污水处理自动控制系统的设计(硬件部分)--毕业论文

污水处理自动控制系统的设计

（硬件部分）

第一章 绪论

一、课题研究背景

在经济飞速发展的今天，工业化和城市化对水资源造成了严重的污染，导致了水资源日益紧缺。

在我们赖以生存地球上被水所覆盖的面积大约有70.8％，但是仅有0.26％的江河湖泊以及地下水资源能够被人类利用。 国内污水处理概况:

（1）国内水资源分布不平衡，人均占有量少；

（2）国内的污水处理能力目前还处于初级阶段，还有很大的发展空间； （3）随着国家对环境保护投入的增加，国内的污水处理能力在不断的提高。

二、课题研究目的和意义

世界上任何一个国家的经济发展,可以促进社会进步,促进工农业生产能力,进一步改善人们的生活,特别是在工业革命之后,所有国家的经济快速发展。

中国是一个严重缺水的国家,目前我国300个城市缺水,根据中国经济信息网的分析,基于当前状态正常的需求,每年大约缺300亿- 400亿立方米的水,造成经济损失2300亿元,超过了洪水。

水资源短缺和水污染,严重影响人们的日常生活,严重影响我国的经济建设和发展。所以建设符合中国国情的污水处理厂自动控制系统对改善环境、建立可持续发展的社会和和谐社会和维护我国经济高速发展具有重要意义。

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三、国内外研究状况

污水处理自动控制在我国起步较晚,最早的是在70年代的时候使用热工仪表来对污水进行集中的检查。应用程序分析仪表和DCS系统。到了80年代的时候改为分析仪表和DCS系统对污水进行检查。进入90年代,随着我国经济实力的提高和对环境保护的重视，我国污水处理控制系统自动化水平有了很大的提升。

国国内污水处理自动控制系统特点： （1）采用手动和自动并存的控制方式； （2）国产在线仪表技术不成熟； （3）控制站之间几乎无信息交换； （4）上位机监控软件发展速度慢。

相比而言，发达国家的污水处理技术更加成熟,国外污水处理厂早就意识到污水处理厂的网络控制,如DCS和FCS,早些时候,SCADA技术被应用到了供水和排水工程,并带来了巨大的经济和社会效益。同时国外还注重水处理PLC的发展。

国外污水处理自动控制系统特点： （1）在线监控技术成熟，测量精度高； （2) 大量采用智能控制； （3）大量采用遥控、遥测设备； （4）效地利用社会信息资源。

四、本文研究的主要内容

(1) 对污水处理的意义、重要性和发展等进行全面的了解； (2) 介绍污水处理的工艺流程，并以SBR污水处理法为例；

(3) 介绍PLC的基本结构和工作原理，按照污水处理的工艺要求设计PLC控制系统；

(4) 对污水处理的硬件系统进行具体的设计。

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第二章 污水处理系统工艺流程

一、污水处理工艺过程阐述

目前普遍使用的污水处理系统有格栅除污系统、曝气沉砂池系统、SBR反应池系统（本文以SBR污水处理系统为例）、污泥处理系统四部分。

污水由进水系统通过粗格栅和清污机进行初步排除大块杂质物体，到达除砂池中。在除砂池系统中细格栅和转鼓清污机进一步净化污水中的细小颗粒物体，将污水中的细小沙粒滤除后进入SBR反应池。在SBR系统中进行生化处理，分解污水中的有害物质，潜水搅拌机的作用是推进水流，使SBR反应池的污水和活性污泥处于剧烈搅拌充分混合接触，使生化反应更加充分。经处理的污水进入沉淀池中，进行物理沉淀，经过反应后达到排放标准的污水从滗水器排出。

污水处理系统的工艺流程见图2-1：

图2-1 工艺流程图

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二、格栅除污系统

格栅除污机主要作用是去除污水中的大块固体杂物，保护后面的设备和设施不受影响[1]。

转鼓格栅除污机特点：

（1）转鼓格栅的转速低、噪音相对较低、功率相对较小、无振动、零部件磨损小、使用寿命长；

（2）转鼓格栅可以代替传统机械格栅、输送和螺旋压榨机； （3）可以实现全封闭运行，无异味外溢；

（4）设计独特、结构紧凑、占地小、经久耐用。

（一）转鼓格栅除污机工作原理

该设备安装在水渠中，污水先经过圆筒形格栅的端头，再流入栅内，然后从侧面的栅缝中流出，经过此程序后，污水中悬浮物体被圆形格栅条截住，然后通过齿形刮板将栅渣刮到集渣槽内，最后由上方的尼龙刷和冲洗水喷出。栅渣通过螺旋输送、挤压、脱水、运至上端排渣斗排出。整个过程由驱动电机进行控制[2]。

三、调节池

污水的水量和水质在不断的变化。因此污水处理设备不能在理想的工艺条件下运行，如果问题严重则可能导致设备无法正常工作。为了对水量和水质进行调节，需要设置调节池[3]。

四、SBR反应池 （一）SBR工艺简介

序批式间歇活性污泥法，简称SBR，SBR最大的优点就是用时间分割替代空间分割的操作方式，污水处理的能力大幅度提高。SBR污水处理系统由粗细格栅除污池、集水池、SBR反应池、储泥池、水泵、鼓风机和电动阀门等部分组成。

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本设计有4个SBR池，每完成一次进水、曝气、沉淀、排放等为一个运行周期。污水在SBR中按设计要求间歇地进每个反应工序。

SBR控制系统流程图如图2-2所示：

图2-2 SBR控制系统流程图

SBR工艺具有以下优点：

（1）活性污泥膨胀能够被有效控制（反应池内存在DO、BOD5浓度梯度）； （2）净化效果好（池内厌氧、好氧处于交替状态）； （3）运行灵活（水质、水量变化时可对工序进行调整）； （4）缓解了水量和有机污物的冲击负荷； （5）操作简单，维护方便；

（6）效率高，运行效果好，处理后的水质好； （7）具有有良好的脱氮除磷效果。 SBR系统运行阶段： （1）进水

进水就是将污水注入反应池。等污水注满后反应开始。 （2）反应

污水注入达到预定值后，为了除掉BOD、硝化、脱氮除磷，要对污水进行曝

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