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毕业设计开题报告设计题目:污水处理的PLC控制系统设计院系名称:机电工程学院专业班级:机械08-9学生姓名:张轰导师姓名:刘桂波开题时间:2012.02.27指导委员会审查意见：签字：年月日一.课题来源及研究目的和意义研究目的：SBR废水处理技术是一种高效废水回用的处理技术，采用优势菌技术对校园生活污水进行处理，经过处理后的中水可以用来浇灌绿地、花木、冲洗厕所及车辆等，从而达到节约水资源的目的。SBR废水处理系统方案应充分考虑现实生活中校园生活区较为狭小的特点，力求达到设备体积小，性能稳定，工程投资少的目的。废水处理过程中环境温度对菌群代谢产生的作用直接影响废水处理效果，因此采用地理式砖混结构处理池，以降低温度对处理效果的影响。同时，SBR废水处理技术工艺参数变化大，硬件设计选型与设备调试比较复杂，采用先进的PLC控制技术可以提高SBR废水处理的效率，方便操作和使用。研究意义：我国是一个严重缺水的国家，因此建设符合我国具体情况的污水自动控制系统对降低污水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会、保持我国经济高速发展具有重要意义。二.文献综述随着社会经济的不断发展，工业的增多，各种污水、废水也大量增加。因此常见的污水处理系统大致可以分为以下几种：1、活性污泥法即SBR法城市生活污水多采用活性污泥法，它是世界各国应用最广的一种生物处理流程，具有处理能力高，出水水质好的优点。该方法主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反应器，通过曝气设备充入空气，空气中的氧溶入混合液，产生好氧代谢反应，且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态，这样，废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触反应。随后混合液进入沉淀池，混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉下来和水分离，流出沉淀池的就是净化水。沉淀池中的污泥大部分回流，称为回流污泥，回流污泥的目的是使曝气池内保持一定的悬浮固体浓度，也就是保持一定的微生物浓度。曝气池中的生化反应引起微生物的增殖，增殖的微生物量通常从沉淀池中排除，以维持活性污泥系统的稳定运行，这部分污泥叫剩余污泥。活性污泥除了有氧化和分解有机物的能力外，还要有良好的凝聚和沉降性能，以使活性污泥能从混合液中分离出来，得到澄清的出水。因此，如何使城市污水处理工艺朝着低能耗、高效率、少剩余污泥量、最方便的操作管理，以及实现磷回收和处理水回用等可持续的方向发展，已成为目前水处理技术研究和应用领域共同关注的问题。这要求污水处理不应仅仅满足单一的水质改善，同时也需要一并考虑污水及所含污染物的资源化和能源化问题，且所采用的技术必须以低能耗和少资源损耗为前提。2生物膜法在污水生物处理的发展和应用中，活性污泥和生物膜法一直占据主导地位。生膜法主要用于从废水中去除溶解性有机污染物，主要特点是微生物附着在介质“滤料”表面，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧化一般直接来自大气。生物膜法处理系统适用于处理中小规模的城市废水，采用的处理构筑物有高负荷生物滤池和生物转盘，生物滤池在我国南方更为适用。随着新型填料的开发和配套技术的不断完善，与活性污泥法平行发展起来的生物膜法处理工艺在近年来得以快速发展。由于生物膜法具有处理效率高、耐冲击负荷性能好、产泥量低、占地面积少、便于运行管理等优点，在处理中极具竞争力。2、氧化法氧化法是目前广泛、采用并极具发展潜力的城市生活污水预处理方法之一。根据氧化剂的种类及反应器的类型，氧化法可分为化学氧化法、催化氧化法、（催化）湿式氧化法，光催化氧化法、超临界氧化法等。化学氧化法虽然操作简单，但由于其处理效果并非十分理想，而且由于其运行成本较高，因此，在城市生活污水处理应用中使用并不很多。为了达到提高处理效果，同时降低运行成本的目的，人们开发了一些其他的氧化技术。光催化氧化法设备简单、运行条件温和、氧化能力强、杀菌作用强、处理彻底，因此，在水的深度处理及对难生物降解的有机废水的处理具有极好的应用前景，目前已成为国内外非常活跃的研究课题，有专家预测，氧化法将成为21世纪废水处理中重要的方法之一。选择合适的污水处理方法，严格紧抓污水治理标准，杜绝污水对生态环境的污染，对人类产生的危害，使我们的未来生活在绿色的环境下。SBR污水处理技术的优点：(1)理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。(2)运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。(3)耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。(4)工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。(5)处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。(6)反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。(7)SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。(8)脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。(9)工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。缺点：(1)自动化控制要求高。(2)排水时间短（间歇排水时），并且排水时要求不搅动沉淀污泥层，因而需要专门的排水设备（滗水器），且对滗水器的要求很高。(3)后处理设备要求大：如消毒设备很大，接触池容积也很大，排水设施如排水管道也很大。(4)滗水深度一般为1-2m，这部分水头损失被白白浪费，增加了总扬程。(5)由于不设初沉池，易产生浮渣，浮渣问题尚未妥善解决。三.课题研究内容与拟解决问题3.1基本内容1．分析SBR污水处理系统的特点、性能要求、工艺过程。2．根据技术要求确定总体方案。3．PLC控制系统的硬件设计。4．PLC控制系统的软件设计。3.2拟解决问题SBR污水处理设计需特别注意的问题(1)通过何种方式满足充水时间的控制在SBR工艺的充水期内，曝气池相当于一个变容反应器，混合液蓦质浓度在存留污泥的上清液基质浓度的基础上逐步增大；直至充水结束，曝气池内混合液基质浓度达到最大值。充水阶段向SBR反应器中引入原污水，充水量约为反应器容积的一半。按照处理目标的不同，分别采用非限制性曝气、限制性曝气、半限制性曝气和搅拌混合等几种方式。充水时间视原水水质、充水流量和曝气方式来确定。对于流量小、有机物浓度低且不含有害基质的废水，一半采用限制性曝气方式，充水时间可以稍短一些。相反，对于含抑制性物质或基质浓度很高，而且水质水量变化都很大的废水，宜选用非限制性曝气或版限制性曝气方式，充水时间会稍微长一些，以使原污水和污泥充分混合。(2)如何控制污泥沉降的性能良好的沉降性能是保证活性污泥处理系统正常运行的前提。如果污泥的沉降性能不好，污泥难以沉淀，污泥的压密性差，则会导致处理出水水质下降。引起污泥沉降性能恶化的原因是多方面的。1、避免系统负荷突然提高，导致SBR池内死泥增多，促使污泥的絮凝效果变差，这样难以沉降；2、可适当加入絮凝剂，促进污泥团聚、沉降。碱铝或PAM3、实在不行就将SBR池内的污水排出，淘汰无用的悬浮污泥。加入清水，曝气、并添加养分。提高污泥的絮凝性能。四.技术路线1.了解学习SBR的处理技术及其原理2.查阅污水处理的PLC控制系统的相关资料3.确定污水处理的PLC控制系统的总体控制方案4.实现SBR废水处理技术对污水处理的要求5.依照自己的设计完成对污水处理系统的PLC控制系统的硬件和软件设计6.编写设计计算说明书五.进度安排2月27日——3月14日：分配任务书，查阅资料，书写开题报告；3月14日——3月31日：拟定总体方案设计；4月1日——4月15日：相关元器件的选择；4月16日——5月5日：硬件系统设计；5月6日——5月20日：系统软件设计；5月21日——6月5日：撰写设计说明书，绘制图纸；6月5日——6月15日：完成毕业设计，准备答辩。六.主要参考文献[1]李金城.PLC在城市污水处理中的应用[J].自动化与控制,2005（1）:154[2]都志民,明立雪.PLC在污水处理过程中的应用[M].济南：山东出版社2006[3]杨帆.基于PLC的污水处理控制系统[J].武汉化工学院电气信息学院,2004（1）:47-50[4]黄维菊.污水处理工程设计[M].北京：国防工业出版社2008[5]栗小宽.PLC技术在中小型污水处理厂的应用[J].科技创新导报,2008（2）:113[6]崔新胜.PLC控制系统在污水处理系统中的应用[J].甘肃科技，2009，25（1）:21-22[7]陈金华.可编程技术及应用[M].天津：天津大学出版社2008[8]高钦和.可编程控制器应用与设计实例[M].北京：人民邮电出版社2004[9]何庆泉.PLC控制系统在污水处理中的应用[M].深圳：化学工业出版社2003[10]吴中俊，黄永红.可编程控制器原理及应用[M].北京：机械工业出版社2004[11]黎一强.PLC技术在生活污水处理及回用系统中的应用[J].自动化技术与应用，2008，27（8）:123-125[12]高德欣,路永华.PLC在城市污水处理系统中的应用[M].青岛：山东出版社2006[13]皮壮行.可编程控制器的系统设计与应用实例[M]．北京：机械工业出版社，2000．[14]廖常初.PLC编程及应用[M]．机械工业出版社，2008．[15]易泓可.电气控制系统设计基础与范例[M]．机械工业出版社，2008．[16]狄建雄.自动化类专业毕业设计指南[M]．南京大学出版社，2007[17]丁炜，魏孔平．可编程控制器在工业控制中的应用[M]．化学工业出版社，2004[18]孙宗文PLC在CAST污水处理工艺中的应用[J]工业控制计算机，2O10，23(7)：50-53[19]吴凌云，叶献方．基于PLC的SBR法污水处理控制仪[J]石油仪器，2002，16(5)：13—14[20]徐世许，朱妙奇，王毓顺．可编程序控制器——原理·应用·网络[M]合肥：中国科学技术大学出版社，2008