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基于PLC的SBR工艺污水处理控制系统的设计

2021-05-11 13:05:35 来源:51毕业论文网 访问量:191

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以下是免费参考资料:
 
 一、综述本课题国内外研究动态,说明选题的依据和意义

1、选题的依据和意义

随着我国经济和社会的快速发展,对各种水资源的需要量越来越大,然而越来越严重的水资源污染问题,却给人类的发展敲响了警钟,为了有效加强对水资源的回收利用,各种污水处理技术被研发出来。SBR为序列间歇式活性污泥处理法,是一种污废水处理技术,由于其低成本和高效率,在污水处理中的应用越来越多。在传统对该系统的控制中,主要采用了时序化的控制方法,能根据实际污水处理情况的不同,动态调整工艺参数【1】为了有效提高该系统水处理控制的效果,同时为了更进一步提高系统的自动化水平,有必要设计一款基于PLC的污水处理控制系统,可以对整个水处理过程进行更加动态的控制,有效提高整个系统工作的效率。为此,我将要在本文中对基于PLC的SBR污水处理工艺自动控制系统的设计进行研究,希望设计中的创新点可以促进SBR工艺污水处理过程控制的提升。

 

 

 

 

2、国内外研究动态

SBR是序批式间歇活性污泥法(SeguencingBatch Reactor)的简称它是近年来在国内外被引起广泛重视和研究的一种污水生物处理新技术

目前,SBR艺主要应用在以下几个污水处理领域:城市污水工业废水,主要有味精、啤酒、制药、焦化、餐饮、造纸、印染、洗涤、屠宰等工业的污水处理。

SBR处理工艺基本流程

SBR艺由按一定时间顺序间歇操作运行的传感控制设备组成处理废水时的操作过程一般包括如下5个阶段:进水期;反应期;沉淀期;排水排泥期;闲置期。SBR的运行工况以间歇操作为特征。其中自进水、反应、沉淀、排水排泥至闲置期结束为一个运行周期。在一个运行周期中,各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质进行适时调整,

SBR 工艺的主要性能特点

SBR污水处理工艺具有下述特点:在空间上完全混合,时间上完全推流式,反应速度高,为获得同样的处理效率SBR法的反应池理论明显小于连续式的体积,且池越多,SBR的总体积越小。工艺流程简单,构筑物少,占地省,造价低,设备费运行管理费用也少。静止沉淀,分离效果好,出水水质高。运行方式灵活,可生成多种工艺路线。同一反应器仅通过改变运行工艺参数就可以处理不同性质的废水。由于进水结束后,原水与反应器隔离,进水水质水量的变化对反应器不再有任何影响,因此工艺的耐冲击负荷能力高。间歇进水、排放以及每次进水只占反应器的2/3右,其稀释作用进一步提高了工艺对进水冲击负荷的耐受能力。另一方面,由于曝气池缺氧好氧环境并存、反应中底物浓度较大、泥龄短、比增长速率大SBR处理方能够有效地控制丝状菌的过量繁殖

SBR艺的发展

传统或经典的SBR工艺形式在工程中存在一定的局限性。譬如,若进水流量大,则需调节反应系统,从而增大投资;而对出水水质有特殊要求,如脱除磷等,则还需对工艺进行适当改进。因而在工程应用实践中,SBR传统工艺逐渐产生了各种新的变型,目前

SBR艺是一种理想的间歇式活性污泥处理工艺,它具有工艺流程简单、处理效果稳定、占地面积小、耐冲击负荷强及具有脱氮除磷能力等优点,是目前正在深人研究之中的一项污水生物处理新技术。SBR工艺应用的一个关键是要求自动化程度较高,因而随着我国经济建设的不断发展及研究的不断深人,预计不久的将来SBR及在其基础上开发的ICEAS工艺和CASS等工艺在生产中的应用将有所突破。

 

 

 

 

 

 

 

二、研究的基本内容,拟解决的主要问题:

此控制系统将主要实现以下功能:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

三、研究步骤、方法及措施:

需了解SBR工艺污水处理的工作原理和技术要求,确立系统设计方案,进行设备选型,设计控制流程,编写PLC程序,模拟控制效果,完成软件的设计与测试,对整个系统进行调试与修改完善。

 

 

 

 

 

 

 

自动控制系统的设计根据SBR污水处理工艺的具体流程和实际工艺控制要求可知,整个控制系统需要对以下设备进行控制:进水阀、进水水泵、循环水泵,鼓风机、出水阀、排泥泵。为了实现对整个污水处理流程的监测和检测,同时实现对水质的检测实现整个污水处理系统的闭环控制,需要在系统中安装各种水质检测设备,其包括DO仪、OPR检测仪、MLSS计、液位计、流量计、PH计、温度计。整个S B R污水处理工艺应该满足以下的要求;一、可靠性。任何设备只有在确定可靠运行的情况下,才能被投入到实际的工程中去,可靠性是一个必备的指标。二、安全性。整个系统在工作的过程中,不得存在安全隐患,还可以及时对各种故障进行检测并处理,避免因为故障发生所造成的安全事故。三、任何系统只有在满足实时性的指标下,才能被应用到工程当中去,整个系统应该根据实际处理污水各项参数的变化,而对整个处理工艺进行动态的调整,最大程度保证污水处理的效果。在整个控制系统中,PLC主要用于对底层硬件设备的监控和控制,其会根据各种检测设备发送来的信号,来掌握目前设备目前的实际工作环境,和设备具体的工作状态,如果目前设备的工作状态无法满足对污水的实际处理需要,就会自动启动内部的自动控制算法,对各种工艺参数进行动态的调整,直到将工艺参数调整到一个比较合适的范围,能够满足污水处理的实际需要,此外P L C控制还具有设备故障检测功能,当其检测到设备出现故障后,其就会自动将故障信息通过数据传输网络,传输到整个污水处理系统的上位机中,让系统管理人员及时对故障进行处理,为了避免设备故障的进一步扩大,其还具有故障应急处理功能,可以及时对故障进行处理。为了让工作人员了解整个污水处理系统的实际工作情况,系统还会及时将系统运行产生的各种工艺参数上传到上位机中,让工作人员及时对工艺进行调整,还可以有效掌握系统目前工作的实际情况,及时对系统进行调整。

 

 

 

 

 

 

SBR工艺即序批式活性污泥处理系统,其主要利用了污水经过曝气后会产生沉淀的原理,其整个工艺流程比较简单,系统运转非常灵活,整个系统的建设投资也较少,整个处理流程都可以放到一个整体设备中进行。此外,其污水处理效果良好,水质也容易保持稳定,特备针对污水中的磷类和氮类污染物,可以起到很好的处理效果,其对进水水质和水量变化的应变能力强,这大大提高了污水处理系统的适应性。【3】但该工艺在实际使用过程中同样也存在着一些缺陷,操作频繁,劳动强度大。在进水初期,水中的污染物浓度较高,因此对需氧量也会比较高,需要根据这时的污染物浓度来确定所需的曝气量,但随着时间的推移,污染物的浓度会不断降低,需氧量也会不断减少,导致整个系统的氧利用率会不断下降。该处理工艺主要用于污水处理能力两万吨以下的,如果需要处理更大规模的污水,就不能采用该工艺。该工艺在一个完整的运行周期内主要包括4个工序,其分别是进水、反应、沉淀、出水。在过去整个污水处理流程主要采用序列化的处理流程,即污水在进行完一个处理工艺后,需要进入到另外一个工艺来进行处理,如果其中的某一项处理流程出现了问题,就会对整个污水处理的结果造成非常大的影响,且对污水水质和水量的变化不能做出及时的反应,如果水质和水量变化过快,很难得到很好的污水处理效果。为了有效提高对整个污水处理过程的动态过程控制效果,故本次研究引入PLC自动控制器,增加传感设备,对污水处理的状态记性及时的监控,根据污水处理系统状态的变化而做出及时的调整,最大程度提高对整个污水处理系统的动态控制效果,保证对污水的处理质量。


四、研究工作进度:

序号

时间

内容

1

12.16-12.22

了解SBR工艺的污水处理工作原理,控制功能要求查找文献整理SBR工艺电气控制主要内容、控制流程、故障处理流程

2

12.23-3.18

根据收集资料完成SBR工艺污水处理控制系统框架电气原理图设计、软件总体框架设计、功能实现设计确立总体研究方案,提交开题报告

 
 
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