基于組態(tài)的污水處理系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 綜合性設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)報(bào)告 實(shí)驗(yàn)名稱： 基于組態(tài)軟件的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 所在院系： 專 業(yè)： 自動(dòng)化 指導(dǎo)老師： 實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 綜合性設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)報(bào)告系別： 班級(jí)：1班 學(xué)年第一學(xué)期學(xué)號(hào)姓名指導(dǎo)教師課程名稱 綜合性設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)名稱基于組態(tài)軟件的污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)類型設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)間2013.12.16-2013.12.27實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：（簡(jiǎn)述）隨著人民生活水平的提高和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，污水處理越來(lái)越受到社會(huì)的重視。污水處理既可以起到環(huán)保作用，又可以實(shí)現(xiàn)水的重復(fù)利用，節(jié)約水資源。為了提高污水處理的質(zhì)量和效率，同時(shí)節(jié)省人力、物力，設(shè)計(jì)一套自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的。本設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)

2、按照污水處理工藝及污水處理系統(tǒng)的組成和組態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).建立設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視畫面。利用 mcgs 的強(qiáng)大組態(tài)功能，方便對(duì)污水處理廠的監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求：目的：改善環(huán)境，治理污水污染問題，在二次利用。要求：1）必須確保污水廠處理后達(dá)到排放要求。 2）污水處理廠采用的各項(xiàng)參數(shù)必須可靠。3）污水處理廠必須符合經(jīng)濟(jì)的要求。4）污水廠應(yīng)當(dāng)力求技術(shù)合理設(shè)計(jì)思路：（設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)方案及流程等）一 設(shè)計(jì)原理mcgs軟件系統(tǒng)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略組成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)，完成不同的工作.主控窗口：是工程的主窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這些窗口的打開或關(guān)閉.設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工

3、作環(huán)境.在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集和控制輸出設(shè)備；注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量.用戶窗口：主要用于設(shè)置工程中人機(jī)交互的界面，如系統(tǒng)流程圖、曲線圖、動(dòng)畫等.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：是工程各個(gè)部分?jǐn)?shù)據(jù)交換和處理的中心，它將mcgs工程的各個(gè)部分連成有機(jī)的整體.運(yùn)行策略：主要完成工程運(yùn)行流程的控制，如編寫控制程序、選用各種功能構(gòu)件等。二 設(shè)計(jì)方案1) 查閱資料了解污水處理工藝。2) 熟練使用 mcgs。3) 搭建污水處理系統(tǒng)組態(tài)界面。4) 建立數(shù)據(jù)庫(kù)與虛擬設(shè)備等。5) 運(yùn)行調(diào)試。6）查看結(jié)果6) 撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。三 設(shè)計(jì)流程污水處理工藝流程 處理廠的工藝流程是指在到達(dá)所要求的處理程度的前提下，污水

4、處理個(gè)單元的有機(jī)結(jié)合，構(gòu)筑物的選型則是指處理構(gòu)筑物形式的選擇，兩者是互有聯(lián)系，互為影響的。水體有一定的自凈能力，可根據(jù)水體自凈能力來(lái)確定污水處理程度。設(shè)計(jì)中既要充分利用水體的自凈能力，又要防止水體遭到污染，破壞水體的正常使用價(jià)值，采用何種處理流程還要根據(jù)污水的水質(zhì)和水量，回收其中有用物質(zhì)的可能性和經(jīng)濟(jì)性，排放水體的具體規(guī)定，并通過(guò)調(diào)查研究和經(jīng)濟(jì)比較后決定，必要時(shí)還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行科學(xué)論證。城市生活污水一般以bod物質(zhì)為其主要去除對(duì)象，因此，處理流程的核心是二級(jí)生物處理法活性污泥法為主。生活污水和工業(yè)廢水中的污染物質(zhì)是多種多樣的，不能預(yù)期只用一種方法就能把所有的污染物質(zhì)去除干凈，一種污水往往需要通過(guò)由幾

5、種方法組成的處理系統(tǒng)，才能達(dá)到處理要求的程度。按處理程度分，污水處理可分為一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)。一級(jí)處理的內(nèi)容是去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)，經(jīng)過(guò)一級(jí)處理后，污水中的bod只去除30 %左右，仍不能排放，還必須進(jìn)行二級(jí)處理。二級(jí)處理的主要任務(wù)是大量去除污水中呈膠體和溶解性的有機(jī)污染物質(zhì)（bod），去除率可達(dá)97%以上，去除后的bod含量可降低到20-30 mg/l.一般，經(jīng)過(guò)二級(jí)處理后，污水已具備排放水體的標(biāo)準(zhǔn)了。一級(jí)和二級(jí)處理法是城市污水經(jīng)常采用的，屬于常規(guī)處理方法。當(dāng)對(duì)處理過(guò)的污水有特殊的要求時(shí)，才繼續(xù)進(jìn)行三級(jí)處理。 具體的流程為：污水進(jìn)入水廠，經(jīng)過(guò)格柵至集水間，由水泵提升到平流沉砂池經(jīng)

6、，經(jīng)初沉池沉淀后，大約可去初ss 45%,bod 25%.污水進(jìn)入曝氣池中曝氣，可從一點(diǎn)進(jìn)水，采用傳統(tǒng)活性污泥法，也可采用多點(diǎn)進(jìn)水的階段曝氣法。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。二沉池出水經(jīng)加氯處理后，排入水體。 2.污泥處理工藝流程 污泥是污水處理的副產(chǎn)品，也是必然的產(chǎn)物，如從沉淀池排出的沉淀污泥，從生物處理排出的剩余活性污泥等。這些污泥如果不加以妥善處理，就會(huì)造成二次污染。污泥處理的方法是厭氧消化，在厭氧消化過(guò)程中產(chǎn)生大量的消化氣（即沼氣）是寶貴的能源，消化后的污泥含水率仍然很高，不宜長(zhǎng)途輸送和使用，因此，還需要進(jìn)行脫水和干化等處理。具體過(guò)程為：二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至

7、濃縮池，濃縮后的污泥進(jìn)入貯泥池，再由泥控室投泥泵提升入消化池，進(jìn)行中溫二級(jí)消化。一級(jí)消化池的循環(huán)污泥進(jìn)行套管加熱，并用攪拌。二級(jí)消化池不加熱，利用余熱進(jìn)行消化，消化后污泥送至脫水機(jī)房脫水，壓成泥餅，泥餅運(yùn)至廠外，可用做農(nóng)業(yè)肥料。消化池產(chǎn)生沼氣，一部分用于一級(jí)消化池的沼氣攪拌，一部分用于沼氣發(fā)電。本設(shè)計(jì)采用的工藝流程如下圖所示。粗格柵提升泵站細(xì)格柵曝氣生物濾池二沉池消毒池沉砂池出水污水加藥間污泥泵房污泥濃縮池污泥脫水最終處理 曝氣生物濾池法工藝流程示意圖 污水處理廠主要工藝流程圖關(guān)鍵技術(shù)分析：污水處理廠工藝流程的選擇決定污水處理效果。根據(jù)污水處理程度，確定污水處理廠工藝流程，理論上能保證出水水質(zhì)

8、能夠達(dá)到設(shè)計(jì)出水標(biāo)準(zhǔn)。污水處理程度的確定是以進(jìn)水水質(zhì)和要求的出水水質(zhì)為依據(jù)的，出水水質(zhì)采用污水綜合排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。如果運(yùn)行管理得當(dāng)，處理水水質(zhì)能達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)主要涉及的關(guān)鍵技術(shù)有：1）組態(tài)界面繪制。2）污水處理工藝。實(shí)驗(yàn)過(guò)程：（包括主要步驟、成果介紹、代碼分析、實(shí)驗(yàn)分析等）一 主要步驟1在“用戶窗口”頁(yè)建立“污水處理流程圖”畫面，并設(shè)置成啟動(dòng)窗口.步驟如下：(1) 在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”，如圖1-1.圖1-1 新建用戶窗口(2) 選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”.(3) 將窗口名稱改為：污水處理流程圖；窗口標(biāo)題改為：污水處理流程圖

9、；窗口位置選中“最大化顯示”，為了可以移動(dòng)邊框，選擇可變邊，單擊“確認(rèn)”，如圖1-2.圖1-2 設(shè)置用戶窗口的屬性(4) 在“用戶窗口”中，選中“污水處理流程圖”，點(diǎn)擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設(shè)置為啟動(dòng)窗口”選項(xiàng)，將該窗口設(shè)置為運(yùn)行時(shí)自動(dòng)加載的窗口.如圖1-3.圖1-3 設(shè)置為啟動(dòng)窗口(5) 由于流程圖較大，在一個(gè)頁(yè)面中不能全部畫出，所以頁(yè)面要擴(kuò)展，形成滾動(dòng)條形式.如圖1-4.圖1-4 用戶窗口擴(kuò)充屬性設(shè)置2 流程圖的編輯選中“污水處理流程圖”窗口圖標(biāo)，單擊“動(dòng)畫組態(tài)”，進(jìn)入動(dòng)畫組態(tài)窗口，開始編輯畫面.1. 單擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開繪圖工具箱，如圖1-5. 圖1-5 工具箱 圖1-6

10、 對(duì)象元件管理庫(kù)單擊繪圖工具箱中的（插入元件）圖標(biāo)，彈出對(duì)象元件管理對(duì)話框，如圖1-6.從元件列表中選擇“反應(yīng)器”，“儲(chǔ)藏罐”，“泵”，將儲(chǔ)藏罐、閥、泵調(diào)整為適當(dāng)大小，放到適當(dāng)位置，參照效果圖.3 利用“流動(dòng)塊”工具在各元件之間畫出流動(dòng)塊.流動(dòng)塊畫法：(1) 選中工具箱內(nèi)的流動(dòng)塊動(dòng)畫構(gòu)件圖標(biāo)，鼠標(biāo)的光標(biāo)呈“十”字形，移動(dòng)鼠標(biāo)至窗口的預(yù)定位置，點(diǎn)擊一下鼠標(biāo)左鍵，移動(dòng)鼠標(biāo)，在鼠標(biāo)光標(biāo)后形成一道虛線，拖動(dòng)一定距離后，點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，生成一段流動(dòng)塊.再拖動(dòng)鼠標(biāo)（可沿原來(lái)方向，也可垂直原來(lái)方向），生成下一段流動(dòng)塊.當(dāng)用戶想結(jié)束繪制時(shí)，雙擊鼠標(biāo)左鍵即可.(2) 當(dāng)用戶想修改流動(dòng)塊時(shí)，選中流動(dòng)塊，雙擊流動(dòng)塊，

11、修改其屬性.例如水的動(dòng)塊，其基本屬性如圖1-7，選擇形象合適的顏色表示，由于流程圖中流動(dòng)塊很多，所以管道寬度選擇的小一些，這樣美觀些.對(duì)于流動(dòng)塊的流動(dòng)方向根據(jù)圖紙選擇，如從“綜合調(diào)節(jié)池”中流出的水為從左到右，故選擇之.因?yàn)槲鬯幚淼墓に嚭芏?，所以流?dòng)的速度我們選擇適中，有利于我們的觀察.圖1-7 流動(dòng)塊屬性設(shè)置(3) 對(duì)于一些特殊的情況，比如兩個(gè)流動(dòng)塊有交叉，為了區(qū)分我們將兩個(gè)不同的流動(dòng)塊設(shè)置成不同的顏色，對(duì)于不同的流動(dòng)塊我們也設(shè)置成不同的顏色，這樣有利于我們辨別.如圖1-8.圖1-8 流動(dòng)塊的交叉情況4 利用“文字”工具對(duì)畫面的元件進(jìn)行注釋，步驟如下：(1) 選擇“工具箱”內(nèi)的“標(biāo)簽”按鈕，

12、鼠標(biāo)的光標(biāo)呈“十字”形，在窗口頂端中心位置拖拽鼠標(biāo)，根據(jù)需要拉出一個(gè)一定大小的矩形. (2) 選中文字框，作如下設(shè)置： 點(diǎn)擊（填充色）按鈕，設(shè)定文字框的背景顏色為：沒有填充；點(diǎn)擊（線色）按鈕，設(shè)置文字框的邊線顏色為：沒有邊線；點(diǎn)擊（字符顏色）按鈕，將文字顏色設(shè)為：黑色.例如“v501沖罐”，屬性如圖1-9.圖1-9 動(dòng)畫組態(tài)屬性設(shè)置使用工具箱中的文字圖標(biāo)，分別對(duì)反應(yīng)器，儲(chǔ)藏罐，泵，檢測(cè)計(jì)進(jìn)行文字注釋。二 成果介紹1）設(shè)置2）組態(tài)軟件組態(tài)動(dòng)畫：三 代碼分析運(yùn)行曲線實(shí)時(shí)的運(yùn)行曲線：運(yùn)行曲線窗口包含4個(gè)實(shí)時(shí)曲線圖，分別顯示的是反映溫度，沼氣的壓力，進(jìn)出污水的流量，反應(yīng)池的液位.該窗口的設(shè)計(jì)主要是能夠

13、為操作人員提供水處理設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化情況，當(dāng)進(jìn)行運(yùn)行參數(shù)調(diào)整時(shí)能夠幫助操作工人掌握系統(tǒng)運(yùn)行的變化趨勢(shì).如下圖2-1所示.圖2-1 運(yùn)行曲線具體制作步驟如下：(1) 雙擊進(jìn)入“運(yùn)行曲線窗口”組態(tài)窗口.使用標(biāo)簽構(gòu)件制作一個(gè)標(biāo)簽，輸入文字：實(shí)時(shí)曲線.(2) 單擊“工具箱”中的“實(shí)時(shí)曲線”圖標(biāo)，在標(biāo)簽旁繪制一個(gè)實(shí)時(shí)曲線，并調(diào)整大小.(3) 雙擊溫度曲線，彈出“實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件屬性設(shè)置”窗口，設(shè)置：在基本屬性頁(yè)中，y軸主劃線設(shè)為：4；其它不變.在標(biāo)注屬性頁(yè)中，時(shí)間單位設(shè)為：秒鐘；小數(shù)位數(shù)設(shè)為：1；最大值設(shè)為：50；其它不變.如圖2-2.在畫筆屬性頁(yè)中，將：ti501設(shè)置成紅色，ti502設(shè)置成藍(lán)色，

14、ti504設(shè)置成青色，ti506設(shè)置成黃色，ti508設(shè)置成褐色，ti510設(shè)置成黑色.如圖2-3.圖2-2實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件標(biāo)注屬性設(shè)置圖2-3實(shí)時(shí)曲線構(gòu)件畫筆屬性設(shè)置歷史曲線:歷史曲線的設(shè)計(jì)是為了能夠查詢以前某段時(shí)間設(shè)備的運(yùn)行狀況，對(duì)故障分析，運(yùn)行狀況分析、設(shè)計(jì)工藝比較等有著重要的意義.窗口如圖2-4圖2-4 歷史曲線具體制作步驟如下：在“歷史曲線”窗口中，使用標(biāo)簽構(gòu)件制作一個(gè)標(biāo)簽，輸入文字：流量.在標(biāo)簽旁，使用“工具箱”中的“歷史曲線”構(gòu)件，繪制一個(gè)一定大小的歷史曲線圖形.雙擊該曲線，彈出“歷史曲線構(gòu)件屬性設(shè)置”窗口，進(jìn)行如下設(shè)置：(1) 在基本屬性頁(yè)中，將：曲線名稱設(shè)為：流量曲線；y軸主劃線

15、設(shè)為：4；(2) 在曲線標(biāo)識(shí)頁(yè)中：選中曲線1，曲線內(nèi)容設(shè)為：曲線1；曲線顏色設(shè)為：黑色；工程單位設(shè)為：m3；小數(shù)位數(shù)設(shè)為：1；最大值設(shè)為：100；實(shí)時(shí)刷新設(shè)為：fi501；其它不變.如圖2-5.圖2-5 歷史曲線構(gòu)件屬性設(shè)置動(dòng)畫鏈接：四 試驗(yàn)分析1.格柵格柵作為污水處理中的預(yù)處理方法，應(yīng)用廣泛，生活污水中含有一些較大的漂浮物，為此首先采用格柵可以有效去除污水中的較大漂浮物，保護(hù)后續(xù)處理系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行及汲水泵的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。設(shè)計(jì)采用格柵，機(jī)械清渣，柵距為58mm，機(jī)械清渣。2. 集水池提升泵房污水匯集進(jìn)入污水處理廠后，由于管網(wǎng)埋深較大，需經(jīng)泵房提升后進(jìn)入后續(xù)處理工藝。設(shè)計(jì)采用提升泵房1座，與集水井合建

16、。泵房?jī)?nèi)設(shè)有電動(dòng)葫蘆，以供維修使用。泵房采用半地下結(jié)構(gòu)。泵房長(zhǎng)9m，寬8m，高2米。3.沉砂池采用沉砂池去除污水中的無(wú)機(jī)顆粒。設(shè)計(jì)采用平流式沉砂池，池內(nèi)水流平行流動(dòng)。沉砂池設(shè)1座，每座尺寸為長(zhǎng)13.5m，寬1.5m，高1.6m。4.曝氣池曝氣池利用活性污泥法進(jìn)行污水處理的構(gòu)筑物。池內(nèi)提供一定污水停留時(shí)間，滿足好氧微生物所需要的氧量以及污水與活性污泥充分接觸的混合條件。 曝氣池主要由池體、曝氣系統(tǒng)和進(jìn)出水口三個(gè)部分組成。池體一般用鋼筋混凝土筑成，平面形狀有長(zhǎng)方形、方形和圓形等。曝氣池設(shè)1座，每座尺寸為長(zhǎng)69.94m，寬4m，高4.4m。5.二沉池二沉池的主要作用是同時(shí)滿足固液分離和污泥濃縮兩方面

17、的要求，是整個(gè)活性污泥法中很重要的部分。6.污泥脫水污水處理廠污泥二級(jí)消化后從二級(jí)消化池排除污泥的含水率約95%左右，體積很大。因此為了便于綜合利用和最終處置，需對(duì)污泥作脫水處理，使其含水率降至60%80%，從而大大縮小污泥的體積。7.鼓風(fēng)機(jī)房及變配電室為保證污水處理裝置的穩(wěn)定運(yùn)行，設(shè)置鼓風(fēng)機(jī)房及變配電室。主要參考文獻(xiàn)1.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第5冊(cè)一城市排水中國(guó)建筑工業(yè)出版社2.金儒霖主編污泥處置中國(guó)建筑工業(yè)出版社3.申丘澈、名取真合著吳自邁譯(污水污泥處置中國(guó)建筑工業(yè)出版社4.厭氣消化設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)揚(yáng)振沂譯中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)院香港藝高工程有限公司。5.林榮忱、周偉麗城市污水處理廠沼氣的有效利用天

18、津大學(xué)環(huán)境工程系華北地區(qū)給排水技術(shù)情報(bào)網(wǎng)6.趙麗君張大群陳寶柱關(guān)于天津市城市污水污泥處理與處置的技術(shù)研究與探索)天津水工業(yè)工程設(shè)備有限公司2000.9實(shí)驗(yàn)總結(jié)：首先在這次大實(shí)驗(yàn)中，我要感謝我的指導(dǎo)老師薛志斌老師，在這次試驗(yàn)中給予我非常多的指點(diǎn)與幫助。同時(shí)我還要感謝我們小組的張智標(biāo)、趙海燕、常高志、王增龍、楊成孝同學(xué)在設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)上給我的意見與建議。本試驗(yàn)主要完成的工作和取得的成果如下:(l) 根據(jù)污水處理工藝流程，對(duì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了整體規(guī)劃.(2) 對(duì)工業(yè)污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究.設(shè)計(jì)了城市污水自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，用昆侖通態(tài)mcgs軟件完成了系統(tǒng)組態(tài)工作.(3) 本文所設(shè)計(jì)的操作管理界面，為客戶提供了一個(gè)開放的友好的人機(jī)界面.方便用戶進(jìn)行遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控管理.經(jīng)過(guò)這