污水处理厂工程设计专业实习

三沟式氧化沟控制的设计

及其系统分析电气、自控专业实习上海闵行污水处理厂同济大学电子与信息工程学院陆163.COM本专业实习污水处理厂课题研究背景我国淡水资源日益短缺。水体污染状况严重，生态环境恶化。我国污水处理技术起步晚，自动化程度不高。污水处理工艺流程(简介）活性污泥法是处理城市生活污水最广泛使用的方法。活性污泥法经多年演变，出现了多种变法，其中应用最为广泛的方法就是氧化沟法。而氧化沟中目前常用的是三沟式氧化沟。三沟式氧化沟是氧化沟的一种典型构造型式，它有三条大小相同的沟组合，利用管道或沟壁之间的连通孔连为一体，每个沟内都有数个转刷，根据工艺要求三沟分别进行曝气、反硝化、沉淀，处理后的污水经自动调节出水堰溢出，流入出水泵站。下图为其工艺流程。1——沉砂池；2——转刷曝气池（器）；3——出水堰；4——排泥管；5——污泥井；6——氧化沟图

三沟型氧化沟平面示意图三沟式氧化沟的工艺要求本专业实习，以闵行区污水处理厂为实习对象，了解各种工艺的污水处理方法，掌握各种电气的控制方法及其监控与测试等，以此来了解电气、控制系统的应用设计。闵行区污水处理厂其位于上海市西南，毗邻淀浦河，厂区占地面积57.3亩。厂外设有10座污水输送泵站，服务面积9.25平方公里，服务人口近16万人。1998年建成三期扩建工程，处理规模为30000立方米/日，分两组，每组15000立方米/日，采用氧化沟处理工艺。三期氧化沟现处理水量为22000立方米/日。专业实习的任务：1工艺流程与主要控制分析。2电气的控制与监控。

3自控设计的初步与控制模型的分析。

4电气自控系统的设计的初步认识与CAD设计的学习与了解。污水处理厂的与专业实习的概论

电机运行的驱动与控制：1单独手动与远程控制2电机组合方式的选择和控制3半全自动与自动控制设想（开环、闭环与全闭环、PID及多参量控制等）三沟式氧化沟的控制对象输入堰门，输出堰门，转刷（单速和双速），淤泥泵等。

测试指标参数：流量,BOD,COD,PH值,溶氧量等。效果：三氧化沟的工艺处理效果十分稳定，满足BOD5和悬浮物浓度小于30mg/L的频率分别为92%和96%

控制对象及其控制方式各个控制对象及其设计中工艺要求所需要的输入与输出点数

1、输入堰门（3个）输入点——OPEN、CLOSE、AUTO、MAN、LOWERLIMIT、UPPERLIMIT（共6点）输出点——开、关、下限、上限（共4点）2、输出堰门（10个）输入点——OPEN、CLOSE、AUTO、MAN、LOWERLIMIT、UPPERLIMIT（共6点）输出点——开、关、下限、上限（共4点）3、污泥泵（2个）输入点——现场MAN、现场REMOTE、柜内MAN、柜内AUTO（共4点）输出点——运行（共1点）4、单速转刷（4个）输入点——现场MAN、现场REMOTE、柜内MAN、柜内AUTO（共4点）输出点——运行（共1点）5、双速转刷（8个）输入点——现场MAN、现场REMOTE、柜内AUTO、柜内MAN、高速、低速、自动（共7点）输出点——高速运行、低速运行（共2点）6、组合方式（24种）输入点——方式1～方式4（共4点）堰门按钮（13个）输入点——OPEN、CLOSE（共2点）总开关输入点——MAN、AUTO、SEMIAUTO、UPANDDOWN、STOP（共5点）7、紧急开关输入点——开关1～开关4（共4点）输出点——紧急开关输出（共1点）8、总启动按钮输入点——总启动（共1点）综上所述，输入总点数为290点，输出总点数为75点。电气控制的系统图氧化沟的主要技术配电部分——开关柜的设计电路的总配电为530A，有3种电机。电路电压的使用有380V，220V，24V。其中使用了断路器、热继电器来保护电路。同时使用电机的顺序启动电路来避免由于电机的同时启动使电流过大而烧坏电机。下图为电机的总体配电图控制部分——控制柜的设计开环控制方案是以三沟式氧化沟污水处理工艺的状态组合表来进行直接控制，该工艺状态组合表是根据对流量、溶解氧的监测及对BOD、COD、NH3+等水质指标的监测分析，经过精心设计而成，是很合理科学的工艺方案。闭环控制方案：实现对流量、溶解氧的在线监测及对BOD、COD、NH3+等水质指标的监测。根据监测值来确定执行机械（转刷、污泥泵、堰门）的组合控制。左图为开环控制系统图，右图为闭环状态组合控制图。控制单元的选用与控制方法Muller时间序列控制器:SC63/68下图为其基本功能图（控制器、PLC、PC及其集散控制系统）CPU工作模式和设置归纳工作模式:1常态工作模式2星期制工作模式3月制工作模式4节假日工作模式设置:1通道号选择2工作模式选择3工作时间，每个通道可分为ABCDEF设置4状态选择。CPU控制时序图电机的时序控制图任意时段可通过开关量的开与关控制。该时序的时间段由计算机程序控制。三种电机的控制实现堰门电机远程进程控制功能：（1）现场的适时调节，主要用于手动调试。（2）远程手动控制，打开或者关闭。自动控制：根据时间和组合方式转刷电机的远程近程控制：通过SA44.1实现。KA20.0组合控制；KA22.1顺序控制电机开关；KA58.0为紧急暂停开关淤泥泵：根据ABCDEF六个阶段定时交替处理氧化沟工艺选择控制方法（半自动的控制方式）

电机的选择是通过多位置开关按钮选择那个档，而每档的组合电机是按照不同工艺要求编程实现的。工艺要求的控制多级选择图

监控与动态界面的设计与使用主要以手动和自动两个方面为思路设计程序。手动是通过按钮来控制各个电机的工作状态和时间，在模拟屏上通过发光二极管颜色的转变直观的表现其工作状态。自动是由八个状态的定时转换，从而使堰门和转刷按八个不同状态分别运行，且每个状态有一定的工作时间。经过对污水排除量的动态分析，针对特殊时段又增加了2个过程。分别是D，H状态。这种根据实际情况，准确的分析并作出灵活的调整对节省功耗起到很关键的作用。

监控与动态界面主要功能：通过提取动态信息，（1）电机运行和故障显示；（2）堰门在运行过程中位置的显示，其间用于时间控制。下图为现场监控室模拟屏。动态电脑监控界面的面板图与模拟提高工作效率与节能的进一步的认识三沟道氧化沟的自控程序的运作是通过溶解氧的测定数据进行控制。每条沟设置溶解氧传感器，对沟内的溶解氧按工艺要求进行反馈及控制，根据沟中溶解氧的高低启闭转刷或调节转刷的转速，以利节能。现场溶氧仪功耗效率运营成本三沟式氧化沟工艺的数学探索与模拟仿真单位时间内总的基质变化量=单位时间内基质的进入量-单位时间内基质的排出量+单位时间内基质的变化量模型具有较好的预测性溶氧性快速生物讲解有机物氨氮硝态氨序号模拟值实测值模拟值实测值模拟值实测值126.429.747.7