污水处理中的全自动加药系统的设计.doc

第一章污水处理概述1.1 本课题研究的意义随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水的产生及其数量在不断增长。目前全国已建成运转的城市污水处理厂约427余座，年处理能力为113.6亿立方米。根据有关预测，我国城市污水量在未来二十年还会有较大增长。城市废水指城市内生活污水、工业废水和大气降水的混合物，其性质因城市规模、气候条件、排水体制等因素，特别是城市中工业的多少和性质、工业废水预处理程度等而异，但当对工业所排放的特殊污染物，如重金属、酸、碱、有毒物质、油类等有一定的内部治理措施时，一般的城市废水的性质是相似的。城市废水所形成的水污染，以有机污染最为严重，表现为水体中的BOD5，COD超标，还含有不少难以被生物降解的、甚至是有毒有害的有机物。此外，氮磷物质引起的富营养化污染也非常严重。传统上废水的处理方法分为物理法、化学法和生物法。化学法是指向废水中投加化学物质，通过化学反应达到净化废水的目的。目前，在城市废水处理中尤以活性污泥法的应用最广。无论哪种处理方法，污泥都是污水处理后的副产品，成为污水污泥。污泥量通常占污水处理量的1%一2%(质量)，如果是日处理量为4万吨的水厂，其日产污泥量400一800吨，是一个不少的数量。如果属于深度处理，污泥量会增加0.5一1倍。污水处理效率的提高，必然导致污水污泥数量的增加。而污水处理后的污泥中还会含有97%的水份，成为污水污泥。目前，我国对污水污泥的处理处置还没有象污水处理那样引起足够的重视，大部分污水处理厂对含有各种有害污泥多采用直接排放、用于农肥和填埋的办法，这对环境就造成了二次污染，对人体健康造成转移性危害，大大削弱污水处理厂水质净化的积极作用，也造成了经济上的巨大损失。所以，对污泥进行无害化处理具有极强的必要性和紧迫性。在目前的各种污泥处理方案中，为了节约占地面积，减少脱水设备的体积和数量，絮凝剂、助凝剂的使用是其中必不可少的一种辅助措施，以往的絮凝剂和助凝剂的添加都是靠人工控制，经常使用的絮凝剂是聚丙烯酰胺，而聚丙烯酰胺(PAM)只有充分溶解于水中才能最好的发挥其絮凝作用，其溶解时间大约是1一2个小时，1.人工倾倒的药剂直接进入浓缩池的污泥中，药剂又没有经过溶解，有时聚丙烯酰胺还会聚集在池底成陀，其絮凝效果受到了很大的影响;2.人工撒药无法实现量的控制，而药量的大小也会影响到絮凝效果;3.人工加药缺乏及时性，药剂撒落不够均匀。以上这些最终都会影响到水质的处理结果。对于几万元一吨的高分子絮凝剂来说，长期非科学性的用量造成的资金损失也是非常可观的。本文所设计的全自动加药系统，能克服人工加药的弊病。1.聚丙烯酰胺通过计量加药系统加入溶药罐，保证了药剂用量上的控制;2.聚丙烯酰胺在溶药罐里被搅拌2个小时后才加入到絮凝器中，经过充分搅拌的药液其絮凝效果最好;3.药液通过加药泵实现量的控制并被连续不断地送出，和污泥在管道中混合后被一起送入絮凝器，实现了药剂与污泥的均匀混合;4.整个加药系统通过PLC自动控制，减少了人工操作，使絮凝过程更及时、准确、高效、降低了成本;5.以往的水处理厂，大部分设备都很现代化，洁净、明亮、高效，唯独在絮凝加药的环节上显得落后不配套，本设计的使用也弥补了现代化水厂的这一缺陷，使污水处理厂更洁净、无味、现代化。该工程的实施有利于水资源的综合治理，有利于走可持续发展的道路，有利于水环境质量的提高。！所有下载了本文的注意：本论文附有CAD图纸和完整版word版说明书，凡下载了本文的读者请留下你的联系方式（QQ邮箱），或加QQ 83753222，最后，希望此文能够帮到你！1.2 污水处理厂工艺流程由于絮凝剂和助凝剂的使用大大简化了污水处理厂的结构设置，使原来的浓缩、消化、再浓缩过程简化为一个直径0.5m，高1.2m的絮凝罐，大大减少了污水厂的占地面积。其工艺流程如图1-1所示。一沉池和二沉池中的污泥通过污泥泵被送入管道集中输送，与絮凝剂在絮凝罐里混合，二者经过不到十秒钟的停留，提前制备好的絮凝剂在絮凝罐里使污泥迅速絮凝成团，破坏了污泥的亲水性，使泥份与水份分离开来，为后期的脱水做好了准备。污水经絮凝后从絮凝器顶部排出进入脱水车间，通过带式压滤机压榨成泥饼。图1-1 污水处理工艺流程图1.3 污泥脱水过程中加药系统的国内外现状随着我国经济的发展和城市的现代化建设、人们生活水平的提高、城市的环境和生态平衡的要求，城市污水量在不断增长，人们环保意识的增强，使各城市污水处理厂的建设与运行管理己经成为现代化城市建设不可分割的一部分。各地都在做改善水质、进行污水处理、污水回用、污泥处理处置的工作。 通过处理的城市生活污水或工厂排污得到净化达标后排放，而污泥是污水净化过程中的必然产物。据统计，我国城市污水处理厂每年排放湿污泥计约为380万一550万吨，并以每年20%的速度递增。 我国污水污泥处理处置技术现在还刚刚起步，长期以来，我国存在着重废水处理，轻污泥处理的倾向。在我国己建成的污水处理厂中，90%以上没有污泥处理的配套设施;污泥未经任何处理直接农用的约占60%以上。有些地方的污水虽然得到了有效治理，污水处理的伴生产物污泥却没有得到处理和处置。 污水污泥的处理，包括很多个单元过程，但其中药剂的投加却是不可缺少的。 原上海市自来水公司，充分注意到在同一江段取原水净化成自来水后又将沉淀池排泥水回排到同一江段的不合理现象，早在1990年就组织利研人员对水厂排泥水的处理工艺进行了研究，选用了聚丙烯酰胺作为絮凝剂，加注率在0.005至0.01絮凝效果都很好，属人工投加; 对于污水处理厂的污泥处理装备，发达国家在20世纪60年代就已经达到先进的成套化水平，而我国城市污水处理厂污泥处理起步较晚，而且对污泥处理处置重视不够。虽然80年代中期建设了大型污水处理厂，污泥处理也采用中温厌氧消化，但是污泥处理技术和设备几乎全部需要引进。近十多年来，城市污泥处理技术中某些单项专用设备有较大发展。1.4 本文的主要研究内容及目的 在综合了解絮凝剂填加的国内外现状后，为了简化污水厂结构设置，提高PAM的加注效果，降低加注成本，我们设计了全自动加药系统。 1.絮凝剂和助凝剂的使用，使污水处理厂大大简化了结构设置，原来的污泥处理需要经过庞大的浓缩池、消化池、再浓缩池才能送到带式压滤机或板框式压滤机压成泥饼，而PAM通过自动加药系统的投加，可以使PAM和污泥一起直接进入直径0.5m高1.2m的立式絮凝器中，大大减少了占地面积。 2.论述了整个系统自动化控制的原理和方案。自动化控制是提高PAM投加准确度、均匀度以及絮凝效果的前提，在最初的设计中使用的是继电器等电气控制，噪音大，占地面积大，同时由于使用环境比较潮湿，使控制系统控制的准确度和零部件的使用寿命都受到很大影响，从而大大降低了生产效率，影响了正常生产。通过改进，我们给出了以PLC控制为主的这套全自动控制的加药系统，使整个设备更为小巧，效果更好。文中详细论述了控制要求、控制原理、及实现控制的方案。 3.污水处理已经成为现代化建设中不可或缺的组成部分，它的处理能力、处理质量、处理效率也是一个城市或现代化工厂的标志。在整个污水处理过程中，大部分设备能实现机械化和自动化操作，准确、高效，而人工加药部分一直以来都是现代化污水厂的落后点。全自动加药系统的构想，旨在用准确、高效、节能、低成本的现代化设备代替繁杂、无序、不稳定的落后的人工操作，使其与整个污水厂更加协调配套。第二章ZJB 1200全自动加药系统的工艺及控制要求ZJB 1200型自动加药系统主要用于水处理中的湿法投加药剂，该系统能使絮凝剂迅速、均匀溶解并配制成一定浓度的溶液。可连续自动的进行分散、稀释以及对干粉药剂的计量操作，并且具有长期可靠性和经济性。 本设备适用于污水处理工程、选煤、印染、制药、石油化工等行业。采用本系统可以精确制备所需的聚合物浓度、同时可避免浪费粉末和在线稀释系统的昂贵花费。2.1 污泥的产生 城市废水处理的任务是去除城市废水的悬浮物和BOD5。对于常规的废水处理流程来说，视其排放水质的要求不同，一般包括3段处理工序。其中，一级处理(物理处理)主要是用于去除粗粒固体、悬浮固体、大粒径胶体等，栅渣呈垃圾状，沉沙池沉渣中相对密度较大的无机颗粒含量较高，所以两者一般作为垃圾处理。由于一级处理仅能去除城市废水BOD5的30%，因此，还不宜排放。二级处理(生物处理)主要是利用微生物的生命活动过程，对废水中的污染物进行转移和转化作用，从而使废水得到净化。其主要特征是应用微生物特别是细菌，并在为充分发挥微生物的作用而专门设计的生化反应器中，将废水中的污染物转化为微生物细胞以及简单形式的无机物。由于二级处理能大幅度去除水中呈胶体和溶解状态的有机污染物，BOD5的去除率可以达到90%以上，BOD5的浓度降到20 -30mg/L，污水能达到排放标准。其中初沉池污泥和二沉池生物污泥，因富含有机物，容易腐化、破坏环境，必须妥善处置。初沉池污泥还含有病原体和重金属化合物等。二沉池生物污泥基本上是微生物机体，含水率高、数量多，更需注意。 目前，世界上工业发达国家普遍采用二级生物处理流程。三级处理是对废水的深度处理，一般指去除氮、磷和其他微量的杂质。近年来，随着对环境质量要求的不断提高，为了防止水体富营养化，防止藻类的过度繁殖，对二级生化处理后的污水再进行三级处理，除去水中的残留有机物，使污水成为新的资源。 无论哪个阶段的污水处理，其结果都分为两部分，即达标排放的上清液和含有97%水份的污泥，这些污泥中的泥份具有很强的亲水性，存在于一沉池和二沉池中，通过刮泥机被集中到池底中央，由污泥泵排出通过管道输送到絮凝罐中。这些污泥主要包括两大类:初沉污泥和活性污泥。初沉污泥和活性污泥混合，经消化后还会产生消化污泥。在污水深度处理或工业废水处理中，当采用混凝沉淀工艺时，还会产生消化污泥。 初沉污泥是指在初次沉淀池沉淀下来并排出的污泥。初沉污泥正常情况下为棕褐色略带灰色，当发生腐败时，则为灰色或黑色，一般情况下有难闻的气味。初沉污泥的PH值一般在5.5-7.5之间。含固量一般为2%-4%，初沉污泥的有机成分为55%-70%.活性污泥是指传统活性污泥工艺等生物处理系统中排放的剩余污泥。活性污泥外观为黄褐色絮状，有土腥味，含固量一般在0.5%-0.8%之间。有机成分为70%-85%。活性污泥的PH值在6.5-7.5之间，当采用消化工艺时有时会低于6.5。活性污泥的含固量一般都小于1%，因而其流动性及混合性能与污水基本一致。 消化污泥是指絮凝沉淀工艺中形成的污泥，由于絮凝剂的作用，使初沉污泥和活性污泥形成絮状团块，从而破坏了它们的亲水性，为泥份和水份的最终分离作好准备，消化污泥气味较小，其有机成分含量不高，容易浓缩和脱水。2.2 污泥的处理处置 随着科技的发展和人们环保意识的增强，污泥的最终无害化处置具有极强的必要性和紧迫性。 污泥的处理包括两个过程:污泥预处理和污泥处置。污泥的处置是污泥的最终去向，应该考虑到环境健康标准、能源利用、温室气体的排放、气味的控制和污泥体积的减少等因素。而城市污水污泥中含有较高的水份、有毒有害物质、酸、碱、盐、有机酸等成分，污水污泥在处置前必需经过处理，处理的目的在于:1.降低含水率，使其变流态为固态，同时减少污泥量;2.稳定有机物，使其不易腐化，避免对环境造成二次污染。 污泥预处理的目的实质是为各种污泥的处置方案提供必要的前处理;应根据污泥的最终处置方案、污泥的不同数量和性质，结合当地具体条件选取几个不同的污泥处理单元，以组成不同的污泥处理处置系统。通常采用的污泥处理单元过程有浓缩、稳定、调理及脱水等;浓缩、稳定、调理都需要向污水中填加药剂，以达到改善污泥脱水的性质、减少水与污泥固体颗粒的结合力、降低有机物含量、污泥减量化的目的，从而为脱水过程及后续的处置做好充分的准备。 当前我国有些污水处理厂所采用的污泥处理技术已经是发达国家所摈弃的技术，其水平还停留在发达国家20世纪70-80年代的水平。污泥处理设备也比较落后，国产设备性能差、效刻氏、能耗高夕所以我国目前多采用从发达国家直接进口设备的方式，这相应地提高了污泥处理的费用，也限制了我国污泥处理术的提高和发展。2.3 絮凝剂的使用 水处理系统产生的污泥，含水率很高，体积很大，输送、处理或处置都不方便。为了减少污泥脱水机的台数，提高脱水效果、降低运行成本，将浓缩池中排出的含水率仍在97%-98%，呈流动状，体积很大的污泥中投加絮凝剂，以使尽量多的污泥颗粒，包括细小的颗粒及胶体颗粒凝聚、絮凝，以改善其脱水性能，从大量的水分子中脱离出来，从而可使污泥中的含水率降到15%-25%，以利后期的脱水处理。絮凝剂的絮凝机理如下: 由于污水内经浓缩后的污泥中的悬浮物体为微小的悬浮颗粒和胶体粒子，特别是胶体粒子，在水中呈分散悬浮状态，极不易与水脱离分层。絮凝是通过有机高分子絮凝剂对悬浮液和胶体中细小颗粒的电中和和吸附架桥，以破坏这些颗粒的稳定性，使其相互接触，而凝聚在一起，进而快速形成较大絮团，使其能够在脱水机械的作用下实现与水的分离。由于有机高分子絮凝剂聚丙烯酞胺具有用量少、沉降速度快、絮体强度高、能提高过滤速度等优点，它的絮凝效果比传统的无机絮凝剂大凡倍到几十倍，所以得到了广泛的应用。 经过净水专家多年的水处理应用研究:普遍认为聚丙烯酰胺的絮凝要理是;1.由于其具有极性基因一酞胺基，易于借其氢健的作用在泥沙颗粒表面吸附;2.因其有很长的分子链，大数量级的长链在水中有巨大的吸附表面积，故絮凝作用好，能利用长链在颗粒之间架桥，形成大颗粒的絮凝体，加速沉降。3.借助于聚丙烯酰胺的絮凝助凝，在净水处理的泥凝过程中可能发生双电离压缩，使颗粒聚集稳定性降低，在分子引力作用下颗粒结合起来，分散相的简单阴离子可以被聚合物阴离子基团所取代；4.高分子和天然水组成中的物质和水中悬浮物，或在它之前投加的水解混凝剂的离子之间发生化学相互作用，可能是络合反应:5.由于分子链固_定在不同颗粒的表面上，各个固相颗粒之间形成聚合桥。 絮凝剂是固相的，若直接将这种絮凝剂加入悬浮液中，由于它的粘度大，扩散速度低，因此絮凝剂不能很好地分散在悬浮液中，致使部分絮凝剂起不到絮凝作用:造成絮凝剂的浪费，因此我们设计了该加药系统:通过加药系统的充分搅拌溶解，把絮凝剂和适量的水搅拌达到一定的浓度，一般不大于4一5g/L几有时还要小于此值，搅拌均匀后即可使用。选择聚丙烯酰胺做为该系统的絮凝剂，经实验确定搅拌时间为2个小时，配置浓度为0.0005絮凝效果最好。 聚丙烯酰胺属非离子有机高分子聚合电解质，同时具有电性中和与吸附架桥的作用，其形成的污泥絮体抗剪切性能强，不易被打碎，尤其适合于后续的离心或带式压滤脱水方式。2.4 ZJB 1200全自动加药系统的工艺流程 ZJB 1200自动加药系统设计完成后，将被安装在污泥处理车间。聚丙烯酰胺经自动加药系统的处理，保证了用药量的稳定供给，使其充分溶解达到了絮凝的最好状态，全自动加药系统将充分溶解的聚丙烯酰胺药液连续不断地送入絮凝器中，对从一沉池和二沉池中排出并送入絮凝器的泥水进行絮凝处理，使具有较强亲水性的泥份充分与水份脱离，降低污泥的含水率，达到能进行脱水的指标。 该自动加药系统主要由搅拌系统、自动控制系统、气力输送系统、计量加药系统、给水加料系统等部分组成。ZJB 1200工艺流程如图2-1所示，该系统是为成都新都污水处理厂的污泥处理车间设计的配套设备。图2-1 ZJB 1200工艺流程图 粉状的聚丙烯酰胺首先被倒入料仓，为了保持聚丙烯酰胺干燥的粉末状，该系统在料仓中特别增加了加热烘干装置。工作开始后，打开料仓的闸门，聚丙烯酰胺进入计量加药装置，通过螺旋的计量和输送，聚丙烯酰胺被以工艺要求的剂量送入压送式气力输送装置中，在气流的作用下，使聚丙烯酰胺成松散、悬浮、流态化在管道中输送进入溶药罐。在PAM进入溶药罐的同时，搅拌用水也以喷淋的形式使聚丙烯酞胺一经脱离气力输送系统就能遇到水的喷淋，避免了PAM的成碗不宜溶解及粉尘的产生。药剂和水加到规定位置时，搅拌装置启动开始工作，聚丙烯酰胺在溶药罐中通过2个小时的搅拌得到了充分的溶解，达到了絮凝的最好效果，这时搅拌装置停止工作，连接溶药罐和储药罐的管道阀门打开，药液被送入储药罐，当溶药罐里的药液被输送到最底液位后，下一个气力输送药粉、搅拌、溶解的过程又将开始;第二个溶药周期将要结束时，将加药泵打开，存储于储药罐中的絮凝剂被连续不断地送入絮凝器，对污泥进行絮凝处理，使大量的污泥与水份充分的脱离开来。至此，整个自动加药系统的各个环节全部进入了工作状态，完成了向污泥里加药絮凝的自动化控制过程。由于溶药罐和储药罐容积设计的合理性，我们保证了PAM药液供应的连续性。2.5 ZJB 1200控制要求 系统正常运行时，要求能够达到以下的控制要求:1.该控制系统应具有手动调节和自动运行功能。2.为了确保药液的均匀程度，搅拌机的运行时间为2h, 2h后停止搅拌，溶药罐向外排放药液。3.为了防止进水口出现粘堵及返潮现象，必须保证鼓风机与进水电磁阀同步启 动，加药完成停车的时候，鼓风机滞后于进水电磁阀。4.当溶药罐在最低液位时进水电磁阀的打开加水，当溶药罐在最高液位时进水电磁阀关闭，加水完成。5.当搅拌机停车，同时储药罐不是最高液位且溶药罐不是最低液位时进药电磁阀打开，溶药罐向储药罐排药;当溶药罐是最低液位或储药罐是最高液位时，进药电磁阀关闭，停止排药。6.当各个电机出现故障时，能够发出报警信号，并且能够自动停机，防止出现更大的事故。7.确保运行过程连续、可靠。2.6 本章小结 目前，我国对污水污泥的处理处置还没有象污水处理那样引起足够的重视，大部分污水处理厂对含有各种有害污泥多采用直接排放、用于农肥和填埋的办法，这对环境就造成了二次污染，对人体健康造成转移性危害，大大削弱污水处理厂水质净化的积极作用，也造成了经济上的巨大损失。所以，对污泥进行无害化处理具有极强的必要性和紧迫性。 城市污水处理厂对城市污水进行处理达标排放后，其副产品污泥的成分还比较复杂，含水量较大，不能随意地排放以免造成二次污染。经过大量科技人员多年的实验，填加絮凝剂后可使污泥中的大部分泥份与水份脱离开来，这样的泥份经脱水后成为泥饼，减少了体积，可以装车方便运输，如果再经过消毒处理、发酵、成粒等。为了实现这一目标、我们设计了一套絮凝剂的全自动加药系统，改变了过去人工加药的不定性，提高了污水处理的现代化的进程夕降低了成本。 全自动加药系统的使用大大简化了污水处理厂的建构，这里我们介绍了全自动加药系统在污水处理厂的位置、它的主要组成部分，并详细介绍了它的工艺流程和控制要求。第三章ZJB1200自动化控制系统的设计3.1 ZJB1200的工作过程根据设备的运行特点和用户的实际需要，ZJB1200全自动加药系统主要有两种控制方式:传统的继电器控制和PLC控制。众所周知，传统的继电器控制具有技术落后，线路故障率高，操作相对复杂，维护工作量大等问题，而且，ZJB1200全自动加药系统本身要求控制的连续性要好，否则会影响最后的出药效果，所以，在本次设计中采用了PLC控制，利用PLC的内部软继电器实现控制过程，使系统控制简便，提高了系统的稳定性和可靠性，同时也保证了产品质量，提高了生产效率。ZJB1200全自动加药系统的工艺流程如图3-1。ZJB1200的整个系统共包括:搅拌机1台、螺旋输送机(给料机)1台、鼓风机(气泵)1台、进水电磁阀1个、进药电动阀1个、计量泵(加药泵)1台、液位计1个、液位开关2个、物位开关1个。在系统自动运行之前，首先检查料仓中物料的物位，如果料仓中的料位低于或等于给定的最低物位，则料仓中的物位开关闭合，同时，蜂鸣报警器发出声音进行报警，提醒工作人员加药，否则会引起物料反吹现象，影响系统的正常工作。然后进入流程图所示的工作循环中，首先是搅拌机启动，进水电磁阀打开，开始进水，鼓风机启动，开始供气，当鼓风机启动一定的时间后，螺旋输送机启动，开始进料，进料时间一到，停止进料，当溶药罐中的液位到最高位时，进水电磁阀关闭，鼓风机延时停车，搅拌机运行时间到后，停车(搅拌机的运行时间大于进水时间)，此时，一个完整的溶药过程结束。当储药罐中的液位不是最高液位时，进药电磁阀打开开始进药，当溶药罐中的液位到最低液位时，进药电磁阀关闭停止进药，如果储药罐中的液位不是最低液位，计量泵可以工作，向外部设备供药，若储药罐中的液位为最低液位，则计量泵不能工作。至此，整个系统的溶药、进药、供药循环结束。图3-1 ZJB1200全自动加药系统工作流程图图3-2 ZJB1200全自动加药系统控制电路原理图图3-3 ZJB1200全自动加药系统主电路原理图3.2 设计方案本电气控制系统由主电路和PLC控制系统两部分组成。3.2.1 系统硬件设计各电机的电机基本参数如下:搅拌电机:P=1.5KW，n=1500r/min，In=3.8A气力输送风机:P=0.75KW，In=1.7A计量加药螺旋输送机:P=0.18KW，输送量: 0.2kg/min，In=0.82A计量泵:P=1.1KW，In=3.4A药液配制浓度:0.0053.2.2 系统PLC的选择电气控制系统如图3-2、3-3所示，过现场考察、市场调研及用户的要求，根据控制系统的输入/输出信号种类、输入/输出的点数，选取了SIEMENS系列的PLC，控制电路主要由CPU224，EM221扩展、Profibus-DP通讯模块组成，其具体的型号及参数参见表3-1:3.3 主电路电器元件的选择主电路由交流接触器、热继电器、中间继电器、控制按钮、信号灯、断路器、液位开关、物位开关等一系列的低压控制元件组成。表3-1 PLC具体的型号及参数参根据电路的总的控制容量及各个电机的额定功率、额定电流选择上述低压控制元件见表3-2: 表3-2低压控制元件表3.4 操作面板的布置由图3-2可知，操作面板主要包括各种显示、操作按钮、选择开关等，其具体布置见图3-4:图3-4:操作面板布置图3.5 系统软件设计3.5.1 PLC的1/O分配表本系统中设计的PLC控制系统1/O分配表如表3-3所示。表3-3 PLC控制系统1/O分配表3.5.2 电气控制设计1.功能区域的划分及实现 如图3-5所示，整个电气控制系统的实现按功能共分为A, B, C, D, E, F六个部分，各个功能区域的实现设备见表3-4.表3-4 各个功能区域的实现设备图3-5功能区域划分图在自动控制过程中，各功能区域的说明见表3-5 .表3-5各功能区域的说明表2. 控制功能的描述系统的梯形图程序见最后的附图。本电气控制系统具有手动和自动两种控制方式，在程序运行前首先要选择设备的运行方式。在系统运行前，首先须将CPU224的工作方式选择为“RUN”，并且对应的指示灯亮，才能进行下一步.1. 自动运行若为首次运行(溶药罐为空时)，自动运行前，先将转换开关转至“手动”位置，接通I0.2，然后调用“手动控制”子程序，手动打开进水电磁阀，螺旋输送机，鼓风机，待溶药罐中的液位达到最低液位上时，停止手动控制，然后将转换开关转至“自动”位置，接通I0.1，调用“自动控制”子程序，开始自动循环。按下操作面板上的自动运行，接通I3.2，整个程序开始如图3一1所示的工作循环。启动自动运行后，首先观察溶药罐中的液位，若此时溶药罐中的液位位于最低位之上，即操作面板的溶药罐最低液位显示灯未亮，而且储药罐中的液位也不是最高液位，则进药电磁阀打开，开始向储药罐中进药，当储药罐中的液位到达最高位时，进药电磁阀仍继续打开进药，直到溶药罐中的液位到达最低位时(通过观察操作面板上的信号灯)，进药电磁阀关闭，停止进药，然后，搅拌机、鼓风机开始运行，进水电磁阀打开，开始进水;鼓风机运行后，经过一段时间(出厂时设为5S)后，螺旋输送机运行，经过一段时间(出厂设为17min)后，螺旋输送机停车，停止进药;当溶药罐中的液位到达最高液位时，进水电磁阀关闭，停止进水，当溶药罐中的液位到达最高位后，经过一段时间(出厂时设为20S)后，鼓风机停车;搅拌机的运行通过时间来控制，当运行时间(出厂设为2h)到后，搅拌机停止运行;所有电机运行完毕后，若储药罐的液位位于最高液位，则系统进入停机等待，当溶药罐中的液位到达最低位时，进入下一循环。 2. 手动运行手动运行前，先将转换开关转至“手动”位置，接通I0.2，然后调用“手动控制”子程序。按下操作面板上的对应按钮，即可接通对应的PLC输入点，执行下面相应的动作。按下搅拌机运行，接通I0.3，输出继电器Q0.0接通并自锁，外部交流继电器KMI得电，电机M1开始运行，搅拌机工作;按下搅拌机停车，接通I0.4，Q0.0断开，M1停止运行，搅拌机停车;当搅拌机发生故障时，接通I2.6，其常闭点断开，Q0.0断开，搅拌机停止运行。按下螺旋输送机运行，接通I0.5，输出继电器Q0.1接通并自锁，外部交流继电器KM2得电，电机M2开始运行，螺旋输送机供料;按下螺旋输送机停车，接通I0.6，Q0.1断开，M2停止运行，螺旋输送机停止工作;当螺旋输送机发生故障时，接通I2.7，其常闭点断开，Q0.1断开，螺旋输送机停止运行。按下鼓风机运行，接通I0.7，输出继电器Q0.2接通并自锁，外部交流继电器KM3得电，电机M3开始运行，鼓风机工作，气力输送系统形成气流;按下鼓风机停车，接通I1.0，Q0.2断开，M3停止运行，鼓风机停车;当鼓风机发生故障时，接通I3.0，其常闭点断开，Q0.2断开，鼓风机停止运行。按下计量泵运行，接通I1.5，输出继电器Q0.3接通并自锁，外部交流继电器KM4得电，电机M4开始运行，计量泵工作，向外供药;按下计量泵停车，接通I2.0，Q0.3断开，M4停止运行，计量泵断电;当计量泵发生故障时，接通I3.1，其常闭点断开，Q0.3断开，计量泵停止运行。按下进水电磁阀打开，接通I1.1，输出继电器Q0.4接通并自锁，外部中间继电器KA4得电，进水电磁阀打开，溶药罐里开始进水;按下进水电磁阀关闭，接通I1.2，Q0.4断开，进水电磁阀关闭，进水过程结束;按下进药电磁阀打开，接通I1.3，输出继电器Q0.5接通并自锁，外部中间继电器KA5得电，进药电磁阀打开，药液从溶药罐被送如储药罐;按下进药电磁阀关闭，接通I1.4，Q0.5断开，进药电磁阀关闭，排药过程结束。第四章 总结与展望该设计系统已调试成功投入使用，在使用过程中已验证，其性能稳定可靠，运行平稳，经过投加药处理后，使污水污泥迅速絮凝成团，实现了泥份与水份的脱离，大大降低了污泥的含水率，为后期的脱水处理打下了良好的基础。4.1 设备部分ZJB1200自动加药系统的设备部分，经过近一年的使用，一直正常运转，达到了预期的处理效果，业主很满意，但通过实践的检验，也发现了一些可以进一步改进使之更为完善的设计。1. 优势(1)由于污水污泥的成分比较复杂，在设备的选材上选用了不锈钢材料，避免了设备在使用时的腐蚀，提高了使用寿命;(2)整个系统体积小，占地为2.0mx1.5mx1.2m;重量轻，只有0.9吨;(3)聚丙烯酞胺经过2个小时的搅拌充分溶解，投放到污泥中后能充分发挥其絮凝的作用，迅速使污泥中的泥份絮状成团，效率高，效果好;(4)储药罐体积为1.8m3，可以存储溶药罐在2个搅拌周期内产生的药液，当储药罐存满药液后，才通过加药泵开始向絮凝器加药，随着搅拌的进行，储药罐里始终保持一定的药液量，保证加药过程的连续性，使污泥处理过程连续不间断;(5)带有加热功能的料仓，使聚丙烯酞胺无论在何种环境下都能保持干燥不结块，从而使其更容易溶解，絮凝效果更好，保证絮凝过程的稳定可靠，这也是本设计中最为独到的考虑;(6)计量加药系统的设计，保证了所投加药剂的药量，使药液浓度稳定不变，为絮凝过程的顺利进行打下了良好的基础;(7)给水加料装置使粉状的聚丙烯酞胺一经离开输料管道，就能遇到带压水雾的喷淋，使其全部从气体中分离出来，进入溶药罐，既省略了气力输送系统中体积庞大的气料分离器和除尘器，降低了成本，减少了体积、重量，又避免了粉尘飞扬，给环境和操作人员带来的危害，同时又可使聚丙烯酞胺没有粘结成块就进入了搅拌中。4.2 展望未来(1) 增设一根给水管对于给水加料装置，溶药用的水是通过2根DN15的给水管在0.2MPa的压力作用下加入溶药罐的，这两根给水管主要是用来提供喷淋药粉用水，使从气力输送装置中进入溶药罐的药粉迅速得到水的喷淋，以免气料混合物在压力骤减时引起粉尘。同时作为向溶药罐里加溶解水的给水管，实践证明流量太低，增加了辅助时间。可以在溶药罐的上方增设一根直径稍大一些的专用加水管，其直径的大小限制在聚丙烯酞胺添加完毕1分钟后，溶解水也达到了设计要求的液面高度，这样就能减少给水加料的辅助时间，提高效率。(2) 增设自动加料存储系统聚丙烯酞胺极易吸潮，吸潮后较粘易结块，在搅拌过程中不能充分溶解，势必影响到它对污泥的絮凝作用，所以聚丙烯酞胺应存放在远离污水及污泥处理车间的干燥通风的库房里，当需要时需通过人工搬运从库房运送到污泥处理车间。当库房离污泥处理车间较远时，可以在库房和计量加药系统之间增设自动吸料存储系统吸送式气力输送装置。该装置的输送能力取决于计量加药系统料仓的容积。聚丙烯酞胺在库房里打包堆放，通过吸嘴吸入吸送式气力输送系统的输料管道，到达污泥处理车间时，在离心式气料分离器里实现物料与气体的分离，分离下来的物料被送入料仓备用;含有5一40微米粒径较难分离的粉尘的气体经过除尘器除尘后通过风机排入大气。该系统的存在，可以降低工人的劳动强度，减少中间环节，尤其对于处理量较大的污水处理厂，可以提高工作效率及现代化进程。4.3控制系统1.故障分析系统在运行过程中，难免会出现故障，现在将可能出现的比较典型的问题做如下分析:(1)在运行过程中，任一电机出现过载时，其对应的信号灯亮，发出报警信号，提醒现场巡视人员要检修，同时，系统也会自动停机，避免出现更大的问题。(2)若在自动运行中，系统运行3min后，溶药罐的液位仍位于最低液位，则系统故障灯亮，给出报警信号，出现这种情况有二种可能:a.原水的供应水压不足，不能满足正常供水水压的要求b.进水电磁阀本身出现故障，不能打开，阻碍正常进水(3)若储药罐的最低液位显示灯亮，则可能的原因除了上述的第(2)外，还有二种可能:a. 进药电磁阀本身出现故障，不能打开，阻碍正常进药b. 计量泵选型出现错误，超过了系统本身的供药能力2.总结本次设计以满足用户的要求为实际出发点，进行了这套PLC控制的自动加药系统的设计，通过现场运行，证实了本次设计控制可靠，操作简单方便，完全符合用户的需求，为了方便用户将来做技术改进，预留了PROFIBUS一DP通讯接口，通过此接口，可以做上位控制来进行模拟显示，进而取得更另人满意的控制效果。谢辞 参考文献1上海市政工程设计研究院，给水排水设计手册第九册，北京，中国建筑工业出版社，2000一12一042梁熙正，轻工业机器及设备，北京:轻工业出版社，1990.167一351.3机械设计手册联合编写组，机械设计手册中册，北京，化学工业出版社，1987一12一04.4熊中实倪文杰，钢材大全，北京，中国建材出版社，19945中华人民共和国国家技术监督局，GB3100一3102，中华人民共和国国家标准，北京:中国标准出版社，1994一11一01。6聂清德，华工设备设计，北京:化学工业出版社，1995一4.130一1527徐濒蔡春源.新编机械设计师手册(下册).北京:机械工业出版社，19958孙桓，机构原理M.北京:人民教育出版社，19829刘鸿文.高等材料力学M.北京:高等教育山版社，1985，31一7610电机工程手册编委会.机械工程手册(第二版):第十卷，自动控制基础理论.北京:机械工业出版社，199711电机工程手册编委会.机械工程手册(第二版):第十四卷，通风机，鼓风机，压缩机.北京:机械工业出版社，199712张筱琪，机电设备控制基础，北京:中国人民大学出版社，2000一1113陆柱蔡兰坤陈中兴黄光国，水处理药剂，北京:化学工业出版社，2003一314郑怀礼，生物絮凝剂与絮凝技术，北京:化学工业出版社，2004-115贺匡国，化工容器及设备简明设计手册，北京:化学工业出版社，1989一1216国家医药管理局上海医药设计院，化工工艺设计手册(下册)，北京:化学工业出版社，1987一917时钧王家鼎余国陈敏恒，化学工程手册(第二版上卷)，北京:化学工业出版社，199618邹家庆，工业废水处理技术，北京:化学工业出版社，2003-819魏先勋陈信常马菊元韩绍昌，环境工程设计手册，长沙:湖南科学技术出版社，2002一720王宝贞王琳，水污染治理新技术，北京:科学出版社，2004-121美梅特卡夫和埃迪公司，史忠义史京华刘希曾何永杨文良麦玉绮张中和秦裕晰译，废水工程处理及回用，北京:化学工业出版社，2004-622徐强张春敏赵丽君，污泥处理处置技术及装置，北京:化学工业出版社，2003一823闪红光鹿政理俞清泉王德河董业斌，环境保护设备选用手册，北京:化学工业出版社，2002一5外文资料翻译Mitsubishi Electric Co., Ltd. At present, the introduction of the Q Series PLC and Motion Controller Q Series Q172CPUN and Q173CPUN is specific to the needs of high-precision electrical control products. The following Q Series Q Series PLC and motion controller systems and Mitsubishi servo drive (MR-J2S-I B) as well as the mechanical structure as follows: axis die even a brief introduction to the process equipment, process equipment manufacturers die self-developed three-axis Even high-speed high-precision synchronous servo axis units die. However, according to the processing of different products and the corresponding control of the process, as well as the needs of accuracy, the device is actually five-axis servo and spindle composed of a variable frequency. The middle of three-axis servo axis for even-axis synchronization. In the middle of three-axis servo unit synchronization even die-axis, respectively before and after a discharge axis servo and servo feed control axis admissi