PLC的污水处理系统的设计
PLC的污水处理系统的设计[20200128191007]
【摘要】
随着城市的现代化发展，工业越来越发达，水污染问题也就越来越大，在我国，水资源分布不平衡，且水污染严重。本文阐述了基于PLC污水处理系统的设计。本设计是采用了三菱FX2N系列的PLC，介绍了其硬件设备的特点、工作原理以及控制其程序的基本原则与步骤，以SBR污水处理工艺为例，制定的一些污水处理流程的要求，提供了完整的程序。
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关键字:】污水处理、FX2N系列的PLC、SBR
一、 引言 1
二、 污水处理概述 1
（一）污水处理技术概述 1
1、污水处理方法的分类 1
2、污水处理流程 2
（二）污水处理技术工艺的现状及发展 3
（三）污水处理工艺流程 3
（四） SBR污水处理工艺概述 4
1、SBR简介 4
2、SBR的优点 4
三、设计方案的论证 5
（一）PLC控制系统 5
1、PLC的循环扫描工作方式 5
2、PLC的扫描周期 5
3、PLC的I/O响应时间 6
（二）PLC的选择 6
（三）污水处理PLC控制系统的设计分析 7
1、设备控制要求 7
2、上位监控管理机 8
3、模拟显示屏 8
四、硬件部分设计 8
（一）各个部分的工作流程图 8
（二）传感器 12
五、软件部分的设计 12
（一） I/O地址分配安排 12
（二） 主程序设计 13
六、结束语 15
参考文献 16
致 谢 17
正文
一、 引言
在我国已全面地开展了水污染防治工作，经过几十年的努力，已取得相当成绩。但必须看到，我国的水污染现状仍十分严峻。科学技术室第一生产力。我国的水污染防治也必须依靠科学技术的发展。1992年全国废水排水量达到每天约1亿吨，其处理率却很低，大量废水的排放使江、河、湖、海的水污染严重恶化，造成了很大的经济损失，直接威胁到人民的健康与安全。迅速有效地控制水污染、保护水资源已经成了刻不容缓的当务之急。
同时，虽然我国水资源在总体上并不少，但是由于我国人口众多，水资源在时空分布上又极不均衡，因此，在某些地区缺水情况极为严重，因此，合理开发、利用和保护珍贵水资源是我国人民应长期坚持的一项重要任务，对此，我国政府已把它列入我国的国策。目前我国的排放的城市污水量已达到300多亿立方米，由于污水处理能力远远赶不上污水排放的增长速度，污水处理的缺口越来越大。不少污水处理厂由于经费不足，设备陈旧老化，功能参数降低，维修费用和单位电耗增加，只好低负荷运行甚至停产。所以污水处理系统的合理设计时必不可少的。
本课题主要研究污水处理流程及污水处理系统组成以及进行PLC控制系统设计。
二、 污水处理概述
（一）污水处理技术概述
污水处理技术，就是采用各种方法将污水中所含有的污染物质分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质，从而使污水得以净化。
1、污水处理方法的分类
现代的污水处理技术，按其作用原理可分为物理法、化学法、物理化学法和生物处理法四大类。
（1）物理法
通过物理作用，以分离、回收污水中不溶解的呈悬浮状的污染物质（包括油膜和油珠），在处理过程中不改变其化学性质。物理法操作简单、经济。常采用的有重力分离法、离心分离法、过滤法及蒸发、结晶法等。
（2）物理化学法
利用萃取、吸附、离子交换、膜分离技术、气提等操作过程，处理或回收利用工业废水的方法可称为物理化学法。工业废水在应用物理化学法进行处理或回收利用之前，一般均需先经过预处理，尽量去除废水中的悬浮物、油类、有害气体等杂质，或调整废水的pH值，以便提高回收效率及减少损耗。常采用的物理化学法有以下几种。
（3）生物法
污水的生物处理法就是利用微生物新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质，使污水得以净化。属于生物处理法的工艺，又可以根据参与作用的微生物种类和供氧情况分为两大类即好氧生物处理及厌氧生物处理。
2、污水处理流程
污水中的污染物质是多种多样的，不能预期只用一种方法就能够把污水中所有的污染物质去除殆尽，一种污水往往需要通过几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。
按污水的处理程度划分，污水处理可分为一级、二级和三级（深度）处理。一级处理主要是去除污水中呈悬浮状的固体污染物质，物理处理法中的大部分用作一级处理。经一级处理后的污水，BOD只能去除30％左右，仍不宜排放，还必须进行二级处理，因此针对二级处理来说，一级处理又属于预处理。二级处理的主要任务，是大幅度地去除污水中呈胶体和溶解状态的有机性污染物质（即BOD物质），常采用生物法，去除率（BOD）可达90％以上，处理后水中的BOD5含量可降至20～30mg/L，一般污水均能达到排放标准。但经二级处理后的污水中仍残存有微生物不能降解的有机污染物和氮、磷等无机盐类。深度处理往往是以污水回收、再次复用为目的而在二级处理工艺后增设的处理工艺或系统，其目的是进一步去除废水中的悬浮物质、无机盐类及其他污染物质。污水复用的范围很广，从工业上的复用到充作饮用水，对复用水水质的要求也不尽相同，一般根据水的复用用途而组合三级处理工艺，常用的有生物脱氮法、混凝沉淀法、活性炭过滤、离子交换及反渗透和电渗析等。
污水处理流程的组合，一般应遵循先易后难，先简后繁的规律，即首先去除大块垃圾及漂浮物质，然后再依次去除悬浮固体、胶体物质及溶解性物质。亦即，首先使用物理法，然后再使用化学法和生物法。
对于某种污水，采取由哪几种处理方法组成的处理系统，要根据污水的水质、水量，回收其中有用物质的可能性和经济性，排放水体的具体规定，并通过调查、研究和经济比较后决定，必要时还应当进行一定的科学试验。调查研究和科学试验是确定处理流程的重要途径。以下介绍一些常用的污水处理工艺流程。
（二）污水处理技术工艺的现状及发展
我国污水处理产业发展进步较晚，建国以来到改革开放前，我国污水处理的需求主要是以工业和国防间断使用为主。改革开放后，随着经济的快速发展，人民生活水平的显著提高,渐渐拉动污水处理的需求。1990年以来，全球污水处理表观消费量年均6%的速度增长，而九十年代的十年间，我国污水处理表观消费量年均增长率达到17.73%，是世界年增长率的2.9倍。进入二十一世纪，我国污水处理产业快速增长。当我国的污水处理产业还处于设施建设的初期时，国外的污水处理设施已经非常健全，大型城市污水处理厂十分普及，新技术的开发研究也正是在这种基础上进行的。现阶段，我国污水处理厂的建设中心逐渐有大城市向小城市转移，呈现单体小型化、趋于分散化的发展趋势。从总体上看，水处理正在经历由规模小、水平低、品种单一、严重不能满足需求到具有相当规模并且它的水平及品种质量显著提高且可以初步满足国民经济发展需求的转变，污水处理需求将逐渐实现自给。
前一阶段，国内的污水处理行业一味追求国外的新技术、新工艺、在引进国外技术的时候，并没有认真研究考察国外技术是否真正适合国内污水处理厂的具体情况，存在很大的片面性和盲目性。污水处理设备在技术的选择上不一定是越新越好，而应该根据具体情况采用最适合的技术工艺。从未来趋势来看，一些小型化、操作简易的污水处理技术反而更具实用性，继而带动与之相关的设备制造需求。
由于国家和各级政府对环境保护越来越重视，中国污水处理行业也在迅速地增长，污水处理总量也正在一年年的增加，城镇污水处理率随之不断提高。但目前中国污水处理行业仍然处于发展的初级阶段。一方面，中国目前的污水处理能力跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。另一方面，中国的污水处理率与发达国家相比，还是存在着明显的差距，且污水处理配套设施不完美。
因此，中国应该完善污水处理的政策法规，建立完善的监管体制，创建合理的污水处理收费系统，扶植国内环保产业发展，推动污水处理行业的产业化和市场化。污水处理行业是一个前景非常美好的行业。
（三）污水处理工艺流程
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。其工艺流程图如图1-1所示。污泥泵将一沉淀池和二沉淀池中的污泥送入管道进行集中输送，与絮凝剂在絮凝罐里混合，二者经过不到十秒的停留，在絮凝罐里用提前制备好的絮凝剂将污泥迅速絮凝成团，破坏了污泥的亲水性，将泥份与水份分离，为后期的脱水打好了一定的基础。絮凝结束后，污水从絮凝器顶端排出进入脱水车间，经过带式压滤机被压榨成泥饼。
【摘要】
随着城市的现代化发展，工业越来越发达，水污染问题也就越来越大，在我国，水资源分布不平衡，且水污染严重。本文阐述了基于PLC污水处理系统的设计。本设计是采用了三菱FX2N系列的PLC，介绍了其硬件设备的特点、工作原理以及控制其程序的基本原则与步骤，以SBR污水处理工艺为例，制定的一些污水处理流程的要求，提供了完整的程序。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】污水处理、FX2N系列的PLC、SBR
一、 引言 1
二、 污水处理概述 1
（一）污水处理技术概述 1
1、污水处理方法的分类 1
2、污水处理流程 2
（二）污水处理技术工艺的现状及发展 3
（三）污水处理工艺流程 3
（四） SBR污水处理工艺概述 4
1、SBR简介 4
2、SBR的优点 4
三、设计方案的论证 5
（一）PLC控制系统 5
1、PLC的循环扫描工作方式 5
2、PLC的扫描周期 5
3、PLC的I/O响应时间 6
（二）PLC的选择 6
（三）污水处理PLC控制系统的设计分析 7
1、设备控制要求 7
2、上位监控管理机 8
3、模拟显示屏 8
四、硬件部分设计 8
（一）各个部分的工作流程图 8
（二）传感器 12
五、软件部分的设计 12
（一） I/O地址分配安排 12
（二） 主程序设计 13
六、结束语 15
参考文献 16
致 谢 17
正文
一、 引言
在我国已全面地开展了水污染防治工作，经过几十年的努力，已取得相当成绩。但必须看到，我国的水污染现状仍十分严峻。科学技术室第一生产力。我国的水污染防治也必须依靠科学技术的发展。1992年全国废水排水量达到每天约1亿吨，其处理率却很低，大量废水的排放使江、河、湖、海的水污染严重恶化，造成了很大的经济损失，直接威胁到人民的健康与安全。迅速有效地控制水污染、保护水资源已经成了刻不容缓的当务之急。
同时，虽然我国水资源在总体上并不少，但是由于我国人口众多，水资源在时空分布上又极不均衡，因此，在某些地区缺水情况极为严重，因此，合理开发、利用和保护珍贵水资源是我国人民应长期坚持的一项重要任务，对此，我国政府已把它列入我国的国策。目前我国的排放的城市污水量已达到300多亿立方米，由于污水处理能力远远赶不上污水排放的增长速度，污水处理的缺口越来越大。不少污水处理厂由于经费不足，设备陈旧老化，功能参数降低，维修费用和单位电耗增加，只好低负荷运行甚至停产。所以污水处理系统的合理设计时必不可少的。
本课题主要研究污水处理流程及污水处理系统组成以及进行PLC控制系统设计。
二、 污水处理概述
（一）污水处理技术概述
污水处理技术，就是采用各种方法将污水中所含有的污染物质分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质，从而使污水得以净化。
1、污水处理方法的分类
现代的污水处理技术，按其作用原理可分为物理法、化学法、物理化学法和生物处理法四大类。
（1）物理法
通过物理作用，以分离、回收污水中不溶解的呈悬浮状的污染物质（包括油膜和油珠），在处理过程中不改变其化学性质。物理法操作简单、经济。常采用的有重力分离法、离心分离法、过滤法及蒸发、结晶法等。
（2）物理化学法
利用萃取、吸附、离子交换、膜分离技术、气提等操作过程，处理或回收利用工业废水的方法可称为物理化学法。工业废水在应用物理化学法进行处理或回收利用之前，一般均需先经过预处理，尽量去除废水中的悬浮物、油类、有害气体等杂质，或调整废水的pH值，以便提高回收效率及减少损耗。常采用的物理化学法有以下几种。
（3）生物法
污水的生物处理法就是利用微生物新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质，使污水得以净化。属于生物处理法的工艺，又可以根据参与作用的微生物种类和供氧情况分为两大类即好氧生物处理及厌氧生物处理。
2、污水处理流程
污水中的污染物质是多种多样的，不能预期只用一种方法就能够把污水中所有的污染物质去除殆尽，一种污水往往需要通过几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。
按污水的处理程度划分，污水处理可分为一级、二级和三级（深度）处理。一级处理主要是去除污水中呈悬浮状的固体污染物质，物理处理法中的大部分用作一级处理。经一级处理后的污水，BOD只能去除30％左右，仍不宜排放，还必须进行二级处理，因此针对二级处理来说，一级处理又属于预处理。二级处理的主要任务，是大幅度地去除污水中呈胶体和溶解状态的有机性污染物质（即BOD物质），常采用生物法，去除率（BOD）可达90％以上，处理后水中的BOD5含量可降至20～30mg/L，一般污水均能达到排放标准。但经二级处理后的污水中仍残存有微生物不能降解的有机污染物和氮、磷等无机盐类。深度处理往往是以污水回收、再次复用为目的而在二级处理工艺后增设的处理工艺或系统，其目的是进一步去除废水中的悬浮物质、无机盐类及其他污染物质。污水复用的范围很广，从工业上的复用到充作饮用水，对复用水水质的要求也不尽相同，一般根据水的复用用途而组合三级处理工艺，常用的有生物脱氮法、混凝沉淀法、活性炭过滤、离子交换及反渗透和电渗析等。
污水处理流程的组合，一般应遵循先易后难，先简后繁的规律，即首先去除大块垃圾及漂浮物质，然后再依次去除悬浮固体、胶体物质及溶解性物质。亦即，首先使用物理法，然后再使用化学法和生物法。
对于某种污水，采取由哪几种处理方法组成的处理系统，要根据污水的水质、水量，回收其中有用物质的可能性和经济性，排放水体的具体规定，并通过调查、研究和经济比较后决定，必要时还应当进行一定的科学试验。调查研究和科学试验是确定处理流程的重要途径。以下介绍一些常用的污水处理工艺流程。
（二）污水处理技术工艺的现状及发展
我国污水处理产业发展进步较晚，建国以来到改革开放前，我国污水处理的需求主要是以工业和国防间断使用为主。改革开放后，随着经济的快速发展，人民生活水平的显著提高,渐渐拉动污水处理的需求。1990年以来，全球污水处理表观消费量年均6%的速度增长，而九十年代的十年间，我国污水处理表观消费量年均增长率达到17.73%，是世界年增长率的2.9倍。进入二十一世纪，我国污水处理产业快速增长。当我国的污水处理产业还处于设施建设的初期时，国外的污水处理设施已经非常健全，大型城市污水处理厂十分普及，新技术的开发研究也正是在这种基础上进行的。现阶段，我国污水处理厂的建设中心逐渐有大城市向小城市转移，呈现单体小型化、趋于分散化的发展趋势。从总体上看，水处理正在经历由规模小、水平低、品种单一、严重不能满足需求到具有相当规模并且它的水平及品种质量显著提高且可以初步满足国民经济发展需求的转变，污水处理需求将逐渐实现自给。
前一阶段，国内的污水处理行业一味追求国外的新技术、新工艺、在引进国外技术的时候，并没有认真研究考察国外技术是否真正适合国内污水处理厂的具体情况，存在很大的片面性和盲目性。污水处理设备在技术的选择上不一定是越新越好，而应该根据具体情况采用最适合的技术工艺。从未来趋势来看，一些小型化、操作简易的污水处理技术反而更具实用性，继而带动与之相关的设备制造需求。
由于国家和各级政府对环境保护越来越重视，中国污水处理行业也在迅速地增长，污水处理总量也正在一年年的增加，城镇污水处理率随之不断提高。但目前中国污水处理行业仍然处于发展的初级阶段。一方面，中国目前的污水处理能力跟不上用水规模的迅速扩张，管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后。另一方面，中国的污水处理率与发达国家相比，还是存在着明显的差距，且污水处理配套设施不完美。
因此，中国应该完善污水处理的政策法规，建立完善的监管体制，创建合理的污水处理收费系统，扶植国内环保产业发展，推动污水处理行业的产业化和市场化。污水处理行业是一个前景非常美好的行业。
（三）污水处理工艺流程
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。其工艺流程图如图1-1所示。污泥泵将一沉淀池和二沉淀池中的污泥送入管道进行集中输送，与絮凝剂在絮凝罐里混合，二者经过不到十秒的停留，在絮凝罐里用提前制备好的絮凝剂将污泥迅速絮凝成团，破坏了污泥的亲水性，将泥份与水份分离，为后期的脱水打好了一定的基础。絮凝结束后，污水从絮凝器顶端排出进入脱水车间，经过带式压滤机被压榨成泥饼。
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