毕业论文-基于plc的水厂滤池自动控制系统设计

毕业论文-基于plc的水厂滤池自动控制系统设计内容摘要：

头损失仪由传感器和数显仪组成，传感器中压力接口与滤前水引管相接，差压接口与滤后清水管相接，不同水位差值得到相应的差压信号，经放大处理后由显示仪显示，即反应滤池实际水头损失值。 过滤层混浊时，相应水位压差增大，当水头损失到一定数值时，关闭清水阀门，滤层即用反冲水箱中的储水反冲。 滤池对反冲时 产生的污水排水也是利用虹吸原理完成的，真空泵对排水回路抽真空，真空形成后，污水从排水渠道排出。 滤池反冲至反冲水箱低水位时停止。 根据工艺，滤池 PLC 控制要求为：距上一次反冲结束 8 小时 (该时间段可根据工艺要求修改 )之间不进行反冲：距上一次反冲结束 8 小时之外到 24 小时 (该时间段亦可修改 )之内，如水头损失值达到设定上限值时，启动该滤池反冲，否则不冲洗；距上次反冲结束 24 小时，则启动该滤池反冲。 多个滤池轮流反冲，反冲间隔时间控制反冲水箱自动上水至设定高水位在滤池正常下作时间内，系统自动调节清水阀门开启度，以保持滤池 液位在一定高度。 取水 工业废水的处理、自然水源的直接获取都给水厂提供了水源。 其中工业废水处理逐渐成为人们关心的水处理问题。 工业废水中的悬浮物，经过一级处理，用截留、沉淀和沉砂的方法就可以将泥沙、藻类和腐败的有机物除去。 胶体杂质多采用二级处理的方法进行处理。 溶解杂质目前多用三级处理的方法进行处理。 超声波液位计 水平面 滤料层 鼓风机 反冲洗水阀 反冲洗气阀 高位水箱 滤后水阀 排污阀 进水阀 丁家根：基于 PLC 水厂滤池自动控制系统的设计 6 在确定对废水采用何种处理方法之前，首先要确定废水的 PH 值、颜色气味、溶解氧气、比重、悬浮物、溶解物、硬度和 BOD 含量，然后根据水质的情况进行全面的分析和研究确定采用哪种方法进行处理。 例如，电镀废水的 处理方法很多，有化学还原法、离子交换法、点解氧化法、钡盐沉淀法、活性炭吸附法蒸发浓缩法、反渗透法。 根据电镀废水的水质和数量的不同，有些电镀废水采用二级处理便达到目的，有些却需要三级处理才可以。 有些水质复杂的电镀水，要经过以及处理、二级处理、三级处理等多种方法处理后才能达到目的。 目前，废水的处理方法很多，其中一级处理、二级处理和三级处理各自有多种不同的方法。 一级处理主要有： a) 截离法 b) 沉砂法 c) 沉淀法 二级处理有以下方法： a) 浮上分离法 b) 氧化还原法 c) 活性污泥法 d) 洒水滤床法 e) 甲烷发酵法 f) 灌溉法 三级处理方法有以下 方法： a) 电渗析法 b) 活性炭吸附法 c) 反渗透法 d) 精密过滤 e) 自立交换法 f) 泡沫分离法 g) 离子上浮法 废水的一级处理 截留 截留是用栅格或网筛等构筑物除去废水中的较大颗粒垃圾或者悬浮物的方法。 这种构筑物主要有棒状、方格状、网状等。 格栅一般由一组平行的栅条组成。 棒的断面形状可以是正方形、圆形、矩形和半圆的矩形，各栅的间距一般为 1525mm，滤棒附近的流速为。 由于这种过滤水位差损失小，所以在安装棒状滤网处的水道宽度最好比流入水路宽一些。 积存在栅栏上的杂物可以用人工、绳锁等方法排除，用皮带机运 到合适地方。 沉砂 把除去粗颗粒的废水引入沉砂池。 由于有些废水含有大量的沙粒和砂状沉淀物，使处理困难，所以必须进行沉砂。 沉砂池根据水流方向一般可分为平流式和竖流式两种。 平面为矩形的平流式沉砂池是最常见的一种形式，它结构简单，效果好。 其水流速度为。 沉淀 工业上称流体与悬浮颗粒的混合系统为悬浮系统，悬浮系统中的流体可以是液体，安徽工程大学毕业设计（论文） 7 也可以是气体。 悬浮物固体，也可以是不相同的另一种流体。 沉淀就是利用悬浮颗粒与液体的密度不同，让液体混合静置后，固体颗粒从液体中沉淀下来，从而分离出来的过程。 沉降设备一般比较简单、易于制造、操作和维修。 废水属于液相悬浮系统，其中悬浮物可能是固体颗粒，也可能是其他液体的珠滴，但沉淀过程基本相同。 废水处理中的沉淀过程是比较复杂的，其成分不一，颗粒大小不一，沉淀难易不一，而废水处理量往往很大，分离要求高。 沉淀池由出水部分、污泥部分、缓冲层等三部分组成。 沉淀池的形成按池内水流方向的不同，可以分为平流式、竖流式、辐射式三种。 为了提高废水中的悬浮物去除效率，可以在沉淀池中安装斜板或者蜂窝、合成树脂回路管等。 在沉淀池中，沉淀物质作为污泥被除去，漂浮上来的油和轻质物质作为 浮渣而去除，因此通过沉砂池处理的废水，导入沉淀池，经过处理，可以进一步除去微细的沉淀性物质和悬浮物质。 废水的二级处理 有些废水只经过截留、沉砂、沉淀处理便可以达到净化的目的，但一般来说大多数废水要经过二级处理。 在二级处理中，有些物理化学处理和生物方法等。 物理化学处理有浮上分离法、凝聚沉淀法、氧化还原法等。 常用的生物处理方法有活性污泥法、洒水滤床法、甲烷发酵法等。 此外，还有用碱处理的中和法。 浮上分离法主要有空气上浮法和浮力式浮上法。 液体中的悬浮物，根据其粒径大小可以分为粗细、胶体三种颗粒。 把凝聚剂加入废水中，可以使废水的悬浮物或者胶体粒子在静电、化学、物理方法的作用下，凝聚成小块，加快了沉淀速度，加速分离。 凝聚剂可以分为无机、有机凝聚剂两类。 无机凝聚剂常用铝盐和铁盐。 有机凝聚剂则是具有数百万分子量的水溶性线性聚合物，分为离子型、非离子型两种。 氧化还原法在废水处理中具有非常重要的地位，氧化可以使废水中的部分有机物被分解，而且具有消毒杀菌作用。 废水处理中使用的氧化剂要满足以下要求：能进行氧化作用，反应后的生成物无毒，即使在常温下仍有较快的反应进度，反应时 PH 值变化不应太大等。 常见的氧化剂有氯气 、臭氧、二氧化氮、氧气、次氯酸盐等。 生物学处理使用微生物净化水中的有机物，使水质得到净化。 废水的三级处理 废水的三级处理也叫深度处理。 深度处理方法是工业用水封闭循环系统中的重要组成部分。 深度处理的大部分为三级处理。 三级处理是把二级处理水中残存的氮和磷、有机物、无机物、细菌病毒等进一步进处理的方法。 这种方法可以在自来水的生产、工业用水、洗涤用水、灌溉用水、冷却用水等水资源再利用方面应用。 三级处理有精密过滤法、活性炭吸附法、离子交换法电渗析法、反渗透法、泡沫分离法、离子浮上法、紫外线照射法、超 声波法、蒸馏法、冷冻法等多种方法。 自来水厂水源处理 对于自来水厂的水源较工业水处理简单。 一般水厂取水源有江河、湖泊、水库、地下水等等。 根据不同的情况，要建造不同的取水口。 比如 :在水位基本恒定的湖中，取水口应设置在水中悬浮固体、胶体物质、铁、锰和浮游生物全年含量尽可能低的深度。 又比如 :河流中的取水口必须预防土、砂、树叶、芦苇、草、废弃的包装材料，特别是塑料、漂浮物和水流带来的苔醉膜或碳氢化合物膜等。 总之，不论何种原水，在送入主体处理构筑物之前多要求先经过预处理。 预处理通常为纯物理性质或机械性质， 其目的在于尽量去掉那些在性质上或大小上不利于后续处理过程的物质。 丁家根：基于 PLC 水厂滤池自动控制系统的设计 8 一般的预处理可包括 :筛除、除砂、除浮油、除淤泥等。 先是用格栅 (分粗、中、细不同规格 )挡住水中的废弃物、树枝、树叶及草等漂浮体，再经过除砂系统 (特别是当水必须通过长管道或渠道输送，必须泵送或后续处理设备容易受大量砂粒的严重影响时 )接着是除浮油和除淤泥处理。 如果原水中含有大量浮游生物或有机物它们在长距离管道中的积累可能会导致流量迅速降低，这可以用氯等氧化剂来处理。 如果取水口远离净水厂本部，那么这些经过预处理的水还要由水泵抽入管道送至本部。 加药、沉淀 加药就是向水中加入混凝剂，目的是破坏水中胶体颗粒的稳定状态，在一定水力条下通过胶粒之间以及胶粒和其它微粒之间的相互碰撞和聚集形成易于从水中分离的絮状物质，这个过程称为混凝溶在水中的金属阳离子中和了胶体中的负电荷，破坏了胶体颗粒的稳定状态，产生聚集，形成絮状物。 混凝是去除天然水浊度和色度的最主要方法，也是去除某些无机或有机物的重要手段。 混凝剂一般采用明矾等铝盐或铁盐等种类不多，但现代化的水厂正越来越广泛的使用聚合物混凝剂，以适应各种独特的水质和优化混凝过程。 由于原水从取水送来比较浑浊。 水厂本部 先要对其进行混凝处理。 具体实现分几步： 首先是把混凝剂溶解，通过混合设备按一定比例投入原水并迅速均匀混合，之后原水流入絮凝池使混凝剂与水充分反应，加强混凝效果。 最后原水流入沉淀池，沉淀出絮状物。 处理过程中涉及的构筑物主要是混合设备、絮凝池和沉淀池。 它们各自都有独特的构造，以促进原水在其中的反应。 混合设备可分为水力和机械搅拌两类，具体形式主要为混合池和管道混合器。 絮凝池是最终完成混凝过程的设备，也有水力和机械搅拌两类。 具体的构造形式非常多，水力絮凝池有结构简单，无需维护的优点，常见形式有隔板式、旋流式、涡流式 等几种。 机械搅拌絮凝池则具有可以调节搅拌强度的优点，结构上也有多种不同设计。 在沉淀池水中的悬浮颗粒沉到池底，达到与水分离的目的。 根据水流的分类，沉淀池有竖流式、平流式、辐流式、径流式等多种形式。 所有的沉淀池都有排泥设备，以防沉淀物积累过多。 另外，还有一种流行的沉淀构筑物 —澄清池，它的反应原理与沉淀池不同，不需要另设絮凝池。 安徽工程大学毕业设计（论文） 9 加药间稳压井 清水池加氯间综合泵房 清水泵房滤池市区管网沉淀池河道 过滤 在水处理过程中，过滤一般是指以石英砂等颗粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。 滤池通常置于沉淀池之后，进水浊度一般在 10 度以下。 滤出水浊度必须达到饮用水 标准。 当原水浊度较低 (一般在 100 度以下 )且水质较好时，也可采用原水直接过滤。 过滤的功效不仅在于进一步降低水的浊度，而且水中有机物、细菌乃至病毒等将随水的浊度降低而被部分去除。 至于残留于滤后水中的细菌、病毒等在失去浑浊物的保护和依附之后，在滤后消毒过程中也将容易被杀灭，这就为滤后消毒创造了良好条件。 在饮用水的净化工艺中，有时沉淀池可省略，但过滤是不可缺少的，它是保证饮用水卫生安全的重要措施。 滤池有多种型式。 以石英砂作为滤料的普通滤池使用历史最久。 在此基础上人们从不同的工艺角度发展了其它型式滤池。 为充分发挥滤 料层截留杂质能力，出现了滤料料径循水流方向减小的过滤层及匀质滤料层。 例如，双层、多层及匀质滤料滤池，上向流和双向流滤池等。 为了减少滤池阀门，出现了虹吸滤池、无阀滤池、移动冲洗罩滤池以及其它水力自动冲洗滤池等。 从冲洗方式上，还出现了有别于单纯水冲洗的气水反冲洗滤池。 各种型式的滤池，过滤原理基本一样，基本工作过程也相同，即过滤和冲洗交错进行。 原水中含有大量的细菌、病原体、藻类等对人有害的物质，要达到能满足人类安全饮用的目的，必须进行消毒处理，减低有害物质含量。 水的消毒是通过消毒剂来完成的。 通常可以用氯气或臭氧。 出水 一般地，过滤就是净水处理最后一道程序了，从滤池出来的水，流入清水池积聚，保持有一定的储备就可以出厂了。 当然，在此之前还要有必要的检测、化验等，以确保水质符合相关部门的规定，并作为消毒剂等处理药剂是否需要调整投入量的参考。 最后清水由水泵从连接清水池与二级泵房的吸水井中抽入供水管道，并以一定的压力供给用户。 水泵的启动、调速、停止是关键步骤，必须确保连续、不间断的先用户供水。 以上就是水厂工艺简单的流程。 随着相关科学技术的发展和水处理科学的不断发展为改进水厂工艺流程提供了新思路与方法，一些目前 处理方面的难题将会随着人们对纯净水反应过程的认识加深而变得容易解决。 综上所述，现在把控制工艺图绘出，如图 23 所示 进水 图 23 水处理工艺简图 丁家根：基于 PLC 水厂滤池自动控制系统的设计 10 水厂滤池系统工艺特点 V 型滤池工艺介绍 V 型滤池是由法国 degremont 公司设计的一种快速滤池，采用气、水反冲洗，目前在 我国的应用逐渐增多，适合用于大、中型水厂。 V 型滤池因俩侧或一侧进水槽设计成V 型而得名。 图 14V 型滤池结构简图。 通常一组滤池有数个滤池组成，每个滤池中间为双层中央渠道，将滤池分成左右俩个，渠道上层是排水渠 7 供冲洗排污用。 下层是气、水分配渠道 8，过滤时汇集滤后清水，冲洗时分配气和水。 渠道 8 上部设有一排配气小孔 10，其下部配有配水方孔 9， V型槽底设有一排小孔 6，既可以作过滤时进水用，冲洗时又可以横向扫洗布水用，这是V 型滤池的一个特点。 过滤顺序如下：待滤水由进水阀 1 和方孔 2 后，溢过堰口 3 再经侧孔 4 进入 V 型槽 5 中，待滤水通过 V 型槽底小孔和槽顶溢出，均匀地流入滤池，然后通过砂滤层流入底部空间 11，再经方孔 9 汇入中央气水分配渠 8 内，最后由管廊中的水封井 1出水堰 1清水渠 14，最后流入清水池。 安徽工程大学毕业设计（论文）。