基于西门子plc技术的污水处理厂控制系统设计与实现_毕业论文(编辑修改稿)

基于西门子plc技术的污水处理厂控制系统设计与实现_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

除砂段一般由沉砂池和砂水分离器组成。 从污水中分离出密度较大的砂粒等颗粒的构筑物叫做沉砂池，其沉淀特性属 于自由沉淀。 在沉淀过程中，颗粒自由沉淀，互不干扰。 沉淀图呈直线 ； 颗粒形 状及大小密度等不会发生变化。 沉砂池一般设置在虹吸管、泵站、沉淀池前，保 护水泵和管道免受磨损和堵塞，减轻沉淀池负荷。 初沉段由一座或者数座沉淀池组成。 沉淀池是利用重力作用将密度比水大的 悬浮物从水中去除的处理构筑物，一般位于调节池、格栅和沉砂池之后，主要去 除以无机物为主体的密度大的固体悬浮物。 3. 1. 1. 2污水二级处理 (生物处理 ) 污水二级处理，包括污水生物处理、沉淀和加药三个过程，其中污水的生物 处理是核心。 沉淀和加药两个过程均在为处理后的水体排放做准备。 活性污泥法的实质是以存在于污水中的有机物作为培养基，向污水中投加活 性菌种并同时供氧曝气，对各种微生物群体进行混合连续培养，通过凝聚、吸 附、氧化、分解沉淀等过程去除水中的有机污染物。 传统的活性污泥法工艺流 程 见图 3. 4： 图 基于西门子 PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现 13 3. 1. 2 SBR污水处理工艺 SBR是一种活性污泥法运行方式。 普通的活性污泥法是连续运行的，而 SBR 污水处理工艺中的活性污泥法是间歇运行的，又称为间歇式活性污泥法，其工艺 流程见图 3. 5： 图 SBR工艺流程图 该工艺省去了二次沉淀池和调节池，曝气池容积也小于连续式，基础建设费 用和运行费用都较低，同时还可以完成脱氮除磷的功能，并且不需要污泥回 流。 该工艺的工作过程是 :在较短的时间内把污水加入到反应器中，并在反应器 充满水后开始曝气，污水中的有机物通过生物降解达到排放标准之后停止曝气并 且在沉淀一段时间以后将上层清液排出。 这个过程可以概括为 ： 短时间进水一 曝气反应一 沉淀一 排水一 进入下一个周期。 3. 1. 3 OA2 污水处理工艺 OA2 污水处理工艺又称为 AAO 处理 工艺或 “ 厌氧一缺氧一好氧 ” 工艺，同 SBR一样，也是在一种污水处理工艺，即二级处理部分，还需要一级处理、污泥处理相配合才能完成真正意义上的污水处理。 “ 厌氧一缺氧一好氧 ” 脱氮除磷工艺由厌氧池、缺氧池、好氧池和二沉池组 成。 其实是在 OA2 除磷工艺的基础上增设了缺氧池，并且将好氧池流出的部分混合液回流至缺氧池，完成同步除磷脱氮功能。 其工艺流程图如图 3. 6所示 ： 基于西门子 PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现 14 图 OA2 污水处理工艺流程图 3. 1. 4氧化沟污水处理工艺 氧化沟是普通活性污泥法的改型，在水力流态上不同于普通活性污泥法，是 一种首尾相连的循环流曝气沟渠。 其基本工艺流程图如 图 ： 图 3. 2 安塞县污水处理厂工艺介绍 . 1概述 安塞县污水处理厂预处理段采用常见的格栅加旋流沉砂工艺，去除污水中的 杂质和泥沙 ； 生化处理采用奥贝尔氧化沟污水处理工艺，污泥处理采用加药和带 式压滤机压缩脱水工艺。 工艺流程如图 3. 8： 基于西门子 PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现 15 图 3. 2. 2污水预处理段 安塞县污水处理厂的预处理段分为粗格栅井、污水提升泵房、细格栅井和旋 流沉砂池四部分，可以有效的去除原水中含有的树枝树叶、塑料袋、果皮纸屑、 砂粒等杂物。 进入厂区的污水经过粗格栅后，粗大的树枝、塑料袋、泡沫块、水瓶等较大 的杂物被粗格栅拦截去除，送到压榨机压榨后送集渣小车外运，较为干净的污水 流入污水提升泵房。 在粗格栅井后设置污水提升泵房一座，为湿式污水 泵房，面积 m , 深度 9m，泵房内部设置 4套污水提升泵，流量 hm /4002 ，扬程 44m。 污水提升泵房内设置超声波液位计一台，采集泵房内的液位，由污水提升泵 房液位控制污水泵的启动、停机和运行的设备数量。 污水经过提升后，流入细格栅井，做进一步的处理。 在进水泵房后设置细格栅井一座，细格栅井有两条栅道，每条栅道设置阶梯 式 细格栅 1套，格栅的栅条间距 5mm，宽度 1. 0m。 栅前水深 1. lm。 在栅渣出口第三章污水处理流程及其控制设计处设置无轴螺旋输送压榨机 1台，规格为。 每套细格栅前后均设置手动插板闸门 1台，以备设备检修时用。 每台细格栅设置一套液位差传感器，测量栅前栅后的液位差，可以由此液位 差控制设备的运行。 污水经过细格栅后，其中的鸡毛、树叶、纸片等小型的杂物被细格栅拦截。 在细格栅井后设置两座旋流沉砂池，每座旋流沉砂池对应一套细格栅。 旋流 沉砂池直径为 3m，每座旋流沉砂池上安装有 1套旋流除砂机，砂粒在旋流除砂机内被提升到砂水分离器分离，两套旋流除砂机公用一套砂水分离器。 经过预处理的污水通过计量渠和阶段闸门送到一次分配井，将分配到每一座 基于西门子 PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现 16 氧化沟进行进一步处理。 在计量渠设置有一套水质水量检测仪，可以将进水的PH值、温度、 COD， 悬浮物浓度、进水流量等参数检测和记录。 污水处理段包括一次分配井、氧化沟、二次分配井、污泥泵房、二次沉淀 池、接触 消毒池等，是污水二级处理的核心构筑物。 1一次分配井 一次分配井为一圆形构筑物，在一次分配井内设置两套调节式手电两用闸 ，每套闸门有一支管道和一套氧化沟相连，打开一次分配井闸门，可以向对应 的氧化沟进水。 厂区设置奥贝尔氧化沟两座，均为 m ，钢筋混凝土结构。 沟深 4. 7m，有效水深 4. 0米，外沟、中沟和内沟之间互有 50mm的水位差，以便污水通过重力流动。 污水通过氧化沟的外沟底部进水管进入氧 化沟，经过多次循环后沿外、中、 内的顺序进入内沟循环，最后由内沟的出水堰门流至二次分配井。 全厂设置二次分配井一座，两座氧化沟的出水全部汇集到这里。 二次分配井 设置手电两用出水堰门两套，每套对应一个二次沉淀池。 打开对应的出水堰门， 即可向对应的二次沉淀池注水。 厂区内设置圆形二次沉淀池两座，内径 24m，深 4. 8m。 二次沉淀池采取周边进水、周边出水的圆形辐流式结构，每座二次沉淀池上安装有中心传动单管吸泥机一套。 每座二次沉淀池设置一套超声波液位计，以确定其 运行液位。 流入二次沉淀池的污水和污泥经过沉淀后，上层清液流入接触消毒池，下层 污泥被吸泥机吸至污泥回流泵房。 经过处理后的清水流入接触消毒池，接触消毒池是一个 m 的之字形 基于西门子 PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现 17 结构的钢混构筑物。 这里清水和消毒药剂混合，经测量 COD、流量后，排出。 厂区内设置污泥回流泵房 1座，用于接收从二次沉淀池沉淀来的污泥。 在回 流污泥泵房内设置回流污泥泵 4台，每两台对应 1套氧化沟，运行方 式为 1用 1 备。 在回流污泥泵房内设置剩余污泥泵 2台， 1用 1备。 在回流污泥管路和剩余污泥管路上均设置有电磁流量计，用来计量回流量和 出泥量。 3. 2. 4污泥处理段 污泥处理段包括储泥池、加药装置和污泥脱水装置。 储泥池负责接收剩余污 泥泵输送来的剩余污泥，储存到一定的量后，启动污泥处理设施进行污泥处理。 在储泥池中设置污泥搅拌器 1台，以防在储存过程中发生污泥板结。 3. 3 安塞县污水处理厂过程控制设计 3. 3. 1粗格栅和细格栅的过程控制 安塞县污水处理厂设 置粗格栅两套，一用一备，公用无轴螺旋输送压榨机一 台。 两条格栅栅道前后均设置一套手电两用闸门。 两套细格栅的栅前栅后均设置 超声波液位探测器，流程图如图 3. 9所示。 基于西门子 PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现 18 图 3. 9粗格栅系统工作流程图 细格栅系统程序与粗格栅系统程序相似，主要控制细格栅机和转鼓清污机的 运行，流程图如图 3. 10所示。 其工作过程包括以下几个方面 ： (1)自动过程开始，启动细格栅机，定时 20min。 (2)定时到，停止运行细格栅机 2h。 (3) 2h定时到，运行 细格栅机 20min，循环进行。 (4)同时检测液面差，若超过设定值则启动转鼓清污机。 (5)液面差低于设定值，停止转鼓清污机运行。 基于西门子 PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现 19 图 3. 10 细格栅系统工作流程图 3. 3. 2污水提升泵的运行过程控制 安塞县污水处理厂设置三套污水提升泵，污水提升泵房设置超声波液位探测 器一套，用液位信号控制控制泵的启停，流程图如图 3. 11所示。 基于西门子 PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现 20 图 3. 11 污水提升泵工作流程图 安塞县污水处理厂设置旋流除砂机两 套，砂水分离器一台。 两套旋流除砂机 一用一备，通过现场插板闸门切换。 每套旋流除砂机包括旋流器、鼓风机和电磁阀各一台。 当有污水泵运行时， 砂水分离器和处于主用状态的旋流除砂机均启动运行，即旋流器、鼓风机、电磁 阀和砂水分离器同时打开。 当检测到最后一台污水泵停机后，鼓风机和电磁阀在 基于西门子 PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现 21 延迟 5分钟后关闭，旋流器在延迟 7分钟后关闭，砂水分离器在延迟 10分钟后 关闭。 当检测到旋流器、鼓风机或者电磁阀故障时，程序将对故障设备马上停机， 并产生一条三级报警信息，提醒用户手动切换或者马上进行故障维修。 当检 测到 砂水分离器出现故障时，将同时对除砂系统所有设备停机，并发送一条一级报警 信息。 3. 3. 4氧化沟曝气设备的运行过程控制 氧化沟中曝气转碟设备的控制方式是溶解氧浓度控制和时间控制相结合的控制方式。 曝气时间 如下 式所示 ： X24T OA mL SS （ 31） AT 1个周期的曝气时间， h 1/m排出比。 3. 3. 5污泥回流和排放部分的过程控制 污泥回流系统程序主要控制污泥回流泵的运行和停止，其工作过程包括以下 几个方面。 (1)自动过程开始首先检测液面高低，若低于最低位传感器，启动定时。 (2)定时到，若液面仍低于最低位传感器则停止回流泵运行。 (3)若液面处于最高位和最低位之间，启动污泥回流泵。 (4)若液面高于最高位传感器时，启动定时。 污泥回流系统工作流程图如图 3. 12所示。 基于西门子 PLC技术的污水处理厂控制系统设计与实现 22 图 3. 12污泥回流系统工作流程图 污泥处理部分的过程控制为手动启动控制，单套设备的启动顺序如下 ： 空气 压缩机一 延迟 3分钟后启动倾斜皮带输送机一 水平皮带输送机一 污泥浓缩脱 水机一 清洗水泵一 加药泵一 污泥泵，单套设备的停机顺序为 :污泥泵一 加药 泵。