貴州大學(xué)電氣工程學(xué)院 劉 磊
隨著國家大力的提倡環(huán)保和大力支持污水處理事業(yè)污水處理市場進入了高速發(fā)展的時期,雖然盡管現(xiàn)在城市污水處理效率已經(jīng)達到了百分之七十,但是農(nóng)村污水處理效率依然低下,所以農(nóng)村鄉(xiāng)鎮(zhèn)小型污水處理系統(tǒng)的推廣和發(fā)展依然有著很大的空間。污水處理系統(tǒng)的設(shè)計介紹污水處理廠中污水控制系統(tǒng)的組成、運作、及如何使用PLC實現(xiàn)自控控制的功能,實現(xiàn)污水處理廠中污水處理設(shè)備的科學(xué)管理和減輕人們的工作勞動強度,大大提高污水處理的效率。
污水處理系統(tǒng)中需要用到9個電機,所有的電機都是三相交流電源式的電機,格柵除污機能夠?qū)⑤^為大型的污水中的污染雜質(zhì)清除在外,同時它在間歇式運行和一般式的運行中有著不同的工作狀態(tài),其中在一般連續(xù)式的進水中格柵除污機是每隔一段時間起動一次,只啟動粗格柵機,因為在一般連續(xù)進水中耗電量較大所有為了經(jīng)濟的方面考慮只啟動一臺,在間歇式進水的條件下因為一般來說是對于排污準許條件較高的情況下進行的此時的格柵除污機子在進入集水池的過程中經(jīng)過粗格柵和細格柵機子,對于污水中的較大的可見污染物和較小的可見污染物進行清除,由于是間歇式的進水方式所以在污水進入反應(yīng)池之后粗格柵機和細格柵機都停止運行等到下一個進水的周期才能再一起的開啟這樣的起動方式也是最經(jīng)濟節(jié)約的方式。
電機采用的是Y系列的三相異步電動機,潷水器是重要的組成的部分它可以將上部的清水進行排出,排入清水池的內(nèi)部同時又不會干擾反應(yīng)池中下層部分的污泥,不會對于已經(jīng)經(jīng)過處理的污水進行二次的污染,潷水器的種類很多種對于SBR工藝流程來說采用機械式的潷水器可以大大的節(jié)省建造的成本經(jīng)過計算和實驗,采用熔體為2A到10A的熔體是最符合設(shè)計要求,斷路器使用脫口電流為10A的斷路器使得主電路能夠在及時地與控制電路進行斷開保證主電路與控制電路之間的安全。各電氣的參數(shù)如表1所示。
(1)斷路器QF參數(shù)。短路器是用作供電系統(tǒng)的開關(guān)設(shè)備,其控制的主回路的負載為電感性的交流電動機,斷路器的電流脫口數(shù)值按照電動電動機的啟動電流1.8倍整流,因為SBR工藝中有一臺3KW的電動機,啟動的電流較大,其余的電動設(shè)備的啟動電流較小,所以可以根據(jù)3KW電動機選擇開關(guān)QF的脫扣電流I=1.8×6=10.4A.所以選用I=10.4A的斷路器。
(2)熔斷器FU熔斷體的額定數(shù)值的計算。以曝氣機為例,IFU≥2IN=2×2.5A=5A,所以需要選擇額定數(shù)值為5A的熔斷器,其余熔斷器的額定電流也是按照這種方法進行計算,控制電路的熔斷器額定電流選用2A。
表1 各電氣的參數(shù)
(1)進水階段
運行周期從污水進入反應(yīng)器的那一刻開始。進水的時間可以由人認為的設(shè)定取決于很多種的因素包括設(shè)備本身的特點和所處理的污水目標,進水階段的主要作用在于確定反應(yīng)器中的水力特征,如果進水的階段較短,其特征就會像瞬時的工藝負荷,系統(tǒng)類似于多級串聯(lián)構(gòu)型的連續(xù)的污水處理工藝。在這種情況下,微生物剛剛開始就接觸了高濃度的有機物和其他的成分。但是各個組分的濃度隨著時間的變長而慢慢的降低。相反地,如果進水階段的時間長,則瞬時的負荷就下了很多,系統(tǒng)的性能能夠類似于完全混合式連續(xù)處理工藝。這就意味著微生物首先會接觸到濃度比較低且相對穩(wěn)定的污水。
(2)反應(yīng)階段
進水結(jié)束后,反應(yīng)階段是SBR工藝中最為重要的階段。此時進水閥門關(guān)閉,空氣閥門打開,同時潛水攪拌機和鼓風(fēng)機開始運行,開始進行曝氣。曝氣的時長一般在7.5小時左右。實際上,這些反應(yīng)其實是對微生物生長和基質(zhì)的利用過程。
(3)沉淀階段
在反應(yīng)曝氣時間到達后,潛水攪拌機和鼓風(fēng)機停止運行,開始進入沉淀階段,開始重力分離沉淀和水體。沉淀有兩個作用沉淀出來的水要達到排放的要求和保留控制微生物控制SRT。
(4)排水階段
SBR反應(yīng)池中的水達到設(shè)定高度,經(jīng)過沉淀后進入排水階段,此潷水器啟動,將上清的水緩緩地排出,當SBR反應(yīng)池中的水到底設(shè)定的最低液位時,潷水器停止運行,同時排污泥泵在潷水器停止之后開始運行,將剩余的污泥排出。
西門子PLC有著很高的性價比在國際市場和國內(nèi)的市場中占有很大的比例,并且PLC S7-300系列在我國的各個行業(yè)中有著非常多的使用,S7-300是屬于模塊化的PLC,它的各個部分都獨立成塊,這些模塊都可以安裝在機架上面,屬于是中小型號的PLC,所以符合SBR污水處理系統(tǒng)中對于中小型化的要求,節(jié)省不必要的空間浪費。PLC的IO分配如圖1所示。
圖1 PLC的IO分配圖
圖2
圖3
打開PLC Manager,創(chuàng)建一個新的項目,點擊插入PLC300站點,入 PLC300站點,雙擊“硬件”圖標進入硬件組態(tài)工具HW Con fig。首先選中目錄表中的RACK-300加入硬件導(dǎo)軌的組態(tài),之后在硬件目錄中選中文件夾/SIMATIC 300/PS/中的PS 307 5A的模塊把它加入1號槽中CPU選用硬件目錄的CPU 313,4號槽和5號槽中選分別使用16點的DC 24V數(shù)字量和16點DC 24v的數(shù)字量輸出。如圖2所示。
在主程序OB1程序中采用間歇式進水和一般連續(xù)進水的方式,如圖3所示。
OB100程序的設(shè)計如圖4所示。
圖4
設(shè)計采用5種工作模式分別是,一般連續(xù)進水模式、間歇式單步進水模式、間歇式連續(xù)周期進水模式、間歇式單周期進水模式,用戶可以再操縱按鈕上根據(jù)實際的情況選擇水處理的模式,使得SBR處理工 藝可以更好的運用在實際的污水處理中。
[1]廖常初.S7-300/400 PLC應(yīng)用教程[M].北京∶機械工業(yè)出版社,2014.
[2]楊慶.序批式活性污泥法原理與應(yīng)用[M].北京∶科學(xué)出版社,2010.
[3]許曉峰.電機與拖動[M].北京∶高等教育出版社,2009.
[4]趙明.工廠電氣控制設(shè)備(第二版)[M].北京∶機械工業(yè)出版社,2014.
[5]鄧長輝.傳感器與檢測技術(shù)[M].青島∶大連理工大學(xué)出版社,2014.
[6]丁學(xué)文.電力拖動運動控制系統(tǒng)[M].北京∶機械工業(yè)出版社,2014.
[7]陳志強.污水生物處理新技術(shù)[M].哈爾濱∶哈工大出版社,2005.
[8]邱關(guān)源.電路原理[M].北京∶高等教育出版社,2012.
[9]胡壽松.自動控制原理(第六版)[M].北京∶科學(xué)出版社,2013.
[10]廖常初.跟我動手S7-300/400 PLC[M].北京∶機械工業(yè)出版社,2011.