基于西门子PLC技术的污水处理厂控制系统方案与实现.docVIP

PAGE 1 1.1 引言 随着经济的飞速发展和世界人口数量的持续增加，对水的需要量也在不断增 大，但是地球上可用的水资源却在逐渐萎缩，特别是在城市周边，可以开发利用 的淡水资源由于污染的原因正急剧减少。为了应对水体污染，最近几年越来越多 的城市污水处理厂、城市垃圾无害化处理厂正在如火如茶的建设、投运。为了提 高污水处理效率和降低运行成本，将自动控制新技术引入污水处理厂，提高其自 动化水平是非常关键的。 应用现场总线技术、PLC、控制仪表、执行装置、上位机监控设备等可以组成一个高效、实时、可靠的网络化全集成自动化系统。由于现场总线多项先进 性，注定了这套系统有较好的维护性和实施性。将其应用于污水处理厂的自动控 制系统，将带来良好的社会效益和可观的经济效益。 1. 2污水处理的现状 1. 2. 1我国水资源的概况 水资源是指可以直接被人类利用、能不断更新的天然淡水，主要是陆地上的 地表水和地下水的浅层部分。全球水的总储量是比较巨大的，约为，但是可供人类使用的淡水资源只占到2.5%，其中绝大多数分布在高原冰川、两极冰盖、冰冻地带以及以下的地层深处，方便取用的河水、湖水以及浅层地下水只占全球总储量的0.26%。在全球淡水资源的分布也是非常不均衡的65%以上的淡水集中分布在个国家，如美国、哥伦比亚和加拿大等。占世界人口总数量的40%以上的80多个国家为水资源缺乏国家，有近30个国家为严重缺水国家。 水资源的短缺已经成为世界性的问题，我国也同样面临水资源短缺的现实。 中国虽然总体上水资源有，但是人均只有，是世界人均占有 量的1/4，接近国际公认的缺水警戒线，且分布极为不均，开发利用有相当难 度，致使许多地区严重缺水，尤其是三北地区和沿海城市连年闹“水荒”。我国 的城市缺水现象更为严重，在300多个大中城市中180个城市缺水，其中50多个城市严重缺水。以北京为例，全市水资源人均占有量仅为全国平均水平的1/6， 而年用水量已达，每年缺水约。另外，在时间分布上，我国的 水资源也存在不均衡，总的来说是冬春节干旱少雨，夏秋多雨。有时还连续出现 干旱枯水年和丰水年现象。水资源的分布不均和口益严重的水资源短缺不但严重 困扰国民生产，而且成为制约我国经济发展的主要因素。我国不仅缺水，而且水 资源的现状令人担忧。在我国经济快速增长，工业化和城市化进程口益加快的同 时，由于基础设施建设的投资有限和管理不善，加之认识所限，江河湖泊及近 海海域普遍受到不同程度的污染，尽管部分流域地区的污染得到了有效控制，但 是总体来说仍呈连年加重的趋势。水资源的短缺与粗放低效利用的状态并存，水 资源及其安全性己经成为中国社会经济发展的瓶颈，是国家安全的重要支持因素 之一。 1.2.2污水处理的现状 我国的污水处理开始于上世纪七十年代。那时已经开始利用废弃的河道、沼 泽以及城市周边洼地构筑成稳定塘，对生活污水和工业废水进行简单的处理。据 当时的文献资料介绍，这样的稳定塘共计38座，口处理生活污水173万吨。八十年代，国家政策开始向环保倾斜，推动了一大批城市污水处理设施的兴建，我国第一座大型的城市污水处理厂一口处理26万吨的天津纪庄子污水处理厂也于1984年4月投入运行。“八五”期间，随着城市环境综合治理的深化以及各流域水污染治理力度的加大，城市污水处理设施的建设经历了一个发展高潮时期“九 五”期间，我同正式启动对“河”(淮河、海河和辽河)、“湖”(太湖、巢湖、滇 池)流域和“环渤海”地区的水污染治理，国家给予相应资金和技术上的支持。据统计，到2000年底，全同己建设城市污水处理厂427座，其中二级处理厂282 座，二级处理率约为15%。由此可见，我国的污水处理现状并不理想，城市污水 处理率还很低。 2002年之后，国家大力扶持污水处理厂的建设，特别是山西、河北、河南、 陕西等中西部地区，每年都有数十座污水处理厂开工建设。拿陕西省为例，截至2009年底，绝大多数县级以上城市都拥有了正常运行的污水处理厂，有的城市还建成了中水厂并已投运。 1.2.3城市污水处理的发展趋势 我国是一个发展中国家，经济发展水平相对落后。而面对我国口益严重的环境污染，国家正加大力度来进行污水的治理。而解决城市污水污染的根本措施是建设以生物处理为主体工艺的二级城市污水处理厂，但是，建设大批的二级城市污水处理厂需要大量的投资和高额运行费，这对我国来说是一个沉重的负担。目前我国的污水处理厂建设工作，则因为资金的缺乏很难开展，部分已建成的污水处理厂由于运行费用高昂或者缺乏专业的运行管理人员等原因而一直不能正常运行，因此我国的城市污水处理发展趋势应该围绕以下两个方面： 第一，未来的城市污水处理必须是高自动化、高