基于S7-300 PLC的小型SBR廢水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

 本文在敘述了SBR廢水處理技術(shù)的原理及工藝的基礎(chǔ)上，主要介紹了應(yīng)用PLC設(shè)計(jì)的整個(gè)控制系統(tǒng)，較好的實(shí)現(xiàn)了SBR廢水處理的工藝要求及控制要求，獲得了滿意的效果。
　　
　　1 引言
　　 序批式活性污泥法簡稱SBR（Sequencing Batch Reactor）工藝，是近十幾年來活性污泥處理系統(tǒng)中較引人注目的一種廢水處理工藝。自20世紀(jì)80年代起，國外將此工藝逐步應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)。近年來，國內(nèi)對(duì)SBR工藝的應(yīng)用也日益增多。從我國及美國、日本、加拿大等國家的應(yīng)用情況看，SBR是一種高效、經(jīng)濟(jì)、可靠、管理簡便、適合于中小水量污水處理的工藝，是符合我國國情的活性污泥法，有廣闊的應(yīng)用前景。
　　2 工藝流程說明
　　 SBR廢水處理技術(shù)是一種高效廢水回用的處理技術(shù)。本設(shè)計(jì)采用的技術(shù)可對(duì)校園生活用水進(jìn)行處理，經(jīng)過處理后的中水可以用來澆灌綠地、花木、沖洗廁所及車輛等，從而達(dá)到節(jié)約水資源的目的。
　　 廢水經(jīng)隔油池去除油脂后經(jīng)格柵進(jìn)入凋節(jié)池，經(jīng)提升泵進(jìn)入水解池酸化水解后進(jìn)入SBR反應(yīng)池。污水進(jìn)入反應(yīng)池前，該池處于閑置狀態(tài)，此時(shí)池內(nèi)留有沉淀下來的活性污泥。污水注滿后進(jìn)行曝氣操作，該池能有效地調(diào)節(jié)污水水質(zhì)。曝氣后，停止曝氣動(dòng)作，使混合液處于靜止?fàn)顟B(tài)，進(jìn)行泥水分離，沉淀時(shí)間為6-8h，沉淀效果良好。反應(yīng)池中沉淀后的上清液經(jīng)泵到清水池，留下活性污泥，作為下一個(gè)操作周期的菌種。當(dāng)反應(yīng)池內(nèi)活性污泥過多時(shí)，排放污泥進(jìn)入污泥濃縮池，污泥經(jīng)濃縮后定期運(yùn)走，進(jìn)行干化處理。濃縮池內(nèi)上清液回流至廢水入口。
　　 SBR廢水處理技術(shù)是一種高效廢水回用的處理技術(shù)。本設(shè)計(jì)采用有時(shí)儀技術(shù)對(duì)校園生活用水進(jìn)行處理，經(jīng)過處理后的中水可以用來澆灌綠地、花木、沖洗廁所及車輛等，從而達(dá)到節(jié)約水資源的目的。
　　 在設(shè)計(jì)SBR廢水處理系統(tǒng)方案時(shí)，充分考慮到現(xiàn)實(shí)生活中校園生活區(qū)較為狹小的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中力求達(dá)到設(shè)備體積小，性能穩(wěn)定、工程投資收的目的。由于在廢水處理過程中環(huán)境溫度對(duì)菌群代謝產(chǎn)生的作用直接影響了廢水處理效果，故設(shè)計(jì)中采用地埋式磚混結(jié)構(gòu)的處理池來降低溫度對(duì)處理效果的影響。同時(shí)由于SBR廢水處理技術(shù)具有工藝參數(shù)變化大、硬件設(shè)計(jì)選型與設(shè)備調(diào)試比較復(fù)雜的特點(diǎn)，因此在處理系統(tǒng)中采用了先進(jìn)的PLC控制技術(shù)作為系統(tǒng)的控制核心，以提高SBR廢水處理的效率，方便操作和使用。
　　 SBR廢水處理系統(tǒng)分別由廢水處理池、清水池、中水水箱、電氣控制箱以及水泵、羅茨風(fēng)機(jī)、電動(dòng)閥門和電磁閥等部分組成。在廢水處理池、清水池、中水水箱中分別設(shè)置了液位開關(guān)，用以檢測水池與水箱中的水位。
　　 污水處理的第一階段，當(dāng)污水池中的水位處于低水位或無水狀態(tài)（又稱為待納水狀態(tài)）時(shí)，電動(dòng)閥會(huì)自動(dòng)開啟納入污水。當(dāng)污水池納入的污水執(zhí)政長水（高水位）時(shí)。電動(dòng)法自動(dòng)關(guān)閉，污水池中污水呈微氧和厭氧狀態(tài)。
　　 在污水處理的第二階段，采用了能將解大分子污染物的曝氣法，可是無水脫色、除臭、平衡菌群的PH值并對(duì)污染物進(jìn)行高效除污，即好氧處理過程。整個(gè)好氧時(shí)間一般需要2-3h（曝氣時(shí)間）。在曝氣管路上設(shè)計(jì)了安裝了排空電磁閥，當(dāng)電動(dòng)閥門自動(dòng)關(guān)閉后，排空電磁閥開啟，、羅茨風(fēng)機(jī)延時(shí)啟動(dòng)（空載），排空電磁閥關(guān)閉，污水池開始曝氣。當(dāng)爆氣處理結(jié)束后，排空電磁閥再次開啟，羅茨風(fēng)機(jī)停機(jī)（空載），排空電磁閥延時(shí)關(guān)閉。曝氣風(fēng)機(jī)須在無負(fù)荷條件下啟動(dòng)和停止，能起到保護(hù)電機(jī)和風(fēng)機(jī)的作用。一般經(jīng)過0.5的水質(zhì)沉淀,PLC下達(dá)啟動(dòng)清水（1#泵）指令，將沉淀后的水泵入到清水池。當(dāng)清水池中的水位升至正常液面（高水位）時(shí)，1#清水泵自動(dòng)停止運(yùn)行。這時(shí)2#清水泵自行啟動(dòng)向呂水箱泵水，當(dāng)水箱內(nèi)達(dá)到高水位時(shí)（正常液面），2#清水泵自動(dòng)停止運(yùn)行，這是中水箱內(nèi)的水全部完成處理過程。
　　 如上所述，當(dāng)中水箱內(nèi)水位降至低水位時(shí)（正常液面），2#清水泵又自動(dòng)啟動(dòng)向中水箱泵水。當(dāng)污水池中的水位降至低水位時(shí)（正常液面），電動(dòng)閥門會(huì)自動(dòng)打開繼續(xù)向污水池納入污水。如此循環(huán)往復(fù)。
　　 由于SBR廢水處理技術(shù)針對(duì)污水的水質(zhì)不同而選用的生物菌群不同，工藝要求也有所不同，因而要求的電氣控制系統(tǒng)應(yīng)具有參數(shù)可修正的功能，以滿足廢水處理要求。SBR廢水處理系統(tǒng)示意圖如圖1。
　　
　　
　　3 選用動(dòng)力設(shè)備要求
　　 再SBR廢水處理系統(tǒng)中所使用的動(dòng)力設(shè)備（水泵、羅茨風(fēng)機(jī)、電動(dòng)閥），均采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)應(yīng)選配Y型系列防水防潮型，電磁閥（220VAC）的選也應(yīng)符合防水要求。
　　
　　
　　
　　
　　 （4）電動(dòng)閥： 閥體D97A1X5—10ZB-125mm電動(dòng)裝置LQ20-l，380V／60W（三相），轉(zhuǎn)矩200N