污水處理廠工程設(shè)計(jì)專業(yè)實(shí)習(xí)

三溝式氧化溝控制的設(shè)計(jì)

及其系統(tǒng)分析電氣、自控專業(yè)實(shí)習(xí)上海閔行污水處理廠同濟(jì)大學(xué)電子與信息工程學(xué)院陸163.COM本專業(yè)實(shí)習(xí)污水處理廠課題研究背景我國(guó)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(guó)污水處理技術(shù)起步晚，自動(dòng)化程度不高。污水處理工藝流程(簡(jiǎn)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(gè)溝內(nèi)都有數(shù)個(gè)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(dòng)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(shí)習(xí)，以閔行區(qū)污水處理廠為實(shí)習(xí)對(duì)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(cè)試等，以此來了解電氣、控制系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)。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(kuò)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(shí)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(jì)的初步與控制模型的分析。

4電氣自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的初步認(rèn)識(shí)與CAD設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)與了解。污水處理廠的與專業(yè)實(shí)習(xí)的概論

電機(jī)運(yùn)行的驅(qū)動(dòng)與控制：1單獨(dú)手動(dòng)與遠(yuǎn)程控制2電機(jī)組合方式的選擇和控制3半全自動(dòng)與自動(dòng)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(duì)象輸入堰門，輸出堰門，轉(zhuǎn)刷（單速和雙速），淤泥泵等。

測(cè)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(duì)象及其控制方式各個(gè)控制對(duì)象及其設(shè)計(jì)中工藝要求所需要的輸入與輸出點(diǎn)數(shù)

1、輸入堰門（3個(gè)）輸入點(diǎn)——OPEN、CLOSE、AUTO、MAN、LOWERLIMIT、UPPERLIMIT（共6點(diǎn)）輸出點(diǎn)——開、關(guān)、下限、上限（共4點(diǎn)）2、輸出堰門（10個(gè)）輸入點(diǎn)——OPEN、CLOSE、AUTO、MAN、LOWERLIMIT、UPPERLIMIT（共6點(diǎn)）輸出點(diǎn)——開、關(guān)、下限、上限（共4點(diǎn)）3、污泥泵（2個(gè)）輸入點(diǎn)——現(xiàn)場(chǎng)MAN、現(xiàn)場(chǎng)REMOTE、柜內(nèi)MAN、柜內(nèi)AUTO（共4點(diǎn)）輸出點(diǎn)——運(yùn)行（共1點(diǎn)）4、單速轉(zhuǎn)刷（4個(gè)）輸入點(diǎn)——現(xiàn)場(chǎng)MAN、現(xiàn)場(chǎng)REMOTE、柜內(nèi)MAN、柜內(nèi)AUTO（共4點(diǎn)）輸出點(diǎn)——運(yùn)行（共1點(diǎn)）5、雙速轉(zhuǎn)刷（8個(gè)）輸入點(diǎn)——現(xiàn)場(chǎng)MAN、現(xiàn)場(chǎng)REMOTE、柜內(nèi)AUTO、柜內(nèi)MAN、高速、低速、自動(dòng)（共7點(diǎn)）輸出點(diǎn)——高速運(yùn)行、低速運(yùn)行（共2點(diǎn)）6、組合方式（24種）輸入點(diǎn)——方式1～方式4（共4點(diǎn)）堰門按鈕（13個(gè)）輸入點(diǎn)——OPEN、CLOSE（共2點(diǎn)）總開關(guān)輸入點(diǎn)——MAN、AUTO、SEMIAUTO、UPANDDOWN、STOP（共5點(diǎn)）7、緊急開關(guān)輸入點(diǎn)——開關(guān)1～開關(guān)4（共4點(diǎn)）輸出點(diǎn)——緊急開關(guān)輸出（共1點(diǎn)）8、總啟動(dòng)按鈕輸入點(diǎn)——總啟動(dòng)（共1點(diǎn)）綜上所述，輸入總點(diǎn)數(shù)為290點(diǎn)，輸出總點(diǎn)數(shù)為75點(diǎn)。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(jì)電路的總配電為530A，有3種電機(jī)。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(shí)使用電機(jī)的順序啟動(dòng)電路來避免由于電機(jī)的同時(shí)啟動(dòng)使電流過大而燒壞電機(jī)。下圖為電機(jī)的總體配電圖控制部分——控制柜的設(shè)計(jì)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(duì)流量、溶解氧的監(jiān)測(cè)及對(duì)BOD、COD、NH3+等水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)分析，經(jīng)過精心設(shè)計(jì)而成，是很合理科學(xué)的工藝方案。閉環(huán)控制方案：實(shí)現(xiàn)對(duì)流量、溶解氧的在線監(jiān)測(cè)及對(duì)BOD、COD、NH3+等水質(zhì)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)。根據(jù)監(jiān)測(cè)值來確定執(zhí)行機(jī)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?？刂茊卧倪x用與控制方法Muller時(shí)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(hào)選擇2工作模式選擇3工作時(shí)間，每個(gè)通道可分為ABCDEF設(shè)置4狀態(tài)選擇。CPU控制時(shí)序圖電機(jī)的時(shí)序控制圖任意時(shí)段可通過開關(guān)量的開與關(guān)控制。該時(shí)序的時(shí)間段由計(jì)算機(jī)程序控制。三種電機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)堰門電機(jī)遠(yuǎn)程進(jìn)程控制功能：（1）現(xiàn)場(chǎng)的適時(shí)調(diào)節(jié)，主要用于手動(dòng)調(diào)試。（2）遠(yuǎn)程手動(dòng)控制，打開或者關(guān)閉。自動(dòng)控制：根據(jù)時(shí)間和組合方式轉(zhuǎn)刷電機(jī)的遠(yuǎn)程近程控制：通過SA44.1實(shí)現(xiàn)。KA20.0組合控制；KA22.1順序控制電機(jī)開關(guān)；KA58.0為緊急暫停開關(guān)淤泥泵：根據(jù)ABCDEF六個(gè)階段定時(shí)交替處理氧化溝工藝選擇控制方法（半自動(dòng)的控制方式）

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

監(jiān)控與動(dòng)態(tài)界面的設(shè)計(jì)與使用主要以手動(dòng)和自動(dòng)兩個(gè)方面為思路設(shè)計(jì)程序。手動(dòng)是通過按鈕來控制各個(gè)電機(jī)的工作狀態(tài)和時(shí)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(dòng)是由八個(gè)狀態(tài)的定時(shí)轉(zhuǎn)換，從而使堰門和轉(zhuǎn)刷按八個(gè)不同狀態(tài)分別運(yùn)行，且每個(gè)狀態(tài)有一定的工作時(shí)間。經(jīng)過對(duì)污水排除量的動(dòng)態(tài)分析，針對(duì)特殊時(shí)段又增加了2個(gè)過程。分別是D，H狀態(tài)。這種根據(jù)實(shí)際情況，準(zhǔn)確的分析并作出靈活的調(diào)整對(duì)節(jié)省功耗起到很關(guān)鍵的作用。

監(jiān)控與動(dòng)態(tài)界面主要功能：通過提取動(dòng)態(tài)信息，（1）電機(jī)運(yùn)行和故障顯示；（2）堰門在運(yùn)行過程中位置的顯示，其間用于時(shí)間控制。下圖為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控室模擬屏。動(dòng)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(shí)三溝道氧化溝的自控程序的運(yùn)作是通過溶解氧的測(cè)定數(shù)據(jù)進(jìn)行控制。每條溝設(shè)置溶解氧傳感器，對(duì)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?，F(xiàn)場(chǎng)溶氧儀功耗效率運(yùn)營(yíng)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(shí)間內(nèi)總的基質(zhì)變化量=單位時(shí)間內(nèi)基質(zhì)的進(jìn)入量-單位時(shí)間內(nèi)基質(zhì)的排出量+單位時(shí)間內(nèi)基質(zhì)的變化量模型具有較好的預(yù)測(cè)性溶氧性快速生物講解有機(jī)物氨氮硝態(tài)氨序號(hào)模擬值實(shí)測(cè)值模擬值實(shí)測(cè)值模擬值實(shí)測(cè)值126.429.747.7