污水處理廠工程設(shè)計專業(yè)實習(xí)

三溝式氧化溝控制的設(shè)計

及其系統(tǒng)分析電氣、自控專業(yè)實習(xí)上海閔行污水處理廠同濟大學(xué)電子與信息工程學(xué)院陸163.COM本專業(yè)實習(xí)污水處理廠課題研究背景我國淡水資源日益短缺。水體污染狀況嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡化。我國污水處理技術(shù)起步晚，自動化程度不高。污水處理工藝流程(簡介）活性污泥法是處理城市生活污水最廣泛使用的方法?；钚晕勰喾ń?jīng)多年演變，出現(xiàn)了多種變法，其中應(yīng)用最為廣泛的方法就是氧化溝法。而氧化溝中目前常用的是三溝式氧化溝。三溝式氧化溝是氧化溝的一種典型構(gòu)造型式，它有三條大小相同的溝組合，利用管道或溝壁之間的連通孔連為一體，每個溝內(nèi)都有數(shù)個轉(zhuǎn)刷，根據(jù)工藝要求三溝分別進(jìn)行曝氣、反硝化、沉淀，處理后的污水經(jīng)自動調(diào)節(jié)出水堰溢出，流入出水泵站。下圖為其工藝流程。1——沉砂池；2——轉(zhuǎn)刷曝氣池（器）；3——出水堰；4——排泥管；5——污泥井；6——氧化溝圖

三溝型氧化溝平面示意圖三溝式氧化溝的工藝要求本專業(yè)實習(xí)，以閔行區(qū)污水處理廠為實習(xí)對象，了解各種工藝的污水處理方法，掌握各種電氣的控制方法及其監(jiān)控與測試等，以此來了解電氣、控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計。閔行區(qū)污水處理廠其位于上海市西南，毗鄰淀浦河，廠區(qū)占地面積57.3畝。廠外設(shè)有10座污水輸送泵站，服務(wù)面積9.25平方公里，服務(wù)人口近16萬人。1998年建成三期擴建工程，處理規(guī)模為30000立方米/日，分兩組，每組15000立方米/日，采用氧化溝處理工藝。三期氧化溝現(xiàn)處理水量為22000立方米/日。專業(yè)實習(xí)的任務(wù)：1工藝流程與主要控制分析。2電氣的控制與監(jiān)控。

3自控設(shè)計的初步與控制模型的分析。

4電氣自控系統(tǒng)的設(shè)計的初步認(rèn)識與CAD設(shè)計的學(xué)習(xí)與了解。污水處理廠的與專業(yè)實習(xí)的概論

電機運行的驅(qū)動與控制：1單獨手動與遠(yuǎn)程控制2電機組合方式的選擇和控制3半全自動與自動控制設(shè)想（開環(huán)、閉環(huán)與全閉環(huán)、PID及多參量控制等）三溝式氧化溝的控制對象輸入堰門，輸出堰門，轉(zhuǎn)刷（單速和雙速），淤泥泵等。

測試指標(biāo)參數(shù)：流量,BOD,COD,PH值,溶氧量等。效果：三氧化溝的工藝處理效果十分穩(wěn)定，滿足BOD5和懸浮物濃度小于30mg/L的頻率分別為92%和96%

控制對象及其控制方式各個控制對象及其設(shè)計中工藝要求所需要的輸入與輸出點數(shù)

1、輸入堰門（3個）輸入點——OPEN、CLOSE、AUTO、MAN、LOWERLIMIT、UPPERLIMIT（共6點）輸出點——開、關(guān)、下限、上限（共4點）2、輸出堰門（10個）輸入點——OPEN、CLOSE、AUTO、MAN、LOWERLIMIT、UPPERLIMIT（共6點）輸出點——開、關(guān)、下限、上限（共4點）3、污泥泵（2個）輸入點——現(xiàn)場MAN、現(xiàn)場REMOTE、柜內(nèi)MAN、柜內(nèi)AUTO（共4點）輸出點——運行（共1點）4、單速轉(zhuǎn)刷（4個）輸入點——現(xiàn)場MAN、現(xiàn)場REMOTE、柜內(nèi)MAN、柜內(nèi)AUTO（共4點）輸出點——運行（共1點）5、雙速轉(zhuǎn)刷（8個）輸入點——現(xiàn)場MAN、現(xiàn)場REMOTE、柜內(nèi)AUTO、柜內(nèi)MAN、高速、低速、自動（共7點）輸出點——高速運行、低速運行（共2點）6、組合方式（24種）輸入點——方式1～方式4（共4點）堰門按鈕（13個）輸入點——OPEN、CLOSE（共2點）總開關(guān)輸入點——MAN、AUTO、SEMIAUTO、UPANDDOWN、STOP（共5點）7、緊急開關(guān)輸入點——開關(guān)1～開關(guān)4（共4點）輸出點——緊急開關(guān)輸出（共1點）8、總啟動按鈕輸入點——總啟動（共1點）綜上所述，輸入總點數(shù)為290點，輸出總點數(shù)為75點。電氣控制的系統(tǒng)圖氧化溝的主要技術(shù)配電部分——開關(guān)柜的設(shè)計電路的總配電為530A，有3種電機。電路電壓的使用有380V，220V，24V。其中使用了斷路器、熱繼電器來保護(hù)電路。同時使用電機的順序啟動電路來避免由于電機的同時啟動使電流過大而燒壞電機。下圖為電機的總體配電圖控制部分——控制柜的設(shè)計開環(huán)控制方案是以三溝式氧化溝污水處理工藝的狀態(tài)組合表來進(jìn)行直接控制，該工藝狀態(tài)組合表是根據(jù)對流量、溶解氧的監(jiān)測及對BOD、COD、NH3+等水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測分析，經(jīng)過精心設(shè)計而成，是很合理科學(xué)的工藝方案。閉環(huán)控制方案：實現(xiàn)對流量、溶解氧的在線監(jiān)測及對BOD、COD、NH3+等水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測。根據(jù)監(jiān)測值來確定執(zhí)行機械（轉(zhuǎn)刷、污泥泵、堰門）的組合控制。左圖為開環(huán)控制系統(tǒng)圖，右圖為閉環(huán)狀態(tài)組合控制圖。控制單元的選用與控制方法Muller時間序列控制器:SC63/68下圖為其基本功能圖（控制器、PLC、PC及其集散控制系統(tǒng)）CPU工作模式和設(shè)置歸納工作模式:1常態(tài)工作模式2星期制工作模式3月制工作模式4節(jié)假日工作模式設(shè)置:1通道號選擇2工作模式選擇3工作時間，每個通道可分為ABCDEF設(shè)置4狀態(tài)選擇。CPU控制時序圖電機的時序控制圖任意時段可通過開關(guān)量的開與關(guān)控制。該時序的時間段由計算機程序控制。三種電機的控制實現(xiàn)堰門電機遠(yuǎn)程進(jìn)程控制功能：（1）現(xiàn)場的適時調(diào)節(jié)，主要用于手動調(diào)試。（2）遠(yuǎn)程手動控制，打開或者關(guān)閉。自動控制：根據(jù)時間和組合方式轉(zhuǎn)刷電機的遠(yuǎn)程近程控制：通過SA44.1實現(xiàn)。KA20.0組合控制；KA22.1順序控制電機開關(guān)；KA58.0為緊急暫停開關(guān)淤泥泵：根據(jù)ABCDEF六個階段定時交替處理氧化溝工藝選擇控制方法（半自動的控制方式）

電機的選擇是通過多位置開關(guān)按鈕選擇那個檔，而每檔的組合電機是按照不同工藝要求編程實現(xiàn)的。工藝要求的控制多級選擇圖

監(jiān)控與動態(tài)界面的設(shè)計與使用主要以手動和自動兩個方面為思路設(shè)計程序。手動是通過按鈕來控制各個電機的工作狀態(tài)和時間，在模擬屏上通過發(fā)光二極管顏色的轉(zhuǎn)變直觀的表現(xiàn)其工作狀態(tài)。自動是由八個狀態(tài)的定時轉(zhuǎn)換，從而使堰門和轉(zhuǎn)刷按八個不同狀態(tài)分別運行，且每個狀態(tài)有一定的工作時間。經(jīng)過對污水排除量的動態(tài)分析，針對特殊時段又增加了2個過程。分別是D，H狀態(tài)。這種根據(jù)實際情況，準(zhǔn)確的分析并作出靈活的調(diào)整對節(jié)省功耗起到很關(guān)鍵的作用。

監(jiān)控與動態(tài)界面主要功能：通過提取動態(tài)信息，（1）電機運行和故障顯示；（2）堰門在運行過程中位置的顯示，其間用于時間控制。下圖為現(xiàn)場監(jiān)控室模擬屏。動態(tài)電腦監(jiān)控界面的面板圖與模擬提高工作效率與節(jié)能的進(jìn)一步的認(rèn)識三溝道氧化溝的自控程序的運作是通過溶解氧的測定數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。每條溝設(shè)置溶解氧傳感器，對溝內(nèi)的溶解氧按工藝要求進(jìn)行反饋及控制，根據(jù)溝中溶解氧的高低啟閉轉(zhuǎn)刷或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)刷的轉(zhuǎn)速，以利節(jié)能。現(xiàn)場溶氧儀功耗效率運營成本三溝式氧化溝工藝的數(shù)學(xué)探索與模擬仿真單位時間內(nèi)總的基質(zhì)變化量=單位時間內(nèi)基質(zhì)的進(jìn)入量-單位時間內(nèi)基質(zhì)的排出量+單位時間內(nèi)基質(zhì)的變化量模型具有較好的預(yù)測性溶氧性快速生物講解有機物氨氮硝態(tài)氨序號模擬值實測值模擬值實測值模擬值實測值126.429.747.7