基于PLC的污水处理系统毕业论文

湖南电气职业技术学院毕业设计(论文)1摘要随着现代生产工艺的飞速发展，我国城市化进程的推动，中小城市(镇)数量的不断增多，由其带来的水污染问题日趋严重。序批式活性污泥法(简称SBR)符合中小城镇污水处理的基本要求，但必须实现自动控制，才能发挥其优势，使其具有更加广阔的应用前景。随着自动化技术、计算机技术的不断发展、完善,污水处理厂的自动化水平也相应提高。而PLC控制器以其技术成熟、通用性好、可靠性高、安装灵活、扩展方便、性能价格比高等一系列优点，在工业控制中得到了越来越广泛的应用。本文主要介绍了污水处理厂自动控制系统的组成、功能及如何利用PLC实现自动控制。在污水处理中采用PLC控制系统改造后，提高了自动控制的可靠性,不仅减轻了工人的劳动强度,而且提高了污水处理厂的运行效率和运行效益,实现了污水厂生产管理的科学性。充分证明了自动化控制系统对提高生产率，无人值守或少人值守，提高安全性具有良好的效果。湖南电气职业技术学院毕业设计(论文)2目录第一章绪论.............................................................31.1国内污水处理行业的发展概况.........................................31.2生活污水的处理工艺.................................................41.3SBR污水处理工艺...................................................51.4本课题研究的主要内容...............................................7第二章控制方案.........................................................82.1系统的总体设计.....................................................82.2工艺及控制要求分析................................................102.2.1格栅池........................................................102.2.2调节池........................................................112.2.3SBR反应池池...................................................112.2.4除盐池........................................................112.3PLC的I/O分配....................................................132.4I/O设备确定及PLC的选型..........................................132.4.1I/O设备确定...................................................132.4.2PLC的选型.....................................................142.5系统软件的介绍....................................................14第三章PLC程序设计.....................................................163.1系统外部接线图如图3-1所示........................................163.2系统程序流程图如图3-2所示........................................183.3系统梯形图如图3-3所示............................................193.4系统程序仿真图及系统说明..........................................23结束语..................................................................28致谢..................................................................29参考文献................................................................30湖南电气职业技术学院毕业设计（论文）3第一章绪论1.1国内污水处理行业的发展概况近几年随着工业迅速，城市人口的逐渐增加，人们生活水平逐渐提高各种用水量亦随之增长。地球虽然有70.8％的面积为水所覆盖，但淡水资源却极其有限，人类真正能够利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26％，而且分布不均。20世纪50年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。全球水资源状况迅速恶化，“水危机”日趋严重。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国40％的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。20世纪，世界人口增加了两倍，而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机：12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施。中国水资源人均占有量少，空间分布不平衡。随着中国城市化、工业化的加速，水资源的需求缺口也日益增大。在这样的背景下，污水处理行业成为新兴产业，目前与自来水生产、供水、排水、中水回用行业处于同等重要地位。截至2005年底，全国661个设市城市中，已有383个城市建成污水处理厂792座，污水处理率由2000年的34％提高到52％，并形成了适合国情的污水处理技术路线和管理机制。其中，有135个城市的污水处理率已达到或接近70％，单厂处理规模达到每天100万立方米。2007年，中国水污染治理投资达到3387.6亿元，比上年增加32%，占当年GDP的1.36%。中国水环境质量总体保持稳定。2007年，共取缔一级水源保护区内排污口942个，停建二级水源保护区内可能造成污染的建设项目1294个，限期治理931个。湖南电气职业技术学院毕业设计（论文）4截至2010年9月底，全国设市城市、县及部分重点建制镇（以下简称“城镇”）累计建成污水处理厂2631座，污水处理能力达到1.22亿立方米/日；全国正在建设的城镇污水处理项目达1849个，总设计能力约4660万立方米/日。在全国设市城市中，已有593个城市建有污水处理厂，占设市城市总数的90.7%；累计建成污水处理厂1623座，形成污水处理能力1.04亿立方米/日；其中36个大中城市（直辖市、省会城市和计划单列市）建有污水处理厂376座，处理能力达4368万立方米/日。在县城及乡、镇中，全国已有933个县（含新疆生产建设兵团团级单位）建有污水处理厂，约占县城总数的52.1%；县城及乡、镇建有污水处理厂1008座，处理能力达1826万立方米/日。虽然由于国家和各级政府对环境保护重视程度的不断提高，中国污水处理行业正在快速增长，污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高。但目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。一方面，中国目前的污水处理能力尚跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。另一方面，中国的污水处理率与发达国家相比，还存在着明显的差距，且处理设施的负荷率低。因此中国应完善污水处理的政策法规，建立监管体制，创建合理的污水处理收费体系，扶植国内环保产业发展，推进污水处理行业的产业化和市场化。污水处理行业是一个朝阳产业，发展前景十分广阔。中国将在“十一五”期间投资3000亿元以推进城市污水处理和利用，中国污水处理行业由此迎来高速发展期。1.2生活污水的处理工艺生产废水及生活污水的循环利用，是节约用水和减少水资源开采的有效途径，既可利国利民，又是减少生产成本的重要举措。同时为了响应实现工业废水零排放，努力建设节约型企业的号召，污水处理工程改造项目很必要。前处理也称为预处理技术，常用有格栅或格网、调节池、沉砂池、初沉池等。由于湖南电气职业技术学院毕业设计（论文）5生活污水处理的核心是生化部分，因此我们称污水处理艺是特指这部分，如接触氧化法、SBR法、A/O法等。用生化法（包括厌氧和好氧）处理工生活污水在目前是最经济、最适用的污水处理工艺，根据生活污水的水量、水质及现场的条件而选择不同的污水处理工艺对投资及运行成具有决定性的影响。典型的生活污水处理完整工艺如下图1-1所示：1.3SBR污水处理工艺SBR是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法.与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。正是SBR工艺这些特殊性使其具有以下特点：1、理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。2、运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。3、耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。污水前处理调节池生化池消毒出水污泥处理系统图1-1典型污水处理流程图湖南电气职业技术学院毕业设计（论文）64、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。5、处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。6、反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。7、SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。8、脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。9、工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。由于上述技术特点，SBR系统进一步拓宽了活性污泥法的使用范围。就近期的技术条件，SBR系统更适合以下情况：(1)中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。(2)需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。(3)水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。(4)用地紧张的地方。(5)对已建连续流污水处理厂的改造等。(6)非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。本文所研究的污水处理流程如图1-2所示污水格栅池调节池SBR生化池除盐出水污泥泵图1-2污水处理流程图湖南电气职业技术学院毕业设计（论文）71.4本课题研究的主要内容本课题采用的处理工艺为：过滤—生化反应—除盐污水处理工艺，以处理生活污水为主，另有少量的工业废水，水中的COD(化学耗氧量)、BOD(生化耗氧量)含量分别为536mg／L、I12mg／L。经处理COD为40．8mg／L，BOD为2．51mg／L，达到一级排放要求，为了实现污水工程的全自动运行，按生产工艺要求，采用PLC可编程控制器实现连锁集中控制。本课题研究了污水处理工艺及污水处理系