（机械电子工程专业论文）污泥脱水远程监控系统的设计与开发.pdf

摘要 摘要 计算机网络技术的发展给工业自动化领域带来一系列重大的变革，特别是组态 软件、数据库、网络信息等技术的结合，使得工业自动化控制系统向着自动化控制、 远程监控和管控一体化方向发展。本文正是基于这种发展趋势，根据带式污泥脱水 过程中的工艺流程和监控要求，利用网际组态软件w e b a c c e s s 和v c + + 设计了一个 污泥脱水的本地及远程监控系统。 根据污泥脱水过程的特点，将污泥脱水监控系统总体结构分为三层：现场设备 层、本地监控层、远程客户端。现场设备层由输入输出模块和视频采集模块组成。 在输入模块中包括研华输入设备、电磁流量计、浓度计等，输出模块由研华输出设 备和用于控制加药泵输出量的变频器组成，本地监控层由工控机中安装的 w e b a c c e s s 的工程节点和监控节点所构成，在监控节点中配置基于m o d b u s 协议的 接口，并通过r s 4 8 5 总线与现场设备层中的各个设备通信。远程客户端由 w e b a c c e s s 组态软件的客户端和v c + + 开发的远程视频监控客户端构成，异地用户 登陆客户端可以实时监控现场的生产情况。 本文首先阐述了污泥脱水的监控界面和系统的管理功能，介绍了污泥加药算法 的原理。然后根据变频器的输出频率与流量的关系，采用变频器内部的p i 控制器来 调节药剂流量的输出，最后利用实时趋势曲线来显示药剂流量的变化。另外，根据 海康威视视频采集卡的所提供的s d k 网络开发包，开发了远程视频监控的相应功 能。 经过生产实践表明，本文开发的污泥脱水远程监控系统能够达到本地及远程监 控污泥脱水过程的目标。由于该系统中结合了数据库和网络等技术，使得用户能够 集中监控和管理，因此更加适应现代化的生产。 关键词：w e b a e c e s s ；污泥脱水；远程监控；变频器；视频采集卡 广东工业大学硕士学位论文 a b s t r c t t h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rn e t w o r kt e c h n o l o g yh a sb r o u g h tas e r i e so fm a jo r c h a n g e st o t h ef i e l do fi n d u s t r i a la u t o m a t i o n e s p e c i a l l y , t h ec o m b i n a t i o no fs u c h t e c h n o l o g ya st h ec o n f i g u r a t i o ns o f t w a r e ，d a t a b a s e s ，n e t w o r k si n f o r m a t i o ne t c ，m a k e st h e i n d u s t r i a la u t o m a t i o nc o n t r o ls y s t e md e v e l o p et o w a r dt h ed i r e c t i o no fa u t o m a t i o nc o n t r o l ， r e m o t em o n i t o r i n ga n dt h ei n t e g r a t i o no fm a n a g e m e n ta n dc o n t r 0 1 t h es u b j e c tw ed i d j u s tf o l l o w i n gt h e s et r e n d so ft h et i m e ，a c c o r d i n gt ow o r k m a n s h i pp r o c e s sa n d m o n i t o r i n gr e q u i r e m e n t si nt h ed e w a t e r i n gp r o c e s so fb e l tt y p es l u d g ed e w a t e r i n g m a c h i n e r y , al o c a la n dr e m o t em o n i t o r i n gs y s t e ma b o u ts l u d g ed e w a t e r i n gi sd e s i g n e db y t h eu s eo fw e b a c c e s sa n dv cp r o g r a m m i n g a c c o r d i n gt ot h e c h a r a c t e r i s t i c so ft h es l u d g e d e w a t e r i n gp r o c e s s ，t h eo v e r a l l s t r u c t u r eo fs l u d g ed e w a t e r i n gm o n i t o r i n gs y s t e m si sd i v i d e di n t ot h r e el a y e r si nt h i s a r t i c l e ：d e v i c el a y e r , l o c a lm o n i t o r i n gl a y e r , a n dr e m o t ec l i e n t t h ed e v i c el a y e rc o n s i s t s o fi n p u ta n do u t p u tm o d u l ea n dv i d e oc o l l e c t i o nm o d u l e t h ei n p u tm o d u l ec o n t a i n st h e a d v a n t e c hi n p u td e v i s e ，e l e c t r o m a g n e t i cf l o wm e t e r , a n dc o n c e n t r a t i o nm e t e r t h e o u t p u tm o d u l ec o n s i s t so fa d v a n t e c ho u t p u td e v i s ea n dt h ei n v e r t e r , w h i c hi su s e dt o c o n t r o lt h eo u t p u to fd o s i n gp u m p t h el o c a lm o n i t o r i n gl a y e rc o n s i s t so fw e b a c c e s s p r o j e c tn o d ea n ds c a d an o d ei n s t a l l e di nt h ei n d u s t r i a lc o n t r o lc o m p u t e r t h ei n t e r f a c e b a s e do nm o d b u sp r o t o c o li sc o n f i g u r e di nt h es c a d an o d e ，a n dc o m m u n i c a t ew i t he a c h d e v i c eo ft h ed e v i c el a y e rv i ar s 一4 8 5b u s t h er e m o t ec l i e n tc o n s i s t so ft h ew e b a c c e s s c l i e n ta n dr e m o t ev i d e om o n i t o r i n gc l i e n td e v e l o p e dv i av c + + ，t h u st h eu s e rl o g i nc l i e n t c a nm o n i t o rt h es i t eo fp r o d u c t i o ns i t u a t i o ni nr e a lt i m e f i r s t ，t h i sp a p e rd e s c r i b e si n t e r f a c ed e s i g na n ds y s t e mm a n a g e m e n tf u n c t i o n so f s l u d g ed e w a t e r i n gm o n i t o r i n gs y s t e ma n di n t r o d u c et h ep r i n c i p l e o fs l u d g e d o s i n g a l g o r i t h m s e c o n d l y , a c c o r d i n gt ot h et h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ei n v e r t e ro u t p u t f r e q u e n c ya n df l o w , i n v e r t e rw i t h i nt h ep ic o n t r o l l e rt or e g u l a t et h eo u t p u to ft h e p h a r m a c e u t i c a lf l o wi sa d o p t e d f i n a l l y , r e a l - t i m et r e n dc u r v e sa r eu s e dt os h o wt h e c h a n g e so fd o s i n gf l o w i na d d i t i o n ，a c c o r d i n gt oh i k v i s i o nv i d e oc a p t u r ec a r d sp r o v i d e d i i b yt h es d kd e v e l o p m e n tp a c k a g e s ，t h ec o r r e s p o n d i n g f u n c t i o n so ft h er e m o t ev i d e o m o n i t o r i n ga r ed e v e l o p e d a si sp r o d u c t i o np r a c t i c es h o w nt h a ts l u d g ed e w a t e r i n g 。r e m o t em o n i t o r i n gs y s t e m d e v e l o p e di nt h i sp a p e ri s a b l et oc o m p l e t et h ew h o l ep r o c e s so fl o c a la n dr e m o t e m o n i t o r i n go fs l u d g ed e w a t e r i n g s i n c et h es y s t e mc o m b i n e st e c h n o l o g i e s s u c ha s d a t a b a s ea n dn e t w o r ka n da l l o w su s e r st om a k ec e n t r a l i z e dm o n i t o r i n ga n dm a n a g e m e n t ， i ti sm o r es u i t a b l ef o rm o d e r np r o d u c t i o n k e yw o r d s ：w e b a c c e s s ；s l u d g ed e w a t e r i n g ；r e m o t em o n i t o r i n g ；i n v e r t e r ；v i d e oc a p t u r e c a r d m c o n t e n t s ：i i g a b s t r c t ( c h i n e s e ) a b s t r c t ( e n g l i s h ) c o n t e n t s ( c h i n e s e ) c o n t e n t s c o n t e n t s ( e n g l i s h ) 川m 川川 c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n 1 1t h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r i a la u t o m a t i o na n dc o n t r o ls y s t e m sa n d m o n i t o r i n gt e c h n o l o g y 1 1 i ii n d u s t r i a lc o n f i g u r a t i o ns o f t w a r e 1 1 1 2i n d u s t r i a la u t o m a t i o na n dc o n t r o ls y s t e mc o m p o n e n t s 2 1 1 3d i v i s i o no fi n d u s t r i a la u t o m a t i o nc o n t r o ls y s t e mb a s e do nt h en e t w o r k 3 1 2s l u d g et r e a t m e n ts t a t u s 5 1 2 1t h ei m p o r t a n c eo f t h es l u d g et r e a t m e n t 5 1 2 2s l u d g em e c h a n i c a ld e w a t e r i n g 6 1 2 3f o r e i g nd e v e l o p m e n ts i t u a t i o n 7 1 2 4d o m e s t i cd e v e l o p m e n ts i t u a t i o n 8 1 3o r i g i na n dr e s e a r c hc o n t e n t s 9 1 3 1t h eo r i g i no f t h et h e m e 9 1 3 2t h es i g n i f i c a n c eo f t h et h e m e 9 1 3 3t h ec o n t e n t so f 也e m e 9 1 4s u m m a r y j 10 c h a p t e r 2w e b a c c e s s 2 1t h ei n t r o d u c t i o no fa d v a n t e c hw e b a c c e s s 11 2 2t h ec o m p o s i t i o na n ds y s t e m sn e t w o r ka r c h i t e c t u r eo fw e b a c c e s s 11 2 2 1t h ec o m p o s i t i o no fw e b a c c e s s 11 2 2 2t h es y s t e m sn e t w o r ka r c h i t e c t u r eo fw e b a c c e s s 13 v n 广东工业大学硕士学位论文 2 3t h ei n s t a l l a t i o no fw e b a c c e s s 1 4 2 3 1t h er e q u i r e m e n t so fi n s t a l l a t i o n 14 2 4o v e r v i e wo ff u n c t i o n 14 2 5s u m m a r y 17 c h a p t e r 3t h eg e n e r a ld e s i g no ft h er e m o t em o n i t o ra n dc o n t r o ls y s t e mf o rs l u d g e d e w a t e r i n g 3 1t h eo v e r v i e wo fp r o c e s s ，18 3 1 1s i l ts e p a r a t i o n ：18 3 1 2t h ep r o c e s so fc o n t r o ld o s a g e 18 3 1 3s l u d g ed e w a t e r i n g 19 3 2t h eg e n e r a ld e s i g no f t h es y s t e mb a s e do nw e b a e c e s s 2 0 3 2 1t h em o n i t o r i n gr e q u i r e m e n t so fs y s t e m 2 0 3 2 2t h eg e n e r a ld e s i g n 2 1 3 3e q u i p m e n ts e l e c t i o na n di n t e r f a c ec o n f i g u r a t i o no fw e b a e e e s s 2 2 3 3 1i n d u s t r i a lc o n t r o lc o m p u t e r 2 2 3 3 2t h ec o n v e r t i n go fr s - 2 3 2t or s - 4 8 5 2 2 3 3 3f l o w m e t e r 2 4 3 3 4f r e q u e n c yc o n v e r t e r 2 5 3 3 5t h ei om o d u l e 2 6 3 4s u m m a r y 2 8 c h a p t e r 4t h ei n t e r f a c ed e s i g no fs y s t e ma n da u t o m a t i cd o s i n gc o n t r o l 2 9 4 1t h ei n t e r f a c ed e s i g na n dm a n a g e m e n to fs y s t e m 2 9 4 1 1t h ei n t e r f a c ed e s i g no fc o n t r o ls y s t e m 2 9 4 1 2t h em a n a g e m e n to fc o n t r o ls y s t e m 3 2 4 1 3t h er e a l i z a t i o no f c l i e n tm o n i t o r i n g 3 4 4 2d o s i n gf l o wc o n t r o l 3 5 4 2 1d o s i n ga l g o r i t h mp r i n c i p l e 3 5 4 2 2t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nd o s i n gf l o wa n do u t p u to fi n v e r t e r 3 6 4 2 3d o s i n gf l o wc o n t r o l 3 8 v t n c o n l l 田n s 4 2 4p r o g r a m so fs l u d g ed o s i n g 4 0 4 2 5t h et r e n dc u r v eo ft h ea c m a lf l o wo u t p u t ：41 4 4s u m m a r y ：4 3 c h a p t e r 5t h e r e m o t ev i d e om o n i t o r i n gp r o g r a md e v e l o p m e n t 4 4 5 1t h eg e n e r a ld e s i g no fs y s t e m 一：一4 4 5 1 1h a r d w a r ec o m p o n e n t so fs y s t e m 4 4 5 1 2t h ed s 一4 0 0 4 h ct y p eo fb o a r dd e v i c e 。4 5 5 2s e r v e ra n dc l i e n tp r o g r a md e v e l o p m e n t 4 5 5 2 1t h ed e v e l o p m e n to fs e r v e rf u n c t i o n 4 5 5 2 2t h ed e v e l o p m e n to fc l i e n tf u n c t i o n ：5 2 5 3t h er e a l i z a t i o no fl o c a la n dr e m o t ev i d e om o n i t o r i n gs y s t e m 5 5 5 3 1t h er e a l i z a t i o no f l o c a lv i d e om o n i t o r i n gs y s t e m 5 5 5 3 2t h er e a l i z a t i o no f r e m o t ev i d e om o n i t o r i n gs y s t e m 5 5 5 4s u m m a r y 5 6 c h a p t e r 6t h er u n n i n ge x a m p l ef o rs y s t e m 5 7 6 1t h ei n t e r f a c eo fs l u d g ed e w a t e r i n gc o n t r o ls y s t e m 5 7 6 2t h ei n t e r f a c eo fs l u d g ed e w a t e r i n gv i d e om o n i t o r i n gs y s t e m 58 6 3t h eb e l tt y p ef i l t e rp r e s sf o rs l u d g ed e w a t e r i n g 6 0 6 4s u m m a r y 。j 6 0 c o n c l u s i o n sa n dp r o s p e c t s r e f e r e n c e s p u b l i s h e dp a p e r s 6 1 6 3 6 6 a c k n o w l e d g e m e n t 6 7 a f f i r m a t i o n i x 6 8 第一章绪论 第一章绪论 1 1 工业自动化控制系统与监控技术的发展 工业自动化技术是运用了控制理论、仪器仪表、计算机和p l c 技术，对工业生 产过程实现检测、监控、优化、调度、管理和决策等功能，达到增加产量、提高质 量以及降低消耗和确保安全等目的的综合性技术，主要包括工业自动化控制软件、 硬件和系统三大部分【l 】。工业自动化控制技术作为2 0 世纪现代制造领域中最重要的 技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。虽然自动化系统本身并不没有直接地 创造效益，但它对企业生产过程却有明显的提升作用。 1 1 1 工业组态软件 组态软件又称为组态监控系统软件，其英文为s c a d a ，全称是s u p e r v i s o r y c o n t r o la n dd a t a a c q u i s i t i o n ( 数据采集与监视控制) 【2 1 ，它是专门用作一些数据采集和 过程控制的专用软件。“组态( c o n f i g u r e ) 的含义是配置和设置的意思，用户通 过“搭积木”的方式来完成监控系统中对自动化设备进行监视、控制和管理等 功能，因其不需要编写复杂的计算机程序，所需功能经过所谓的“组态 便能 够实现，因此，很大程度上提高了其使用的适用性【3 1 。由于组态软件属于控制系 统分层的监控层，其灵活的组态方式，使得用户可以根据所需要的监控功能快速地 构建出与其相适应的工业自动化控制系统、其广泛的通用性也使得其应用领域十分 广泛，比如可应用于电力系统、给水排水系统、石油和化工等的数据采集、检测、 以及监控控制过程等诸多领域【4 】。 组态过程通过模块化的组合，使得通用组态软件有以下优点： ( 1 ) 延续性良好 采用组态软件来开发应用程序时，当硬件设备或者用户对于系统结构的需求发 生改变时，开发者只需要对组态过程中的设备地址和图形结构等做出相应的调整便 能够继续使用。 ( 2 ) 适用性 组态软件都是采用图形化的语言，给开发者直观的感受。降低了开发者的使用 广东工业大学硕士学位论文 难度。并且，由于其图形化语言内部实质是封装了很多编程方法，因此具有较强的 适用性。 ( 3 ) 强大的界面显示功能 工控组态软件给用户提供了丰富的工具栏，让开发人员能快速地设计出生动、 美观的系统界面。同时还提供了大量的工业设备和仪器仪表的示意图、曲线趋势图、 数据分析图等。总之，极富人性化的用户界面为操作人员的监控工作提供了很大的 方便。 ( 4 ) 开放性良好 随着组态软件的应用越来越多，各个公司的组态软件也开始遵循同一的接口和 标准2 1 。比如，通过支持同一的通信协议标准，使得组态软件可以支持不同公司的 多种类型的硬件，也就是说可以实现“异构”。 ( 5 ) 丰富的功能模块 为了能够更好地满足用户的要求，同时，随着工业自动化水平的提高，企业需 要的系统功能也越来越多样化。因此，组态软件也给用户提供了丰富的功能模块， 比如实时报警、历史曲线、报表等功能。 ( 6 ) 越来越强大的统计分析能力 实际生产过程中，可能有许多数据都需要实时记录和分析。而组态软件也配置 了相应的数据库，可以存储各种类型的数据，比如数字量、模拟量和字符型数据等。 1 1 2 工业自动化监控系统的组成 随着计算机与网络技术的不断发展，在工业控制系统中也越来越多地引入网络 技术，同时，也促进了计算机监控技术广泛地应用于工业自动化过程中。计算机监 控系统是以工控机为主体、以传感器等作为检测装置，还包含了执行机构和被控制 对象的系统【3 1 。 工业自动化系统从组成上可以分为三个层次：设备、控制、监控，这样就构成 了一种分布式的工业自动化监控系统【4 1 。 ( 1 ) 设备层：在生产过程中设备的工作状态必须由控制器来检测和控制。通过 各种传感器将设备的工作状态转变为数字开关量信号、模拟量信号以及其它信号， 然后通过各种协议的总线，如r s 4 8 5 2 3 2 总线、c a n 总线等传输给中央控制器。 ( 2 ) 控制层：一般是由各种类型的控制器组成，主要完成对现场设备的生产过 第一章绪论 程的控制和数据的监测。 ( 3 ) 监控层：一般由以工控机作为控制中心的上位机监控软件构成，其不但能通 过各种标准接口与现场设备进行通信，并且还能实现对生产设备进行动态监控和动 画显示、现场数据的记录、统计和分析等功能。 1 1 3 基于网络的工业自动化监控系统的划分 随着计算机技术和网络技术的不断发展与应用，计算模式从集中式转向了分布 式，从而可以划分为c s 结构( c l i e n t s e r v e r 的简称，客户机j j l 务器模式) 和b s 体 系结构( b r o w s e r s e r v e r 的简称，浏览器服务器模式) 。 1 客户服务器( c l i e n t s e r v e ) 客户机j j 艮务器c s ( c l i e n t s e r v e r ) 结构是一种二层结构模式的系统，按照实现的 功能不同，应用程序可以分为两大部分，一部分用于处理数据库，称为服务器部分。 服务器的操作多跟数据库相关，比如对于共享外设的操作和管理等。另一部分用于 每个用户处理应用程序和请求服务，称为客户机部分。c s 架构使得c l i e n t 端和 s e r v e r 端对任务进行合理地分配，降低了通信时对系统的开销。 c s 的工作原理如图1 1 所示，当用户要连接服务器时，通过应用程序向客户 机提出用户请求，客户机通过网络将用户的请求发送给服务器，服务器通过操作数 据库管理来处理用户请求，然后把用户所需要的那部分数据传输给客户机，最后由 客户机来完成对其所需求的数据进行加工。c s 结构具有开放性、存取数据安全、 网络通讯量低、速度快、可扩展性和易于升级等优点1 5 】。 客户机 服务器 用户请求 一 返回结果 图1 1c s 架构 f i g 1 - 1c sf r a m e w o r k c s 架构的优点 ( 1 ) c s 架构由于多用于局域网内的通信，因此数据比较安全。 广东工业大学硕士学位论文 ( 2 ) 客户端实现直接与服务器相连，中间并未插入其它环节，所以相互交换数 据的速度比较快。 ( 3 ) 由于每个用户对应一个客户端，因此能充分发挥客户端的处理能力。很多 工作可以在经过客户端初步处理后再将结果提交给服务器，所以客户端响应速度也 快。 2 浏览器服务器( b r o w s e r s e r v e r ) b s 架构图如图1 2 所示，b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 结构为浏览器和服务器结构。它 是对c s 结构进行了变化或者改进。该结构采用的是三层结构，用户可以通过浏览 器来浏览服务端的用户界面。在b r o w s e r 端较少地实现了事务逻辑，大部分事务逻 辑是在s e r v e r ( 服务端) 来实现的，服务端与数据库联系紧密。 b m * c 潮燕露 图1 2b s 架构图 f i g 1 2b sf r a m e w o r k b s 实现原理如图卜3 所示，在b s 结构中，远程用户通过浏览器向w e b 服务 器发出请求，在应用逻辑层经过事务逻辑处理后，将转交给数据库服务层的数据库 来处理。数据处理完以后，数据库服务器将结果返回给w e b 服务器，其经过必要的 事务逻辑处理后，将以w e b 网页的形式转发给客户端浏览器。以便于各个浏览器查 看相应的信息处理结果。 4 第一章绪论 3 li浏览器1 数据库 l w e b 应用事务 l 浏览器2 数据库 ji ， 服务器逻辑 i ， 浏览器3 服务器、 l f ( b r o w s e r ) 图l 3b s 实现原理 f i g 1 - 3b sr e a l i z a t i o np r i n c i p l e b s 架构较之于c s 架构的优势 ( 1 ) 3 层的的b s 架构是把c s 中的客户端的应用程序和显示界面分开，将应用 程序放到w e b 服务器上作为单独的一层，客户端仅仅用于各个用户的浏览。其优势 是降低了系统对与客户端的要求，而充分发挥了服务器的优势，所以便于升级和维 护。其次，客户端用户操作简便，界面友好，更适合于网上发布信息等。 ( 2 ) 由于硬件环境不同，c s 架构一般用于小范围里的网络环境( 如局域网内部) ， 局域网之间再通过专门服务器提供连接和数据交换服务【6 】。而b s 架构基于对安全 以及访问速度的多重考虑，因此，与c s 相比有更高的要求。 ( 3 ) b s 架构的软件扩展起来比较容易，只要可以上网，系统管理员分配一个用 户名和密码，就可以进行在线升级。 1 2 污泥处理现状 1 2 1 污泥处理的重要性 随着我国城市和农村的快速发展，中国工业化的加速，城市人口的不断增加， 污水处理问题也越来越重要。虽然国家和各级政府对于环境保护的重视程度不断提 高，但污水处理总量还是在逐年增加，目前我国的污水处理行业仍然处于发展的初 级阶段。我国的污水处理率与发达国家相比，还存在着显的差距。污水处理的难度 之一就是污泥的处理，污泥的处理是污水处理得以最终实施的保障。在经济发达的 国家，污泥的处理是极其重要的环节之一，其投资大约占污水处理厂总投资的6 0 一7 0 。而伴随着我国城市化进度的加快，城市的污泥处理问题也已经成为了广大 5 广东工业大学硕士学位论文 市民的关注的焦点。 1 2 2 污泥机械脱水 污泥是污水处理后的必然产物，未经过很好处理处置的污泥进入环境后，将会 直接给水体和大气带来二次污染，对生态环境和人类的活动也将构成严重的威胁。 因此，污泥在处理上是非常慎重的。本文中讨论的污泥来自于打桩机打桩后产生的 污泥。 污泥机械脱水的原理是利用过滤介质之间( 如滤布之间，或者滤布与滤板之间) 的压力差，强制性地挤压含水的泥浆经过过滤介质，从而形成滤液和污泥饼。滤饼 经过机械的运动，从过滤介质之间排出来，从而达到降低泥浆中含水量，深度脱水 的目的。目前，污泥机械脱水的方法和设备有以下几种： 1 板框式污泥脱水机：它是根据污泥来设计的，将泥浆均匀的分散于网面上， 从而形成均匀的湿板单元。同时，经过多层的湿板单元形成湿板。在密闭状态下压 滤时，经过高压泵将污泥打入滤布和和板框之间。过滤刚开始时，滤饼还未形成， 则滤布主要用于过滤其它介质。当滤饼逐渐形成后，污泥内的水经过滤布排出，从 而达到脱水的目的。板框压滤机为化工常用设备，过滤推动力大，泥饼含水率较低， 进泥、出泥是间歇的，生产率较低。人工操作的板框压滤机，劳动强度甚大，现在 大多改用机械自动操作【7 1 。 2 离心式污泥脱水机：离心脱水机主要由转载和带空心转轴的螺旋输送器组 成，污泥由空心转轴送入转筒后，在高速旋转产生的离心力作用下，立即被甩入转 毂腔内。污泥颗粒比重较大，因而产生的离心力也较大，被甩贴在转毂内壁上，形 成固体层。水密度小，离心力也小，只在固体层内侧产生液体层。固体层的污泥在 螺旋输送器的缓慢推动下，被输送到转载的锥端，经转载周围的出口连续排出【8 】。 离心脱水机具有噪音大、能耗高、处理能力低等缺点。国内只有为数不多的几 个厂家可以生产小型离心脱水机，如果选择大型离心脱水机，就只能依靠进口，会 增加工程投资。同时，离心式脱水机受污泥负荷的波动影响较大，对运行人员的素 质要求较高，因此一般污水处理厂均不采用离心脱水工艺【9 】。 3 叠螺氏污泥脱水机：由固定环、游动环相互层叠加，螺旋轴贯穿其中形成 的过滤主体。分为浓缩和脱水两个阶段。 ( 1 ) 浓缩阶段：当螺旋推动轴转动时，设在推动轴外围的多重固活叠片相对移 6 第一章绪论 动，在重力作用下，水从相对移动的叠片间隙中滤出，实现快速浓缩。 ( 2 ) 脱水阶段：经过浓缩的污泥随着螺旋轴的转动不断往前移动；沿泥饼出v i 方向，螺旋轴的螺距逐渐变小，环与环之间的间隙也逐渐变小，螺旋腔的体积不断 收缩；在出口处背压板的作用下，内压逐渐增强，在螺旋推动轴依次连续运转推动 下，污泥中的水分受挤压排出，滤饼含固量不断升高，最终实现污泥的连续脱水【l 。 4 带式污泥脱水机：首先采用泥浆泵将污泥从泥浆池中输送至污泥搅拌罐中。 同时，往其中投入絮凝剂和调理剂。絮凝剂和调理剂都是高分子聚合物，作用是中和 悬浮物颗粒表面的电负荷，使其克服悬浮颗粒之间的静电排斥力，从而使得悬浮颗 粒凝聚。然后将达到最佳絮凝状态的泥浆运输到一段滤布上，利用污泥本身的重力 进行预脱水。而后将其输送到污泥脱水设备的滤带上，污泥随着滤带的移动，进入 楔形预压脱水区将重力区卸下的污泥缓缓夹住，使得泥浆中残余的游离水降至最低， 伴随着滤带的移动，污泥在上下两层滤布之间的距离也越来越小，经过若干个压榨 辊反复压榨，上下两条滤带在经过交错辊形成的波形路径时，由于两条滤带的上下 位置顺序交替，对夹持的泥饼产生剪切力，将残存于污泥中的水分绝大部分挤压滤 除，促使泥饼再一次脱水，最后通过纤维刮板将干泥饼刮落，由皮带输送机或无轴螺 旋输送机运至污泥存放处。 带式污泥脱水机受污泥负荷波动的影响小，还具有出泥含水率较低且工作稳 定、启耗少、管理控制相对简单、对运转人员的素质要求不高等特点。同时，由于 带式污泥脱水机进入国内较早，已有相当数量的厂家可以生产这种设备。在污水处 理工程建设决策时，可以选用带式压滤机以降低工程投资。目前，国内新建立的污 水处理厂大多采用带式污泥脱水机。 1 2 3 污泥脱水控制系统国外现状 现代污泥处理厂采用计算机控制日益普遍。欧美国家一些城市污水处理厂已经 用计算机进行数据记录和运行过程控制，甚至实现全自动化无人值守控制模式，其 先后采用计算机自动控制污泥脱水，取得较理想效果，其污泥脱水机均由一套集散 型的自动控制系统进行控制。在生产现场设有若干台本地计算机，对整个污泥脱水 的过程实行多环路控制，设在中心控制室内的计算机主机从各个现场计算机中收集 数据，并提供图表显示、曲线、各个设备动作记录、设备故障报警等。在自动控制 系统发生故障时，每一个自动控制过程都可切换成手动控制。 7 广东工业大学硕士学位论丈 总的来说，目前国外污泥处理监控系统普遍具有以下特点： ( 1 ) 采用分布式计算机监控系统，根据厂区分布情况分设数个分控站。设置中 央控制室，操作人员通过控制和通讯网络管理处理，实现处理现场无人值守。 ( 2 ) 监控系统采用冗余化设计，各分控站有独立工作能力，提高了系统的安全 性和可靠性。 ( 3 ) 处理过程不同程度采用智能化控制，可以根据污泥浓度和药剂的变化自动 对工艺过程进行调整。 ( 4 ) 大量采用先进的智能化仪表，可提供高精度的检测和准确的控制数据。 虽然国外的污泥脱水控制系统具有以上优势，但是，从国外进口这样的生产设 备和控制系统的价格都比较高昂，使得国内用户可望而不可及。此外，国外的控制 系统的操作界面多是英文的，给操作人员造成了诸多的不便。 1 2 4 污泥脱水控制系统国内现状 国内的污泥脱水控制系统信息化管理水平相对偏低，大都是依靠手工操作通过 复杂的电控柜监测和控制设备运行。工艺的运行状况直观性很差，对运行人员的经 验依赖性较大。随着污泥处理工艺的不断改进