城市生活污水处理电气自控系统的设计方案与实现.pdf

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1、1/35 城市生活污水处理电气自控系统的设计与实现.txt我的优点是：我很帅；但是我的缺点是：我帅的不明显。什么是幸福？幸福就是猫吃鱼，狗吃肉，奥特曼打小怪兽！令堂可是令尊表姐？我是胖人，不是粗人。本文由 lsklee贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。西南交通大学硕士学位论文城市生活污水处理电气自控系统的设计与实现姓名：刘克天申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：王富荣 20060201 西南交通大学硕士研究生学位论文鱼旦里摘要随着城市的快速发展，环境问题显得日益重要。废水是破坏环境的一个主要的因素，目前中国污水处理自控系统

2、相对落后，污水处理成本居高不下，污水厂排放的处理过的污水的水质不稳定所以如何建立有效的自控系统，优化运行效果，减少运行费用，具有重要意义。本文以重庆市城南污水处理厂的改造为背景展开，开发设计了一套基于工业以太网的污水处理自控系统。论文主要从以下三个方面展开了工作：设备的电气控制：根据污水处理要求设计了设备的电气控制与自动控制的线路，主要包括设备的启停控制、状态指示、故障处理以及系统信号的采集：下位机的开发：确定了系统控制站的划分方式，根据污水处理工艺要求编制了控制程序，提出了利用系统内部文件来优化程序和节约系统资源，解决了利用来统计污水厂流量和增压泵运行时间的问题；上位机监控软件的开发：按照污

3、水处理流程开发了污水处理设备的监控画面，建立了设备操作、设备状态与水质参数的数据库及水质参数的实时曲线，完成了系统实时报警功能，实现了全厂生产报表的自动生成与打印功能；经过一年时间的调试与运行，系统运行稳定，污水厂处理的污水的水质稳定并且达到了国家一级标准，降低了污水的处理成本，达到了预先的设计要求。关键词：工业以太网；电气控制；下位机；上位机西南交通大学硕士研究生学位论文第页，2/35 ，文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 H

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10、10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O23/35，：；西南交通大学硕士研究生学位论文第页第章绪论随着现代工业和城市建设的发展，我国城市的环境污染特别是水污染问题同趋严重；同时我国是一个水资源占有量匮乏的国家，可以说水污染严重和水资源的短缺已经成为严重制约我国社会经济持续发展、危害生态环境、影响人民生活和身体健康的突出问题，迫切需要加以解决“。长期以来，自来水保证了引用水的水质安全，但不幸的是，现在自来水的水质中

11、，不断出现许多不安全因素，其中有属于病原体的，有属于化学物质的。据近几年的报导，在水中检查出来的有害物质已经从原来的多种变为了种“。水污染已经引起了世界各国的重视。我国政府对水污染也非常重视，并将其作为今后一段时间内基本建设投资的重点。污水处理工艺的不断改进使污水处理过程越来越繁琐、越来越复杂，原来操作人员的手动控制已经无法满足污水处理发展的要求。随着计算机、工业控制网络、在线检测及可编程控制技术的发展，国外的很多污水处理厂根据自身情况相继建立了污水处理自动控制系统，目前我国国内新建的大型城市污水处理厂全套引进了国外的设备和技术，如沈阳北部污水处理厂全部弓进法国的设备和处理技术。全部引进国外技

12、术存在以下问题：引进费用昂贵；维护费用昂贵，维护不方便：没有结合我国的国情：不利于培养我国的相关专业的工程技术人员。课题的来源和背景本课题源于重庆市重点科技攻关工程“中小城镇缺氧需氧组合式污水处理关键技术研究与工程示范”的子课题“生物滤池管理控制系统研究”编号：），使本课题在理论研究、系统集成原理研究的基础上，为完成实验系统工艺系统、控制系统软、文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2

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19、I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O24/35 硬件）的丌发和实验提供了经费保证。重庆市渝北区城南污水处理厂位于重庆市渝北区两路的一个自然沣地，主要负责渝北区生活污水和部分工业污水的处理，陔厂建成于年，一期工程的处理能力为万吨天、二期工程完成后同处理能力达到了万吨天，处理后的污水经长河溪流入长工。随着城区西南交通大学硕士研究生学位论文第页的扩建、工厂数量的增加、重庆主城区人口的迁入及西南政法等几所大学新校区的启用，使生活污水急剧增加，除了新建新的污水处理

20、厂之外，也决定对城南污水处理厂进行工艺与处理能力改造，而本课题的实施也正是基于这个改造。在改造前，该厂的污水处理工艺流程依次为：粗格栅、细格栅、初沉池、曝气池、二沉池，然后流入长河溪；对全厂的控制除了在曝气池曝气机的控制上加了一块的实现时间控制之外，其他设备全部为手动控制；对水质的检测完全由实验人员通过实验测定，没有实现对水质的在线监测。因此，可以说该厂的自动化程度很低，这样就造成了一个后果，该厂处理的污水的水蠹醛赫鸶搿；畿嶷腰?水的使用、盐理和处置系统?西南交通大学硕士研究生学位论文第页同时国外较早的将技术引入到了给水排水工程中，并取得了良好的经济效益与社会效益。国外同时注重水处理中的开发，

21、相继研制出了一些智能、稳定、小巧的控制单元，如公司的系列、的系列、的系列；同时国外也很重视在线仪表的研制，如德国公司，美国的哈希公司相继研制了溶解氧）、化学需氧量）分析仪。国外污水处理自控系统主要存在以下一个特点：）采用集散控制系统和现场总线控制系统。按照厂区的自身情况和工艺段来划分若干个控制站，站与站之间可以平级关系也可以使上下级关系，站与站之间一般独立运行。设立中控室，中控室有操作员站和工程师站，负贲全厂的数据管理与记录、报表等工作。）大量采用在线监测的水质分析仪表，对全厂的水质实行实时监测，并由上位机记录下来，提高了测量精度。）生产过程中不同程度上采用了智能控制可以根据水质和水源的变化自

22、动的调整相应的控制方式。）大量采用遥测、遥控设备；并开始有效地利用社会信息资源，如电话网络、移动电话网络、国际互联网、气象信息等。国内污水处理厂自控系统发展状况解放初期由于工农业生产刚刚起步，当时的污水污染程度很低，且提倡利用污水进行农业灌溉，特别是北方缺水地区将污水灌溉利用作为经验进行推广，如著名的沈轨灌渠等，所以全国仅有几个城市建设了近十座污水处理厂还包括年间外国人兴建座污水处理厂），在处理工艺有的还是一级处理，处理的规模也很小，每天只有几千立方M，最大的也只有每天万立方M左右，致使污水文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8

23、T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y

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30、的空白。在此成功经验的带动下，北京、上海、广东、广硒、西南交通大学硕士研究生学位论文第页陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据各自的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂。与国外相比，我国污水处理自动化控制起步较晚，七十年代开始采用热工仪表，实行集中巡检；八十年代应用分析仪表和系统；至九十年代，随着一大批利用国际贷款的大型污水处理厂的建成投产，我国污水处理控制系统的自动化水平有了很大提高。从国外引进污水厂的自动控制系统已广泛采用集散式计算机监控系统，应用 了自动化程度较高的检测仪表，各种新工艺、新设备大量出现并得到应用。可以说我国污水处理自动化的现状是：手动与自动皆各，自制和引用并

31、举”。可以看出我国的污水处理厂自控系统有以下特点：）对于新建的污水处理厂，引进了计算机分散控制系统，手 动与自动并存的控制方式。大部分以前建设的污水厂自动化程度仍然很低，仍采用人工巡检的方式。）国产在线仪表的稳定性还没有达到要求，所以大部分采用进口的在线仪表，但是由于进口仪表价格昂贵，所以应用并不是很广泛。水质的检测主要是有实验室人员通过实验来测量。）各个控制站之间完全独立，无没有信息的交换。并且各个控制单元由于其内部资源的限制，只是实现了简单的时间控制和逻辑控制。）上位机监控软件很少使用，几乎没有中控室，不能对全厂的设备实行实时监控。而一些报表的工作也主要是由厂里的工作人员手工完成。通过对比

32、，不难看出：整体上和国外相比我国污水厂的自控系统仍然存在很大的差距，但是我国的应用前景却非常广泛、潜力很大。课题的研究目的和意义世界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，使人民生活得到进一步改善，但是也随之带来不同程序的环境污染。污水也是造成环境污染的来源之一。这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注，治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作同程。我国是一个严西霉妻善羹曩剐囊戮弘鲥扪翳联叁萋囊妻：萋委薹攀羹羹薹蠢薹羹蠢霪冀喜篓菱羹薹鏊淤囊蓑黍羹羹粪薹酾到潦曩出衙：镩碴罐曼蒴疆蚴蛾藩；乳羹舅韵副晷羹酗甄掣削引氍参列毛孤蟛稀蠹引引如粥鄞称赣专镰堪篓甬：；琶，蚕瓣王翼嚣弛缓裂

33、酮黝堑霸科班型豫。囝雾隳霪引矗受魁黯蛳臻辩蠢雏强精写割托蚓；羹霸撕；穗厦瑶。蟪嘶穗。球蓊水；鬟弘裂蕊礤世懋塑鋈蔼馑臻学蠡罐宝娄潮蘸鹭剥承浆銎葶囊渤氆蠹旧蓥藿孽凳霎奏薹辩澄莘缒鲤铃碍；结萎蓊嬲警噬菘镙爨嘤馐稿鬟梦虱斟荆鲻澎募蔼蔼罄罾焉蒜凝基露是；秘翳醛吲绺髫秘裳遂弼登鞫饕筛酶引越望西琶蓠摩堡鞫鲥呼蚓：霪臻麓香盟甭夔蠢囊。鋈妻毳疆妻鋈鬟鬟羹蠹醛赫鸶搿；畿嶷?统系置处和理盐、用使的水?腰西南交通大学硕士研究生学位论文文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M

34、8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10

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40、码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O26/35 第页污水中除含有碳水化和物、蛋白质、尿素、氨基酸、动植物脂肪、合成洗涤剂、氨等物质外，还含有细菌、病毒等使人致病的微生物。水处理的目的不外乎三种“：）去除水中的影响使用水质的杂质以及污泥的处置，这是最主要的内容；）为了满足用水的要求，在水中加入新的成分以改变水的的化学性质，如食用水中加氟以防止龋齿痛，循环冷却水中加缓浊剂以控制腐蚀和结垢等：）

41、改变水的物理性质的处理，如水的冷却，降低水的粘滞度等。城市污水的性质与污染指标污水的物理性质及指标表示污水的物理性质的指标主要指水温、色度、臭味、固体含量及泡沫等。水温污水的水温，对污水的物理性质、化学性质及生物性质有直接的影响。色度色度由悬浮固体、胶体或溶解物质形成。臭味臭味主要由有机物腐败产生的气体造成，臭味给人以感观不悦，甚至会危及人的生理、呼吸困难，倒胃胸闷等。固体含量固体物质按存在的形态不同可分为：悬浮的、胶体的和溶解的三种；按性质的不同可分为：有机物、无机物与生物体三种。污水的化学性质及指标污水中的污染物质，按化学性质可分为无机物与有机物；按存在形态可分为悬浮状态和溶解状态。无机物

42、及指标无机物包括酸碱度，氮，磷，无机盐及重令属离子等。）酸碱度当值超出的范围时，会对人、畜造成危害，并对污水的西南交通大学硕士研究生学位论文可生物降解有机物，但对微生物有毒害或抑制作用。）表面活性剂第页生活污水与表面活性剂制造工业废水，含有大量表面活性剂。含有磷并易产生大量泡沫，属于难生物降解有机物，同时磷是水体富营养化的主要元素之一。）有机农药有机农药有两大类，即有机氯农药与有机磷农药。有机氯农药毒性极大且难分解，会在自然界不断积累，造成二次污染，故我国于年代起，禁止生产与使用。现在普遍采用的有机磷农药，约占农药总量的以上，毒性大，属于难生物降解的有机物，并对微生物有毒害与抑制作用。污水的生

43、物性质及指标污水中的有机物是微生物的食物，污水中的微生物以细菌与病菌为主。污水生物性质的检测指标有大肠菌群数或称大肠菌群值）、大肠菌群指数、病毒及细菌总数。）大肠菌群数大肠菌群值）与大肠菌群指数大肠菌群数 大肠菌群值）是每升水样中所含有的大肠菌群的数目，以个计：大肠菌与病原菌都存在于人类肠道系统中，水中存在大肠菌，就表明受到了粪便的污染，并可能存在病原菌。）病毒污水中已检查出的病毒有多种。检出大肠菌群，可以表明肠道病原菌的存在，但不能表明是否存在病毒及其他病原菌如炭疽杆菌）。）细菌总数细菌总数是大肠菌群数、病原菌、病毒及其他细菌的总和，以 每毫升水样中的细菌菌落总数表示。城市污水处理工艺城市污

44、水处理可按处理程度划分为预处理、一级处理、二级处理、深度处理和污泥处理及处置。预处理：粗格栅、细格栅、沉砂池：一绒处理：初沉池；二级处理：生物滤池、曝气池礼二沉池：西南交通大学硕士研究生学位论文第页深度处理：通用的工艺有混凝沉淀和过滤。主要目的是为了满足高标准受纳水体要求文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6E4O2文档编码:CQ4M8T2F10Y4 HN9C9F3P2Z6 ZV8E10I6

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