基于PLC控制的污水处理系统的设计

贵州大学电气工程学院 刘 磊

0 引言

随着国家大力的提倡环保和大力支持污水处理事业污水处理市场进入了高速发展的时期，虽然尽管现在城市污水处理效率已经达到了百分之七十，但是农村污水处理效率依然低下，所以农村乡镇小型污水处理系统的推广和发展依然有着很大的空间。污水处理系统的设计介绍污水处理厂中污水控制系统的组成、运作、及如何使用PLC实现自控控制的功能，实现污水处理厂中污水处理设备的科学管理和减轻人们的工作劳动强度，大大提高污水处理的效率。

1 硬件电路的设计污水处理流程

1.1 设备的构成及作用

污水处理系统中需要用到9个电机，所有的电机都是三相交流电源式的电机，格栅除污机能够将较为大型的污水中的污染杂质清除在外，同时它在间歇式运行和一般式的运行中有着不同的工作状态，其中在一般连续式的进水中格栅除污机是每隔一段时间起动一次，只启动粗格栅机，因为在一般连续进水中耗电量较大所有为了经济的方面考虑只启动一台，在间歇式进水的条件下因为一般来说是对于排污准许条件较高的情况下进行的此时的格栅除污机子在进入集水池的过程中经过粗格栅和细格栅机子，对于污水中的较大的可见污染物和较小的可见污染物进行清除，由于是间歇式的进水方式所以在污水进入反应池之后粗格栅机和细格栅机都停止运行等到下一个进水的周期才能再一起的开启这样的起动方式也是最经济节约的方式。

电机采用的是Y系列的三相异步电动机，滗水器是重要的组成的部分它可以将上部的清水进行排出，排入清水池的内部同时又不会干扰反应池中下层部分的污泥，不会对于已经经过处理的污水进行二次的污染，滗水器的种类很多种对于SBR工艺流程来说采用机械式的滗水器可以大大的节省建造的成本经过计算和实验，采用熔体为2A到10A的熔体是最符合设计要求，断路器使用脱口电流为10A的断路器使得主电路能够在及时地与控制电路进行断开保证主电路与控制电路之间的安全。各电气的参数如表1所示。

1.2 熔断器和断路器的参数的设定

（1）断路器QF参数。短路器是用作供电系统的开关设备，其控制的主回路的负载为电感性的交流电动机，断路器的电流脱口数值按照电动电动机的启动电流1.8倍整流，因为SBR工艺中有一台3KW的电动机，启动的电流较大，其余的电动设备的启动电流较小，所以可以根据3KW电动机选择开关QF的脱扣电流I=1.8×6=10.4A.所以选用I=10.4A的断路器。

（2）熔断器FU熔断体的额定数值的计算。以曝气机为例，IFU≥2IN＝2×2.5A＝5A，所以需要选择额定数值为5A的熔断器，其余熔断器的额定电流也是按照这种方法进行计算，控制电路的熔断器额定电流选用2A。

表1 各电气的参数

2 污水处理的工艺流程

（1）进水阶段

运行周期从污水进入反应器的那一刻开始。进水的时间可以由人认为的设定取决于很多种的因素包括设备本身的特点和所处理的污水目标，进水阶段的主要作用在于确定反应器中的水力特征，如果进水的阶段较短，其特征就会像瞬时的工艺负荷，系统类似于多级串联构型的连续的污水处理工艺。在这种情况下，微生物刚刚开始就接触了高浓度的有机物和其他的成分。但是各个组分的浓度随着时间的变长而慢慢的降低。相反地，如果进水阶段的时间长，则瞬时的负荷就下了很多，系统的性能能够类似于完全混合式连续处理工艺。这就意味着微生物首先会接触到浓度比较低且相对稳定的污水。

（2）反应阶段

进水结束后，反应阶段是SBR工艺中最为重要的阶段。此时进水阀门关闭，空气阀门打开，同时潜水搅拌机和鼓风机开始运行，开始进行曝气。曝气的时长一般在7.5小时左右。实际上，这些反应其实是对微生物生长和基质的利用过程。

（3）沉淀阶段

在反应曝气时间到达后，潜水搅拌机和鼓风机停止运行，开始进入沉淀阶段，开始重力分离沉淀和水体。沉淀有两个作用沉淀出来的水要达到排放的要求和保留控制微生物控制SRT。

（4）排水阶段

SBR反应池中的水达到设定高度，经过沉淀后进入排水阶段，此滗水器启动，将上清的水缓缓地排出，当SBR反应池中的水到底设定的最低液位时，滗水器停止运行，同时排污泥泵在滗水器停止之后开始运行，将剩余的污泥排出。

3 PLC的接线及其硬件组态

3.1 PLC的IO口分配

西门子PLC有着很高的性价比在国际市场和国内的市场中占有很大的比例，并且PLC S7-300系列在我国的各个行业中有着非常多的使用，S7-300是属于模块化的PLC,它的各个部分都独立成块，这些模块都可以安装在机架上面，属于是中小型号的PLC，所以符合SBR污水处理系统中对于中小型化的要求，节省不必要的空间浪费。PLC的IO分配如图1所示。

图1 PLC的IO分配图

图2

图3

3.2 PLC的硬件组态

打开PLC Manager,创建一个新的项目，点击插入PLC300站点，入 PLC300站点，双击“硬件”图标进入硬件组态工具HW Con fig。首先选中目录表中的RACK-300加入硬件导轨的组态，之后在硬件目录中选中文件夹/SIMATIC 300/PS/中的PS 307 5A的模块把它加入1号槽中CPU选用硬件目录的CPU 313，4号槽和5号槽中选分别使用16点的DC 24V数字量和16点DC 24v的数字量输出。如图2所示。

4 软件设计

在主程序OB1程序中采用间歇式进水和一般连续进水的方式，如图3所示。

OB100程序的设计如图4所示。

图4

5 结束语

设计采用5种工作模式分别是，一般连续进水模式、间歇式单步进水模式、间歇式连续周期进水模式、间歇式单周期进水模式，用户可以再操纵按钮上根据实际的情况选择水处理的模式，使得SBR处理工 艺可以更好的运用在实际的污水处理中。

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