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1、. .污水厂上位监控管理系统的设计摘 要随着我国经济的高速开展，环境保护已经是一个突出的需要重视的问题。污水处理在环境保护中又是一个最重要的环节。同时随着计算机技术和我国污水处理过程的迅速开展，对污水处理过程自动化程度要求不断提高，利用先进的控制技术和设备对污水处理过程进展监控是非常必要的。同时，由于污水过程的高度非线性、进水流量等参数随机变化很大以及生物传感器的缺乏，使一些重要变量例如生物需氧量和化学需氧量还没有成熟的经济的在线测量设备，这样对污水处理的过程控制进展研究就有着重要的意义。 本文介绍了我国污水处理厂自动化控制系统的研究现状与开展趋势，及污水处理工艺流程，结合国情和污水处理厂实际
2、，设计出污水处理自动化控制系统的总体构造。控制系统的设计分为两个局部：PLC程序的开发：确定了各个分系统控制要求，首先对各个分系统进展编程，再进展整体程序的调试。上位机监控软件组态的开发：按照污水处理流程开发了污水处理设备的监控画面，建立了设备操作、设备状态与水质参数的数据库及水质参数的实时曲线，实现了全厂生产报表的自动生成与打印功能。对每一个界面都有图形设计画面和运行画面，完全利用了组态的强大组态功能，更加便了对污水处理厂的监控。关键词： 污水处理； 组态； S7-300； ProfibusThe Design of puter Monitoring and Manager System i
3、n the Wastewater Treatment FactoryAbstractWith the high speed development of our country economy, the environmental protection is already an outstanding problem which needs more attention. Wastewater treatment is the most important link in the environmental protection. With the quick development of
4、the puter technique and the wastewater treatment in our country, the demand upon the automation of wastewater treatment is rising all the while. Making use of the advanced control technique and equipments to supervise and control wastewater treatment is very necessary. In the meantime, because of th
5、e strong nonlinear of wastewater treatment, the many varieties of random parameters as input flux and the lack of biologic sensor, there isnt mature and cheap online measurement. It is full of significance to the research of the sewage treatment.This essay introduces the current studying situation o
6、f the sewage treatment automates in China, the developing trend, and the main process flow of sewage treatment. According to the national conditions and sewage treatment factory reality, the essay put forward the designing of the main structure of the sewage automatic treatment system. The control s
7、ystem has two parts:PLC program：I defined the control request of each subsystem firstly，then I finished thedesign of the program，and debug the program of the whole system at lastThe development of puter monitoring software Kingview：I developed the supervisioninterface of wastewater treatment，and est
8、ablished the database of equipment operation，the stateofequipment running time and displayed the real-time curve ofwater qualitys parameterIt also can print the reports of the whole factoryEvery interface has a developed designing picture anda running pictureThrough the great configuration abilities
9、 of Kingview，supervise of wastewatertreatment factory is very convenientKey words: Wastewater treatment; Kingview; S7-300;Profibus目 录摘要IAbstractII第1章绪论- 8 -1.1课题研究的目的和意义- 1 -1.1.1课题背景- 1 -1.1.2研究的目的及意义- 2 -1.2污水处理自动化系统的现状- 3 -1.2.1污水处理自动化系统国开展现状- 3 -1.2.2监控系统总体构造- 5 -1.2.3污水处理自动化系统开展趋势- 6 -1.3本文主要工作
10、- 7 -第2章污水处理工艺案设计- 8 -2.1污水来源- 8 -2.2污水处理工艺- 8 -2.2.1污水处理工艺- 8 -2.2.2活性污泥法处理工艺- 10 -2.2.微生物在污水处理系统中的应用- 11 -第3章污水处理自动控制系统的设计- 13 -3.1现场总线- 13 -3.2PROFIBUS现场总线介绍- 14 -3.3 污水处理自动控制系统设计- 16 -3.4污水处理自动控制过程- 18 -3.5 PLC局部设计- 19 -第4章上位机监控软件的设计- 25 -4.1组态软件在污水处理中的应用- 25 -4.2上位机监控软件设计要求- 25 -4.3组态软件功能描述- 26
11、 -4.4组态软件的数据流- 27 -4.5具体监控过程的设计- 27 -总结- 31 -参考文献- 32 -致- 34 -附录- 35 -. .word.zl. .第1章绪论1.1课题研究的目的和意义1.1.1课题背景水是一切生物必不可少的资源之一。虽然我国水资源总量达年径流居全球第六位。但人均仅为,只有全球平均值的四分之一，属于水资源短缺的。中国北和西部局部地区已处于国际公认的极度缺水程度。特别是20世纪50年代以后，全球人口急剧增长，工业开展迅速。一面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一面，日益重的水污染蚕食大量可供利用的水资源。全球水资源状况迅速恶化，“水危机日趋重。随着我国社会
12、和经济的高速开展，环境的污染程度也在不断加大。环境问题日益突出，城市污水排放量逐年增加。截止到2021年，我国每年工业废水和城市 污水合计排放量约达600亿，使得大局部河流湖泊受到不同程度的污染。长期饮用受到污染的水已造成肿瘤、癌症等疾病发生率的增加。河流断流、地面沉降、湖泊和湿地减少等问题造成水生态重失衡。水环境问题已成为制约经济开展、影响社会稳定、危及人体安康的重要因素。近年来，和地政府非常重视污水处理事业，正以前所未有的速度推进城市污水处理工程的建立。根据“十一五方案和建立部城市污水处理规划要求，到2021年，要新建城市污水处理厂1 000余座，城市污水处理率不低于，污水厂的投资将达1
13、800亿元，届时，我国城市污水处理厂设计规模将超过9000万。污水处理厂进水水质日益复杂多变，而处理后的排水要求和标准却日益提高，管理目标也日益格，要将污水处理过程进展的有条不絮，要在多变的外部环境下始终保持污水处理系统的良好性能，单纯通过人工的经历控制是难以到达的，也是缺乏经济效益的。尤其是在大量新建的大型污水处理厂，由于缺乏经历丰富的运行管理人员，全厂的管理控制更加困难。通过自动控制系统在一定程度上代替人的作用是具有效益和效果的法，这在国外的多工程实践中已经得到证实。 随着电子技术的飞速开展，越来越多的网络技术、工业计算机技术、PLC控制技术、仪表技术、显示技术设备被用于污水处理厂的自动控
14、制设计中，更多的研究者开场致力于污水厂自动控制的设计和应用。但是在我国大局部污水处理厂的自动控制应用面仍存在着很多问题，例如自动控制水平低下、传感器技术开展滞后、缺乏工程经历的平台等。正是缺乏自动控制系统的设计或案的选择，使得自动控制设计在理论转向实际应用的过程中受到了阻碍。1.1.2研究的目的及意义本课题的目的是根据我国污水处理厂的实际运行情况，充分利用各种最新的工业计算机网络技术、PLC集散控制技术、现场总线技术、在线检测仪器仪表技术、模糊算法等，设计一套先进稳定的污水处理自动控制系统。要求该系统适合我国国情，既能满足工艺特殊要求又具有广泛可移植性，从而满足市场要求，保证污水厂生产设备的平
15、安稳定运行于维护，保证水厂的各项排水指标合格。因此，本课题的研究是非常必要的，具有以下现实意义：1污水处理过程工艺复杂，具有连续生产、参数检测困难、干扰多等特点，污水处理自动控制系统，可以根据“水处理的工艺要求，实现污水处理设备的自动控制。通过自动控制系统可以实现水处理设备按照预先设定的工艺要求进展运行，同时可以在线监视设备的运行状况以及在线采集水处理的参数。自动控制系统可以减少能耗，最大限度地提高污水处理厂运行的可靠性。除此之外，还可以提高出水水质、降低工人劳动强度到达显著提高经济效益的目的。2各种新技术的应用，对提高我国污水处理自控的整体水平具有很大的借鉴意义。如采用PLC集散控制系统，具
16、有集中监控、分散控制、操作便的特点。利用现场总线技术，改良控制系统的构造，提高其性能和通用性。现场总线系统的开放性、互可操作性与互用性、智能化以及对现场环境的适应，使得现场总线系统构造简化，使控制系统从设计、安装、投运到正常生产运行及其检修维护，都表达出优越性。3设计自动控制系统的现实意义，根据国外的污水处理经历，自动控制在污水处理厂稳定优化运行中的作用日益显著。因此，在我国污水厂中建立或完善污水处理自动控制系统势在必行，这就迫切需要针对我国污水厂的实际情况，设计自动控制的解决案。污水处理过程是非线性、大时变、大滞后、干扰重的复杂系统，设计一套行之有效的污水处理厂自动控制系统，不仅具有重要的现
17、实意义，而且具有重要的理论意义和推广价值。1.2污水处理自动化系统的现状1.2.1污水处理自动化系统国开展现状按照“十一五规划的要求，2021年全国城市的污水处理率不低于，每年用于水污染防治投资将超过400亿元以上。正是看到存在如此大的市场时机，国外水务企业如伊士里昂水务集团、泰晤士水务公司、美国莱姆纳公司等纷纷进入我国市场，它们为我国污水处理厂成功的运用自动化技术提供了例。自动化系统在污水处理过程中所发挥的重要作用已逐渐被认识，并受到普遍重视。 面对巨大的市场需求，势必要研究和开发出具有自主知识产权的自动化系统及配套设备。但是由于技术或本钱的原因，近期进口的硬件仍将占据国主导市场，因而，立足
18、实际，只能在软件面做出适合我国国情并满足污水处理工艺特性要求的系统设计，形成具有良好性价比、可靠实用的专用成套设备的生产能力。目前，国污水处理的控制水平根本分为三个大的档次。手动操作：采用常规分散仪表对污水处理过程中的液位、流量、温度、浊度、pH值，溶解氧浓度(DO)、生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、污泥浓度(MLSS)等性能指标进展离线或在线采集，根据数据得出控制要求，操作员在现场控制主要设备，如阀门的开闭，电机的启停，鼓风量的调节等等，在这种控制式下，控制完伞由工人在现场操作，工艺参数得不到可靠保证，污水处理后出水质量难以保证，稳定性差，工人操作劳动强度大，主要设备和装置不能工
19、作在最正确状态。这种控制式由于投资少，主要在一些小型污水处理场合应用。半自动控制：通过数据采集器等手段采集局部过程量送入控制室，一般在控制室设有工艺模拟显示屏或上位机，在模拟屏或上位机上显示液位、流量、温度、浊度、pH值、溶解氧浓度(DO)、生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、污泥浓度(MLSS)等过程参数，和电机、阀门运行状态，对生产过程进展监控，上位机操作人员可以在模拟屏或操作台上遥控局部设备的启停，而某些设备控制就需要联系现场操作人员，由现场操作人员手工控制，生产巾的数据需要人工记录。这种控制式，需要人工的频繁介入，中间存在人为联络的延迟，使出水质量会有较大的波动，工人的劳动强度
20、也较大，国小型污水处理较多采用。全自动控制：采用计算机控制技术与多层次的网络构造对污水处理全程生产工序进展无人值守的伞自动控制。生产过程控制巾的各种信号通过相应变送器送入下位机，一般下位机采用可靠的PLC作为控制单元，运行先进的控制算法，实现现场设备的实时控制。作为上位机的工业控制计算机采用TCPIP协议和标准数据库，挂在以太网上，实现信息的集成管理和远程控制。上、下位机之间通过网络传送采集参数和远程控制参数。这种控制式是自控技术的开展向，国外的大型污水处理厂都在使用。近年来国引进国外先进技术应用于污水厂的自动控制系统，已广泛采用集散式监控系统，应用了自动化程度较高的检测仪表，各种新工艺、新设
21、备也层出不穷并得到应用，取得了较好的效果。但仍然存在很多问题，综合来看，我国城市污水处理厂自动控制系统存在以下特点和缺乏：1各种类型、不同等级的控制系统和控制式并存。兴旺地区的大局部新建污水厂开场采用计算机集散式控制系统，但在大量现有和改造的污水厂中控制系统仍然延续着巡检和人工式。2各种新的污水处理工艺不断出现，各种控制理论开场得到广泛应用，单元控制系统(如混凝剂投加控制、生物滤池控制、曝气控制等)已经逐渐开场采用自动控制式。3污水处理厂控制系统的监控和通讯功能在硬件和软件开发利用面存在极大缺乏，阻碍了处理过程的高效、经济运行。而且多控制系统的设计和实际工艺不相符，软件汉化比较差，给系统正常运
22、行造成了困难。4污水处理自动控制系统中所采用的一些自动化检测设备、仪表、阀门的功能和精度目前还不够完善，在实际应用中达不到预期的效果，误差很大，因此，如果单纯依靠这些检测设备来判断污水处理情况并实施自动控制，往往很难到达处理水质达标排放和节约能源的目的。5污水水质的检测与控制存在滞后问题，例如根据好氧池中的DO来控制鼓风机的曝气风量，由于生化处理系统本身是出于动态平衡当中的，操作人员通过在线实时监测发现DO偏低或偏高，并通过调节鼓风机叶轮转速或者鼓风机数量来增加或减少曝气量，在此过程中，DO值检测与鼓风机风量调节之间的滞后可能会导致鼓风机无法准确的根据好氧池中实际溶解氧的浓度来提供曝气量，难以
23、真正到达节能的目的。6仪器设备维护难度大。例如pH计、污泥浓度计、泥位计等仪器均有格的使用维护要求，包括接触探头的定期清洗、标定，设备损耗维修等，并且现阶段我国污水处理厂大都采用进口设备仪表，价格昂贵，这也在一定程度上增加了污水处理厂的投资费用。7国产自控系统、仪表、设备的质量、成套和系列化急需进一步提高，特别是国一些复杂高效新工艺的出现，对相应的自动控制设备提出了更高的要求。1.2.2监控系统总体构造从监控系统的总体构造来讲，目前国污水厂的计算机监控系统通常采用以下几种常用形式：1SCADA系统SCADA(Supervisory Control AndData Acquistition)系统
24、，即监视控制与数据采集系统，是以计算机为根底的生产过程控制与调度自动化系统，它可以对现场的运行设备进展监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。由一个主控(MTU)和假设干远程终端站(RTU)组成，MTU与RTU之间用物理链路层或数据链路层联系。系统联网通讯功能较强，可实现连续及顺序控制，侧重于监测和少量控制，适用于被测点地域分布较广的场合。但是系统实时性较差，无法实现大规模和复杂的控制功能。2DCS系统DCS(Distributed Control System)集散控制系统，又名分布式计算机控制系统，是由计算机技术、信号处理技术、测量控制技术、通讯网络
25、技术、CRT技术、图形显示技术及人机接口技术相互渗透开展而产生的。由计算机和现场终端连接组成。通过网络将现场控制站、检测站和操作管理站、控制管理站及工程师站联接起来，共同完成分散控制和集中操作、管理的综合监控系统。它适用于各种生产过程，侧重于连续性生产过程控制。能提高生产自动化水平和管理水平。该系统的特点是：1采用分级分布式控制。系统按不同功能组成分级分布子系统，各子系统执行自己的控制程序，处理现场输入输出信息，减少了对系统的信息传输量，使系统应用程序较为简单。2在物理上实现了真正的分散控制，使系统的危险性分散，可靠性提高。3有较好的扩展能力。借助网络技术，可以完成纵向和横向通讯以及高层的管理
26、机通讯，系统扩展便。4系统软、硬件资源丰富，可适应各种特殊要求。5实时性好、响应时间快。6应用软件的编程工作量大，对开发和维护人员要求高，开发期较长。3PC+PLC系统PC+PLC系统由高性能个人计算机(PC)和可编程控制器(PLC)组成。中控室设置PC组成的操作监控站和工程师监控站，通过网络联结PLC组成的多个分控站，实时多任务集散型(集中管理、分散控制)网络控制系统，数据处理能力强，能对生产过程进展实时监控，对生产数据自动进展统计处理。系统稳定性能好，开发、维护、操作简便。开发便，应用也非常灵活。该系统的特点是：1可实现分级分布式控制，可实现“集中管理、分散控制，大大提高了系统的平安性。2
27、可靠性高、组网便。硬件系统配置简洁，很容易在网络中增减PLC来实扩展网络的目的。3编程便、开发期短、维护简易。4系统配置和调整非常便。5与工业现场信号直接相连，易于实现机电一体化。4工业现场总线控制系统现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)是由DCS与PLC开展而来的，是基于现场总线的自动控制系统，即以现场总线作为工厂底层网络，通过网络集成而构成的自动控制系统网络，按照公开、规的通讯协议在智能设备之间、智能设备与远程计算机之间实现数据传输和信息交换，从而实现控制与管理一体化的综合自动控制系统。当前国际上具有代表性的现场总线技术与产品是EIARS一485总线、P
28、ROFIBUS，CANBUS与LONWORKS等。FCS系统以分散的虚拟控制站代替集中的控制站，其根底是数字智能现场装置。FCS系统执行的是自动控制装置与现场装置之间的双向数字通信现场总线信号制。该系统的优点是：1软、硬件资源丰富，工控机由于与PC兼容，可借助PC机丰富的软、硬件资源。2响应时间较快，实时性较好。3不同厂家产品可以互联，组成复杂网络。4在国际标准化组织存在着不同派别及企业的竞争优势。工业自动化系统的完全数字化、并进一步采用某种标准，是实施现场总线技术的根底。以上网种系统各有优缺点，后三种在目前的工业中获得了较多的运用。1.2.3污水处理自动化系统开展趋势从我国目前运行的大多数污
29、水厂来看，由上位机和现场PLC控制单元组成的、两个层次的集散式监控系统具有很好的适应性，为国污水处理自动化系统应用的主要形式。但未来污水处理厂自动化控制系统开展的主要趋势仍是以中央控制室、实时控制层、现场层三个层次的控制系统。设计和开发适合我国国情的大中型城市污水处理厂自动控制系统，在吸收国外先进经历和充分了解工艺过程的根底上，研制并开发出性价比较高的国产污水处理厂自动控制系统是十分必要的。 从国污水处理自动化系统的开展来看，在设计中应重视以下问题：1控制系统的设计应该依据污水厂的规模、工艺复杂程度合理地选择控制系统。使自控水平、设备水平与工艺水平相适应，控制系统构造要力求简明，防止复杂的控制
30、模式造成系统可靠性下降的问题。针对污水处理工艺特点，研究优化控制机理，开发与主导工艺相适应的污水处理厂集散式自动化控制系统。2污水处理工艺开展很快，一些复杂高效工艺的出现，使自控系统从固定程序向智能化开展。特别是一些重要的工艺环节如絮凝加药、泵站调度、鼓风机曝气量控制、二次生化处理等采用先进的检测仪器和智能化的控制式，不仅可以提高处理效果，而且可以获得明显的经济效益，对污水厂的经济运行意义重大。因此，在自控系统设计时，应积极地引入新的控制法和控制设备。3应在设计过程中考虑合理地平衡进口设备和国产配套设备的比例。坦白地讲，国产自控设备在目前很难得到广泛应用，进口设备将占主导地位。但自控系统、仪表
31、、执行设备的国产化和系列化将迅猛开展，而且一些进口设备在软、硬件上出现问题造成系统无法运行的情况也时有发生，特别是备品、备件和软件接口问题困扰着不少污水处理厂，因此应在系统设计时重点开发国产软、硬件设备，开发在线式连续测量的COD仪、TOC仪、氨氮仪、污泥浓度仪、沼气流量计，改善溶解氧仪、pH仪、水位计在污水环境中的运行性能。1.3本文主要工作 本课题中我对污水处理过程控制系统的上位机的组态局部、下位机控制局部进展了设计，根据污水处理流程和污水厂的具体要求，完成了系统的硬件设计，软件设计，现场安装和调试工作。 第1章是综述，分析了国污水处理厂自动化系统的现状和开展趋势。第2章对工业污水处理流程
32、的整个工艺流程进展详尽的介绍和分析。第3章和第4章设计了污水处理控制系统。根据污水厂的要求，制定了工艺上可行的整体控制案，以寻求最大程度上实现全部工艺的自动化。根据工艺要求对西门子PLC和组态进展了编程，以实现现场仪表的控制功能和组态的监视管理功能。第5章是总结。第2章污水处理工艺案设计2.1污水来源本系统设计面向的对象主要为城市工业及生活污水。其中工业废水约为，生活废水约为。由于废水的有机物污染物浓度较高，可生化性较好，适合于进展生物降解。废水的排放不均匀，水质、水量的波动较大，处理系统要有一定的可调性和抗冲击负荷的能力。目前来看，以控制富营养化为目的的氮、磷脱除已成为城市污水处理的主要目标
33、。因此，处理系统要有较好的脱氮除磷能力，以确保在去除有机物的同时去除氮磷污染。在污水处理系统设计的过程中，考虑到污水处理厂的实际情况，污水处理系统应朝着最小的COD氧化、最低的释放、最少的剩余污泥产量以及实现磷回收和处理水回用等向努力。2.2污水处理工艺2.2.1污水处理工艺近年来在城市污水处理的工艺中，比较流行的污水处理工艺有很多种，如AB法、氧化沟法、生物膜法、卡塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、一体化氧化沟、A/O工艺、A/A/O工艺、生物曝气过滤、UNITANK的工艺、SBR法等SBR法经过不断演变和改良，又产生或同期开展为和，各种工艺都有其各自的特点。因此一个污水处理厂的工艺选择应根据污水量
34、、污水水质和排放标准，在考虑经济条件和管理水平的前提下，选用平安可靠、技术先进、节能、运行费用低、投资省、操作管理便的成熟工艺。本系统的设计主要是为了处理城市污水，处理后的废水要求到达综合排放二级标准，同时对产生的污泥进展相应的处理，以免造成二次环境污染。城市污水主要含有悬浮固体、微生物和有机物等，污染物浓度相对较低。所以污水处理工艺采用活性污泥法，具体处理工艺为生物处理池、普曝法氧化沟法。该法具有投资少的特点。其工艺流程如图1所示。该污水处理系统可以划分为如下几个子系统：机械处理局部，生化处理局部，污泥处理局部。其中机械处理局部有粗细格栅、污水提升泵、曝气沉砂池，生化处理局部有氧化沟、生物处
35、理池，污泥处理局部有污泥浓缩机房、污泥泵房、污泥脱水机房。下面介绍工艺流程中各局部的作用。1.粗细格栅及提升泵格栅是由一组平行的钢制栅条组成，设在水泵前的格栅为粗格栅，设在构筑物前的格栅为细格栅。粗格栅的目的是截流污水中较大的飘浮物和悬浮物，防止污水提升泵的阻塞，减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。细格栅进一步去除污水中的细小悬浮物及细小纤维，降低生物处理负荷。污水通过粗格栅进入提升泵房，由提升泵提升污水，经过细格栅到达最高点，满足后续处理设施的水力要求。图2-1 污水处理工艺流程图2.曝气沉砂池本污水处理厂采用钟式旋流沉砂池，其主要作用是去除砂和其他较重物质，主要是惰性无机物和有机
36、物。同时还能使有机颗粒和无机颗粒分开，保护后续设备平安稳定运行，便于后续处理。3.氧化沟污水在氧化沟中经过鼓风机调节曝气，使得污水得到缺氧、氧化、硝化、反硝化等反响，在该过程中完成BOD(生物耗氧量)、COD(化学耗氧量)的去除及污水除磷脱氮的功能，并为下一步水的沉淀作好准备，经过氧化沟处理的水流入二沉池，参加、或使得水中的得以沉淀，充分沉淀后，清水最后经二氧化氯消毒后排出。主要由氧化沟沟体、曝气设备、进出口设施及浊度仪、溶氧仪和液位计等等。4.配水井：收集污水，减少流量变化给处理系统带来较大的冲击，并向下污水处理构筑物配送污水。5.生物处理池利用微生物的降解作用降解废水中的有机物。其作用机理
37、是在基质浓度高时菌胶团的基质利用速率要高于丝状菌，利用基质推动力选择性的培养菌胶团细菌而限制丝状菌的增长 ，通过选择器对微生物进展选择性培养以防止污泥膨胀的发生，提高各污染物的去除率。在生物选择池中，将配水井配送过来的污水与回流泵房按照1:1的回流比回流的活性污泥进展混合，对污水进展预反响，利用高有机负荷选菌种抑制丝状菌的增长。6.污泥脱水机房和污泥浓缩机房其主要作用是对污泥进展处理，包括对污泥的初步减容、将污泥中的有机物分解和脱水(减少污泥量)直至形成干饼运走。具体是将从沉淀池出来的剩余污泥水通过剩余污泥泵打进污泥缓冲池，再由污泥浓缩机浓缩，浓缩后的泥浆进入污泥脱水机房进展脱水处理，随后加药
38、固化，最终经压滤机变成固态污泥运走。2.2.2活性污泥法处理工艺长期以来，城市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。该法主要由曝气池、沉淀池、污泥固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人曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反响器，通过曝气设备充入空气。空气中的氧溶入混合液，产生好氧代反响，且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态。这洋，废水中的有机物、氧气同微生物能充分接触反响。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别离，流出沉淀池的就是净化水。沉淀池中的污泥大局部回流，称为回流污泥。回流污泥的目的是使曝
39、气池保持一定的悬浮固体浓度，也就是保持一定的微生物浓度。曝气池中的生化反响引起微生物的增殖，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，这局部污泥叫剩余污泥。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别离出来，得到澄清的出水。活性污泥法有很多种，如普通活性污泥法，完全混合活性污泥法，AB两段活性污泥法，厌氧-好氧活性污泥法生物除磷，缺氧-好氧活性污泥法生物脱氮，序批式活性污泥法SBR,CAST,CASS,UNITANK，氧化沟活性污泥法等。自1914年英国曼彻斯特建成首家活性污泥处理试验场以来，活性污泥法已经有90多年的历史
40、。人们对活性污泥法的净化机理、反响规律、运行管理进展了深入的研究。活性污泥法是根据絮凝动力学和生物吸附理论提出的“絮凝吸附沉淀活化城市污水强化一级处理工艺。该工艺对污染物去除的强化作用主要包括污泥的絮凝、吸附和生物代三种，以前两者的作用为主。该工艺的特点是未经沉淀的生活污水原水与生物污泥同时进入混合反响器絮凝吸附池，两者在机械搅拌作用下充分混合，经混合絮凝吸附反响后，大量污染物质被絮凝吸附进入污泥絮体，出水进入沉淀池，实现固液别离，而沉淀池出水就是最终出水。为了恢复沉淀池饱和污泥的生物絮凝吸附活性，将沉淀污泥短时间曝气活化，以局部降解吸附的有机物，产生适量的微生物絮凝物质，改善污泥的沉降性能，
41、同时保持污泥的好氧状态，防止变黑、发臭。此过程在污泥活化池里进展，能耗远低于二级生物氧化反响。该工艺是适用于环境状况亟待改善而经济欠兴旺地区的一种实用技术。2.2.微生物在污水处理系统中的应用在我们生存的环境中，微生物无时不在，无处不有。虽然它会带给我们巨大的灾难，但其中有些也是我们忠诚的卫士。随着人类自身的开展，我们对它的认识也愈加科学化。在水污染日益重的今天，人们日益认识到微生物是我们净化自身生存空间的重要武器，尤其是在污水处理系统中，构建的基因工程菌将发挥出它巨大的潜力。因为污水的组成及其复杂，仅靠传统的物理和化学法处理通常很难到达好的效果，而且本钱很高、易造成二次污染。而生物法是利用微
42、生物的吸附、生物降解，同化水中的有机物和某些无机物，到达净化污水的目的，它具有运行费用低且环保、效率高、污泥相对易处理等特点。1传统的生物脱氮除磷法中的微生物群落活性污泥法的污水处理工艺和技术被世界各国广泛采用，并且相关的技术研究不断有新的成果报道。然而，活性污泥中所含的微生物群落才是降解氮、磷等有机物的关键因子，是活性污泥法的核心。活性污泥的微生物群落主要含有：假单胞菌属、莫拉菌属、肠杆菌科细菌、气单胞菌属、不动杆菌属、链球菌属、肠球菌属、葡萄球菌属、微球菌属，其中前5类菌属占细菌总数的791，不仅如此，它们还有自身的构造和时空的变化。2人工湿地系统中的微生物群落人工湿地系统净化污水技术是一
43、种生态工程或生物生态法，它抑制了化学法净化污水易造成二次污染、物理法净化污水治标不治本的缺点。在指导思想上是依水体自然净化能力恢复水体本来面貌，强调人与自然和谐相处，融合了自然净化和生物膜法优点。人工湿地的微生物，如细菌、真菌、放线菌极为丰富，为污水处理系统提供了大量有机污染物分解者，在系统的运行过程中细菌和真菌的生命活动均很旺盛，所以它又很高的净化效率。3在污水生物降解中的有效微生物群落(EM)EM(Effective microorganisms)是一种新型复合微生物活性菌剂。它由光合菌类、醋酸杆菌类、放线菌类、乳酸菌类、酵母菌类等五大菌群10个属125种微生物组成。通过发酵工艺将上述好气
44、性微生物和嫌气性微生物按一定的比例加以混合，通过相互共生、增殖关系形成一个成分复杂、构造稳定、功能广泛的具有多种多样细菌的微生物群落。4污水生物处理系统种的光合细菌光合细菌能利用光能进展光合作用而生长发育，并且分布极广，几乎在所有光能可利用的地均可发现。光合细菌属自养微生物，在无氧条件下利用简单有机物进展光合作用，在黑暗厌氧条件下进展发酵作用，在黑暗中微量好氧和好氧的条件下进展氧化代。这使光合细菌的生物特性在污水处理面具有巨大潜力。第3章 污水处理自动控制系统的设计 上文介绍了污水处理具体的工艺流程，根据东北地区城市污水的特点以及污水厂自身的实际情况，综合考虑，设计了污水处理的工艺案。下面根据
45、污水处理的工艺案，进展污水处理自动控制系统的设计。污水自动系统的设计主要有污水处理通信网络的设计，PLC控制程序的设计和上位机监控系统的设计。3.1现场总线现场总线是一种连接智能现场设备和自动化系统的全数字化、双向传输、多分支构造的串行通信网络。国际电工委员会IEC61158标准将其定义为“安装在制造和过程区域的现场装置与控制室的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线。其中，“生产过程包括断续生产过程和连续生产过程两类。或者，现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。现场总线也可以叫做
46、通用现场通信系统。信息传输的围已远远超出了4-20mA传统信号的限制，分布式智能系统需要用面向用户或应用的式确定设备间的通信。它必须满足现代工业过程测量和控制系统的全部要求，即具有高度的灵活性与适用性。现场总线的核心是总线协议。总线协议技术是系统的，应用于不同的领域之中，每一类总线都有最适用的领域。对于各类总线而言，其核心是各类“总线协议，而这些协议的本质就是标准。各种总线，不管其应用于什么领域，每个总线协议都有一套软件、硬件的支撑，能够形成系统，形成产品。因此，一种总线，只要其总线协议一经确立，相关的关键技术与有关的设备也就被确定了。 随着制造业自动化和过程自动化中分散化构造的迅速增长，现场总线的应用日益广泛，现场总线实现了数字和模拟输入/输出模块、智能信号装置和过程调节装置与可编程逻辑控制器PLC和PC之间的数据传输，把I/O通道分散到实际需要的现场设备附近，从而使整个系统的工程费用、装配费用、硬件本钱减少到最少。现场总线应用在生产现场，实现微机化测量设备之间的双向串行多节点数字通信，适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化向的开展。标准化的现场总线具有“开放的通信接口、“透明的通信协议，允用户选用不同制造商生产的分散I/O装置和现场设备。现场总线PROFIBUS满足了生产过程现场级数据可存取性