水，還是 城市污水 和生活污水，水量水質(zhì) 在一日２４小時(shí)內(nèi)都有變化 ， 對(duì)水量和水質(zhì)的調(diào)節(jié) ， 有預(yù)曝氣 ，沉淀 作用，還可用作事故排水 。 SBR 反應(yīng)池池 SBR 反應(yīng)池中有一臺(tái)曝氣機(jī)。 污泥的厭氧消化不但使有機(jī)物消化分解提高污泥穩(wěn)定性而且隨著污泥穩(wěn)定化過(guò)程產(chǎn)生大量高熱值的沼氣作為能源利用 ,使污泥資源化。 ②曝氣 (開(kāi)啟空壓機(jī) ) 50min。 ④排水 (打開(kāi)排水泵 ) 從充水開(kāi)始到排水結(jié)束為一個(gè)周期。 除鹽池 若污水不經(jīng)除鹽程序，直接排出，當(dāng)水中的鹽類物質(zhì)含量達(dá)到一定的濃度時(shí)，就會(huì)改變水中生物的生存環(huán)境，導(dǎo)致水中生物的細(xì)胞里的水分大量流失，從而，使各種生物咸陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 脫水而死。 除鹽時(shí)由余氯儀檢測(cè)，當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到 水中含有高濃度鹽類物質(zhì)時(shí)，關(guān)閉閥門，利用反滲透膜的特性來(lái)除去水中經(jīng)過(guò)中和反應(yīng)及生物化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生出來(lái)的多余的鹽類物質(zhì)；當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到低濃度鹽類物質(zhì)時(shí)，則污水通過(guò)溝渠流入清水池。 （ 2）調(diào)節(jié)池用于緩沖峰時(shí)污水的沖擊，可以儲(chǔ)存來(lái)不及深度處理的污水，同樣由液位計(jì)控制 ，高液位時(shí)停止進(jìn)水。 （ 4）進(jìn)水閥門關(guān)閉后，空壓機(jī)開(kāi)始運(yùn)行，進(jìn)行曝氣，在曝氣 50min 小時(shí)后，關(guān)閉空壓機(jī)。 （ 6）打開(kāi)排水閥，反應(yīng)池開(kāi)始排水，到低液位時(shí)，排水停止。除鹽池中污水到達(dá)高液位時(shí)，排水停止，計(jì)時(shí)器不停止，以便工人有時(shí)間處理。 系統(tǒng)中所有控制閥采用就地和遠(yuǎn)程控制方式 ,即使在程控系統(tǒng)完全故障的情況下還可以通過(guò)就地控制實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。操作員可以在操作站對(duì)控制閥進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視和動(dòng)作控制 ,對(duì)控制閥的控制可分選擇自動(dòng)和手動(dòng)方式。 咸陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 PLC 的 I/O 分配 啟動(dòng)開(kāi)關(guān) SB1 X0 格柵井電磁閥 KM1 Y0 格柵井低位液位計(jì) B1 X1 格柵井高液位報(bào)警燈 HL1 Y1 格柵井高位液位計(jì) B2 X2 調(diào)節(jié)池高液位報(bào)警燈 HL2 Y2 調(diào)節(jié)池低位液位計(jì) B3 X3 調(diào)節(jié)池進(jìn)水閥 KM2 Y3 調(diào)節(jié)池高位液位計(jì) B4 X4 SBR 反應(yīng)池進(jìn)水閥 KM3 Y4 SBR 反應(yīng)池低液位計(jì) B5 X5 SBR 反應(yīng)池高液位報(bào)警燈 HL3 Y5 SBR 反應(yīng)池高液位計(jì) B6 X6 空壓 機(jī) KM4 Y6 除鹽系統(tǒng)低液位計(jì) B7 X7 污泥泵 KM5