污水处理基本工艺是一个复杂的处理过程.doc

污水处理系统中全自动控制应用设计方案 一、方案可行性论证 污水处理工艺是一个复杂处理过程, 在处理过程中因为受到原水浊度、PH 值、配水流量、原水温度和其它水质污染等原因影响，同时因为污水处理水质含有复杂性、非线性、时变性、不确定性和不完全性特点, 对数学模型建立要求高, 控制方法相对复杂, 计算量大处理难度相当大，所以现时污水处理系统普遍存在处理后水质不稳定和处理成本高等问题。依据某集团情况和污水具体特点，拟设计PLC自动控制系统处理方案。该方案中自动化检测设备、仪表多, 所以采样响应快、抗干扰能力强；对大量阀门、泵、鼓风机和吸(刮)泥机、曝气池和污泥消化池内搅拌器等机械设备及沉淀池和消化池进、排泥量进行有效控制。另外PLC 不管从采样、分析、计算和输出含有本身优势, 能满足该集团污水处理要求[1]。 二、工艺步骤设计 本方案采取现在广泛应用二级生化处理工艺，工艺步骤见图1。原污水经集水井流过粗格栅及细格栅, 除掉城市垃圾( 如烂菜叶、果皮等) 后流入沉沙池, 用重力沉掉水中泥沙。随即, 在厌氧池中去除污水中含氮物质, 在氧化池中去除污水中含氮有机物。该过程可除掉污水中大部分有机物而达成排放标准。在生物处理过程中产生活性污泥在沉淀池中和污泥分离, 由污泥泵抽出, 一部分回流, 另一部分送到污泥消化处理设备中, 经过脱水、浓缩进入贮泥池, 最终在消化池中产生沼气。 干泥清水`进水井 干泥 清水 进水井 粗格栅 进水泵房 曝气沉沙池 细格栅 污水 加药设备 鼓风机 曝气池 二沉池 脱水机房 曝气沉沙池 污泥泵房 清水 污水处理工艺步骤 图1 工艺步骤图 三、污水处理厂控制系统设计标准 污水处理厂控制系统为了实现被控对象( 如电机、电磁阀等) 工艺要求, 以提升生产效率和出水水质, 在设计控制系统时应遵照以下基础标准: (1) 可靠性标准: 污水处理关系到一个城市居民身体健康和居住投资环境, 所以设计可靠性标准为各标准之首。 (2) 技术成熟性标准: 在设计中, 既要考虑满足设计需要, 又要重视采取成熟、优异、便于以后维护设备和技术。 (3) 技术经济性标准: 重视现在及未来技术发展需要, 选择实用强、兼容性好、性价比高方案和设备配置。 (4) 可扩展性标准: 设计时采取开放性好、易于扩展软、硬件系统。 四、自动控制系统组成和特点 1、系统硬件配置 污水处理自动控制系统关键硬件配置以下: (1) 采取MB+冗余网络作为控制主网络, 和其它设备组成一个以太局域网。 (2) 中央控制站采取10 Mb/s～100 Mb/s 工业以太网络, 经过网络数据服务器和控制网相连。 (3) 选择含有智能通信功效作为现场控制器。 (4) 配置多种工艺仪表、传感器、通用变频器。 (5) 不间断电源、控制室大型模拟屏和投影仪、操作站计算机和打印机。 2、系统软件配置 污水处理自动控制系统组态和运行管理采取 国际上流行开放性组态软件, 操作平台使用操作系统。 3、系统网络组成 污水处理自动控制系统网络结构见图二。 整个污水处理厂自动控制系统从结构上分为三级: 中央控制站为第一级, 关键完成全部污水处理设备集中控制和数据汇总管理, 并给管理员提供操作参考, 同时能对现场各个设备进行操作; PLC 分控站为第二级, 关键完成数据采集, 并依据给定或反馈信号进行运算, 对现场设备进行控制, 同时向中央控制站提供监控数据; 各现场设备为第三级, 关键用于数据测量和实施动作, 并能在现场进行手动操作。 依据污水处理厂工艺步骤，能够知道第二和第三级其实能够分为四个模块：污水进水泵房、格栅和首次沉砂池处理；曝气池、鼓风机和二次沉砂池处理；污泥脱水、浓缩处理和回流污泥量控制；各个阀门、闸门、搅拌机控制。因为四个模块含有很显著分界性，所以设计四个PLC从站，即1#PLC 站、2#PLC 站、3#PLC 站和4#PLC 站用于现场过程控制。另外，我们还配置了两台上位监控计算机及标准外设作为第一级关键设施，方便于对四个现场PLC 站运行状态进行实时监控。 4、PLC 各从站控制设计 4.1 1#从站控制设计 1#PLC 站为污水进水泵房、格栅和首次沉砂池工作站。检测设备状态关键有：潜水泵、格栅、皮带输送机、闸门、配电柜、刮砂机、砂水分离器；检测数据有：流量、液位、压力、浊度、pH 值、COD、氨氮；控制设备有：潜水泵、沉砂池进水闸门。 按水泵池液位控制4台潜水泵，按预定次序逐台开启。潜水泵在中央控制室点动开启，其自动方法经过液位来实现：液位在-1.5m～-0.6m，开1 台潜水泵；液位在-0.6 m～0.1m，开2 台潜水泵；液位在0.1m～0.2 m，开3 台潜水泵。泵优先工作级由工作时间来决定，先开时间最短泵，时间最长泵为备用泵，若工作时间相同，则按A、B、C、D 次序来