基于BLOAK工藝的污水處理優(yōu)化控制系統(tǒng)

【摘要】：我國是水資源相對缺乏的國家,同時又是水質(zhì)污染大國。目前我國污水回用率很低,污水回用有著巨大潛力,而且提高污水回用率可大大緩解城市缺水現(xiàn)狀。城鎮(zhèn)供水的80%轉(zhuǎn)化為污水,經(jīng)收集處理后,其中70%可以再次循環(huán)使用。這意味著通過污水回用,可以在現(xiàn)有供水量不變的情況下,使城鎮(zhèn)的可用水量增加50%以上,這是一筆巨大的資源。所以,實現(xiàn)水資源的可持續(xù)利用,以有限的、相對緊缺的水資源,保障和支持城市的可持續(xù)發(fā)展,是我們面臨的嚴(yán)峻課題。本文從實際問題出發(fā),以臨清市污水處理廠為例,設(shè)計了污水處理自動監(jiān)控系統(tǒng)。 臨清市污水處理廠采用德國BLOAK污水處理工藝,日處理污水規(guī)模為3萬噸。本系統(tǒng)以SIEMENS公司的PLC:S7-300作為數(shù)據(jù)采集及控制單元,對污水處理過程進行自動控制和自動調(diào)節(jié),使處理后的水質(zhì)指標(biāo)達到要求的范圍。在公司中央控制室發(fā)出上傳指令時,將當(dāng)前時刻運行過程中的主要工作參數(shù)(水質(zhì)參數(shù)、流量、液位等)、運行狀態(tài)及一定時間段內(nèi)的主要工藝過程曲線等信息上傳到中央控制室。根據(jù)工藝要求,系統(tǒng)共設(shè)了一個主站、三個子站、兩個現(xiàn)地操作站。主站采用CPU型號為315-2DP,其帶有一個PROFIBUS通訊口和一個MPI口;子站采用通用性較好的ET200M現(xiàn)場模塊,用于現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備控制;底層采用Profibus現(xiàn)場總線通訊方式,方便系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)的建立和擴展。 本文介紹了臨清市污水處理廠污水處理的工藝流程,以工藝流程為線索順序介紹了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案、PLC各站的設(shè)計、污水處理中的重要參數(shù)的監(jiān)測、通信網(wǎng)絡(luò)、各個站之間的數(shù)據(jù)通信和上位監(jiān)控軟件。 臨清污水處理廠包括污水處理和污泥處理兩個系統(tǒng);污水處理系統(tǒng)現(xiàn)場有進水井、粗格柵間、沉砂池、提升泵房、細格柵間、曝氣池、鼓風(fēng)機房、二沉池、出水渠等,污泥處理現(xiàn)場有污泥泵房、污泥濃縮池、脫水機房、制藥池以及加藥設(shè)備等。 在本工藝中參與污水處理的是以好氧菌為主體的微生物,決定其處理效果的關(guān)鍵因素是生化池中的溶解氧濃度(DO)。因此,溶解氧濃度(DO)是污水處理過程中的主要影響因素,但是因為污水成分波動性比較大,所以同時又是控制難點,用一般的經(jīng)典控制方法很難達到滿意的效果。在對控制對象作了大量的研究,并結(jié)合平時污水處理對溶解氧(DO)的控制經(jīng)驗,采用模糊控制算法,通過控制鼓 【關(guān)鍵詞】：可編程邏輯控制器 污水處理 現(xiàn)場總線 模糊控制 溶解氧
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2005
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 符號說明12-13
• 第一章 前言13-16
• 1.1 國內(nèi)污水處理現(xiàn)狀13-14
• 1.2 本課題的目的以及所研究內(nèi)容14-15
• 1.3 本課題的意義15-16
• 第二章 污水處理工藝簡介16-22
• 2.1 城市污水的污染指標(biāo)16-17
• 2.2 百樂克(BLOAK)工藝簡介17-19
• 2.3 臨清市污水處理自控系統(tǒng)簡介19-22
• 第三章 系統(tǒng)總體方案設(shè)計22-26
• 3.1 設(shè)計思想22
• 3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖22-23
• 3.3 各單元功能描述23-26
• 3.3.1 中央控制級23
• 3.3.2 就地控制站23
• 3.3.3 分布式控制站23-25
• 3.3.4 現(xiàn)場控制柜25-26
• 第四章 自動監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置26-40
• 4.1 PLC1遠程站26-30
• 4.1.1 進水井26
• 4.1.2 粗格柵26-27
• 4.1.3 沉砂池27
• 4.1.4 提升泵房27-28
• 4.1.5 細格柵28
• 4.1.6 PLC1站控制柜28-30
• 4.2 PLC遠程站RIO1、RIO230-32
• 4.2.1 曝氣池31
• 4.2.2 二沉池31-32
• 4.2.3 污泥泵房32
• 4.2.4 RIO1站控制柜32
• 4.2.5 RIO2站控制柜32
• 4.3 PLC2遠程站32-34
• 4.3.1 污泥濃縮池33
• 4.3.2 污泥脫水機房33-34
• 4.3.3 藥劑調(diào)制和添加設(shè)備34
• 4.3.4 PLC2站控制柜34
• 4.4 中央監(jiān)控室34
• 4.5 數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)34-40
• 4.5.1 PROFIBUS-DP在臨清污水項目的應(yīng)用34-37
• 4.5.1.1 PROFIBUS總線介紹35
• 4.5.1.2 PROFIBUS總線分類35-36
• 4.5.1.3 PROFIBUS總線傳輸介質(zhì)36
• 4.5.1.4 PROFIBUS-DP通信協(xié)議36-37
• 4.5.2 工業(yè)以太網(wǎng)在臨清污水項目的應(yīng)用37-40
• 4.5.2.1 以太網(wǎng)的工作原理38-39
• 4.5.2.2 以太網(wǎng)的傳輸協(xié)議39
• 4.5.2.3 以太網(wǎng)的傳輸介質(zhì)39-40
• 第五章 自動監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計40-63
• 5.1 PLC編程40-49
• 5.1.1 編程工具SIMATIC STEP7介紹40-43
• 5.1.1.1 編程設(shè)備40
• 5.1.1.2 編程軟件介紹40-43
• 5.1.2 臨清污水項目PLC軟件設(shè)計43-49
• 5.1.2.1 硬件組態(tài)43-44
• 5.1.2.2 程序設(shè)計44-49
• 5.1.3 程序下載49
• 5.2 上位監(jiān)控系統(tǒng)49-63
• 5.2.1 WinCC軟件介紹49-54
• 5.2.1.1 WinCC的特點及優(yōu)點49-50
• 5.2.1.2 WinCC的結(jié)構(gòu)50
• 5.2.1.3 WinCC的組成部分50-54
• 5.2.2 臨清污水項目WinCC組態(tài)設(shè)計54-63
• 5.2.2.1 對上位監(jiān)控軟件的要求54
• 5.2.2.2 工控軟件的開發(fā)和運行環(huán)境54-55
• 5.2.2.3 WinCC監(jiān)控畫面設(shè)計55-59
• 5.2.2.4 監(jiān)控系統(tǒng)運行方式59-63
• 第六章 污水處理模糊控制的研究63-85
• 6.1 模糊控制方法在污水處理中的應(yīng)用63-65
• 6.1.1 模糊控制器的理論分析63-64
• 6.1.2 模糊控制系統(tǒng)簡介64-65
• 6.2 模糊控制器的控制原理與設(shè)計65-67
• 6.3 被控制量的確定及其特性分析67-68
• 6.4 DO模糊控制系統(tǒng)的建立68-78
• 6.4.1 模糊控制器的設(shè)計68-78
• 6.4.1.1 輸入模糊化69-71
• 6.4.1.2 模糊決策和模糊控制規(guī)則71-74
• 6.4.1.3 輸出反模糊化74-77
• 6.4.1.4 模糊控制算法的PLC實現(xiàn)77-78
• 6.5 鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)78-85
• 6.5.1 鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)介紹78-81
• 6.5.1.1 鼓風(fēng)機型號確定79-81
• 6.5.2 變頻調(diào)速裝置81-83
• 6.5.2.1 變頻調(diào)速原理81-82
• 6.5.2.2 變頻調(diào)速的節(jié)能分析82-83
• 6.5.3 溶解氧的測量83-85
• 第七章 結(jié)束語85-86
• 參考文獻86-89
• 致謝89-90
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表90

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