污水处理控制系统自动化设计毕业论文

污水处理控制系统自动化设计毕业论文目录1前言 (1)1.1 课题背景 (2)1.2 课题目的和意义 (2)1.3 国外发展现状 (3)1.4 本文研究的主要容 (4)2 工业污水处理系统的设计任务分析 (5)2.1 工业污水处理基本概念 (5)2.2 本系统的工业污水处理工艺 (6)2.3 工业污水处理系统控制形式 (7)2.4 工业污水处理系统的功能要求 (8)2.4.1信号输入检测任务要求 (8)2.4.2 控制输出信号任务要求 (9)3 硬件系统设计 (10)3.1 主要组成部分 (10)3.2 控制系统I／0统计及PLC选型 (12)3.2.1 数字量输入部分 (12)3.2.2 数字量输出部分 (13)3.2.3 模拟量输入部分 (13)3.2.4 模拟量输出部分 (14)3.2.5 PLC选型 (14)3.3 电动机的选型 (14)3.4 变频器基本原理及变频器选型 (15)3.4.1 变频器简介 (15)3.4.2 变频与变压(VVVF)原理 (16)3.4.3 变频调速的基本原理 (17)3.4.4 变频器选型 (18)3.4.5 变频器参数设置 (19)3.5 其它硬件选型 (20)3.5.1 接触器选型 (20)3.5.2 液位差计选型 (20)3.5.3 溶解氧仪选型 (21)3.6 主控系统设计 (21)3.6.1 控制系统总体框图 (21)3.6.2 电气控制系统 (22)3.6.3 工作过程 (24)3.7 变频部分主电路设计 (24)4 软件系统设计 (26)4.1 总体流程设计 (26)4.1.1 手动模式 (27)4.1.2 自动模式 (27)4.2 曝气过程控制的任务 (36)4.3 氯气投加环节 (37)4.4 絮凝剂投加环 (38)4.5 PID控制 (38)5 调试和运行结果 (40)5.1 硬件系统的调试 (40)5.2 软件系统的调试 (41)5.3 运行结果 (41)致谢 (43)结论 (44)参考文献 (45)附录Ⅰ部分主程序梯形图 (46)附录Ⅱ工业污水处理系统变频部分主电路图 (51)附录Ⅲ基于PLC污水处理控制系统硬件接线图 (52)1 前言水与人的生活息息相关，特别在现代社会生活及生产中人们对水的需求量与日俱增。

然而，水资源是有限的。

据报道我国人均拥有淡水量为2400吨，为世界平均值的1/4，在全球149个国家（参与统计国家中），我国人均淡水资源位居110位，属于淡水资源贫乏的国家。

而且我国水资源时空分布极不均衡，全国500多个城市缺水，其中多个严重缺水，北方地区缺水现象尤其严重，人均拥有淡水量仅有240吨。

令人担忧的是淡水总量日益减少，用水成本不断升高，淡水的浪费非常严重。

我国北方地区水资源的超采，己形成漏斗地势、水位下降、湖泊干涸、河水断流、生态恶化。

淡水资源的短缺己经成为我国急需解决的问题。

我国淡水资源不断减少，而且污染现象较为严重。

随着社会的发展，水资源已经成为影响工业发展的重要因素，现代工业中生产工艺和设备对水质要求越来越高。

但是我国工业用水耗费高，重复利用水少，中水使用率不高，有关资料显示，我国的工业用水重复利用率平均为40%～50%左右。

目前全国城市污废水的处理率（达排放标准的）仅有10%左右，其余的污废水都直接排入河川、湖泊、海洋。

耗水量高、重复利用率低、污染严重是我国工业系统水资源利用的突出问题。

严重的环境污染使有限的水资源日益减少、水质日益恶化，无疑是“雪上加霜”。

据统计，由于水质污染，我国已有大约3亿人的饮水发生不安全现象，其中1.9亿人的饮水是超标水。

气象学家预测，2010年全球变暖加剧，地表将有1/3的面积变为沙漠，那时，干旱将威胁全球一半的大陆人类的生存。

这些现象都是水污染产生的严重后果，因此工业污水处理项目的实施已经刻不容缓。

众多迹象表面，水资源的短缺无疑将成为制约经济持续协调发展的瓶颈，因此世界各国越来越重视水处理和水的再利用，通过各种技术进一步提高供水质量，提高经济效益。

并且工业污水处理过程中，经过厌氧和好氧处理，污水中的热量、沼气等再生能源可以为工业生产提供二次能源，真正实现变废为宝、循环经济的目的。

随着环境保护的呼声越来越高，工业污水处理已经体现出其必要性和紧迫性，对于各种污水进行处理后排放成为各企业基本的要求。

在工厂的工业污水处理过程中，污水来源的不稳定以及工厂中各种污水的成分的复杂性，对工业污水处理的工艺和控制方式提出了非常高的要求。

1.1 课题背景未来10年，采用先进、实用的技术改造传统工艺，在环保工程中广泛采用先进的自动控制技术，是推动环保产页升级，实现环保发展战略的重要环节。

在这种形势下工业污水处理自动化控制系统无疑是一个具有巨大的社会效益、环境效益及经济效益的研究课题。

对于环境保护问题，国务院明确规定所有工业污染源都必须达到排放标。

其中处理过的污水还可以循环再利用，由于我国是一个水资源匮乏的国家，而且时空分布上极不均匀，许多地区和城市严重缺水。

所以水资源也是一种保护。

因此，有效的结合目前最新的工艺状况、计量自控检测仪表使用、PLC 控制系统技术，将为当前工业污水处理控制系统提供有效的自控方法。

1.2 课题目的和意义世界上任何国家的经济发展，都会推进社会进步、促进工农业生产能力，使人民的生活得到进一步改善，尤其在工业革命之后，各国经济飞速发展，全球大量的不可再生资源（例如石油）被利用。

如果这些污水无净化排出必定会给周围环境造成很大的污染，而且我国是一个严重缺水的国家，已经被联合国列为世界上13个缺水国家之一。

目前我国约300个城市缺水，其中严重缺水城市有50个，据中国经济信息网分析统计，全国按目前正常需要，年缺水总量约为300亿～400亿立方米，因缺水造成的经济损失达2300亿元，超过洪涝灾害。

水资源的匮乏和水资源的污染已经严重的影响了人民的日常生活，严重的影响了全国的经济建设和发展。

特别是我国北方城市，如、天津、等城市水资源更为短缺。

在这种情况下，污水更加不能随便外排，而是要净化之后合理利用。

我国污水处理的电耗为0.365kWh/m3、日本为0.304 kWh/m3、美国为0.243kWh/m3，因此建设符合我国具体情况的污水厂自动控制系统对降低污水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会、保持我国经济高速发展具有重要意义。

1.3 国外发展现状我国工业污水处理技术从“七五”国家科技攻关开始逐步进行研究。

“七五”和“八五”攻关项目在氧化塘、土地处理和复合生态系统等自然处理技术方面的研究较多，以这些成果为设计依据，建立了一些氧化塘、土地处理等污水示工程。

在人工处理技术方面，“八五”对高负荷活性污泥、高负荷生物膜、一体化氧化沟技术进行了深入研究。

研究成果己被应用于大批工业污水处理厂。

污水厂污泥处置问题在“九五”科技攻关中受到重视，并配套开发成套的污泥处理。

经过“七五”、“八五”和“九五”期间的努力，我国在工业污水处理技术方面取得了较大的成就。

目前在水污染治理技术上，我国已能提供下列工艺技术传统活性污泥法技术、各种新型活性污泥工艺如：SBR法和氧化沟技术等、酸化水解好氧技术和多种类型的稳定塘技术等，这些污水治理技术已经在水体污染、改善水体环境方面发挥了突出的作用，标志着我国工业污水处理事业发展到了一个崭新的阶段。

现阶段，我国工业污水处理的工作重点已经从工艺技术的研究转移到具体项目的实施。

国际上，大规模的水污染治理是在第二次世界大战后，随着50年代经济的蓬勃发展带来的60年代日益严重性的环境污染而展开的。

工业污水处理设施中，城市排水管线和工业污水处理厂的兴建和运行在水污染控制中发挥着骨干作用。

至70年代末，美国投入了数千亿美元兴建了18000余座城市工业污水处理厂，英国、法国、德国更耗费了巨额资金兴建了7000至8000座城市工业污水处理厂。

这些工业污水处理厂的投入对国家的水体污染改善起了关键的作用，也为人类治理水污染积累了丰富的经验。

现在，这些国家的工业污水处理水平又有了进一步提高，兴建了一批具有脱氮除磷功效的设施，对水体质量改善和水环境保护起了重大的作用。

1.4 本文研究的主要容本文论述了污水处理工艺及污水处理系统的组成和PLC控制系统的设计，主要由以下容组成：（１）介绍了污水处理的基本容，包括污水处理的发展及污水处理的工艺流程。

（２）介绍了PLC的基本结构和工作原理，并对污水处理控制系统进行设计分析。

（３）具体设计污水处理的硬件系统及软件系统。

2 工业污水处理系统的设计任务分析2.1 工业污水处理基本概念城市污水、生活污水、生产污水或经过工业企业处理后的生产污水，往往都排入排水系统。

这些污水除含有碳水化合物、蛋白质、氨基酸、动植物脂肪、尿素、氨、肥皂和合成洗涤剂等物质外，还含有细菌、病毒等使人致病的微生物。

经处理后的污水，最后出路有三种：①排放水体；②灌溉田地；③重复使用。

污水污染物可根据化学性质和物理形态进行不同的分类。

按化学性质，污水中的污染物质可分为无机性物质和有机性物质，其化学元素以炭、氮、磷为主。

按物理形态，污水中的污染物质可分为固体悬浮物即呈颗粒状的污染物质、胶体污染物质和溶解性污染物质。

好氧有机污染物的性质稳定，在微生物的作用下，借助微生物的新代谢功能而降解为无机物，如二氧化碳、水、硝酸根离子等稳定的无机物。

有机物的种类很多，其共性是在微生物的作用下被降解时，都要消耗水中的溶解氧，所以在工程实际中，采用以下的几个综合污染指标来表述：生物化学需氧量或生化需氧量（Bio-chemical Oxygen Demand, BOD）mg/L、化学需氧量(Chemical Oxygen Demand, COD) mg/L、总有机碳(Total Organic Carbon) mg/L、总需氧量(Total Oxygen Demand) mg/L。

虽然BOD20。

能较精确地描述污水的生化需氧量，但其测定的时间太长，需20天。

考虑到好氧分解速率一般在开始的几天最快，在20℃温度下，污水五日生化需氧量(BOD5)，约占BOD20的70%～80%，因此把BOD5作为衡量污染水的有机物浓度指标。

化学需氧量(COD)的特点是能够精确的表示污水中有机物的含量，并且测定时间短，但它不能像BOD那样表示出微生物氧化的有机物量。

2.2 本系统的工业污水处理工艺工业污水处理的方法主要有物理、化学、物理化学，以及生物等几种。

这些方法根据实际情况，可以单一使用，也可以针对不同的污水混合使用。

目前，工业污水处理的方法一般以生物处理法为主，辅以物理处理法和化学处理法。

A2/O法也是在传统活性污泥法的基础上发展起来的一种工业污水处理工艺，其中A2，即A-A，前一个A代表Anaerobic（厌氧的），后一个A代表Anoxic（缺氧的）；O代表（好氧的）。