摘要
隨著城市化的快速發(fā)展粪牲，環(huán)境問題突出爸黄。廢水是破壞環(huán)境的重要因素，解決污水處理具有很高的社會價值及環(huán)境保護(hù)作用擎鸠。目前摆屯，我國的自動污水處理控制系統(tǒng)相對落后，污水廠在設(shè)計上電氣設(shè)備參數(shù)設(shè)置上趨于保守糠亩，導(dǎo)致了污水廠無效能耗大，運行成本高准验，給地方政府造成了較大的財政壓力赎线。本文將討論如何建立一個有效優(yōu)化的污水廠自動控制系統(tǒng)，及污水廠負(fù)荷計算的優(yōu)化的相關(guān)問題糊饱。
本文主要研究了以下內(nèi)容：
(1)本文在城鎮(zhèn)污水處理廠處理工藝構(gòu)成的基礎(chǔ)上垂寥，簡要介紹了污水處理的方法及流程，并對整個污水處理過程中所使用的設(shè)備功能展開分析另锋，依照實際的污水處理工藝滞项，詳細(xì)分析了污水處理控制系統(tǒng)的功能設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)分析。以此為基礎(chǔ)對整個污水處理廠控制系統(tǒng)的總體架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計夭坪。
(2)在城鎮(zhèn)污水處理工藝流程及電氣自動化控制系統(tǒng)性能要求的基礎(chǔ)上文判，采用優(yōu)化節(jié)能技術(shù)對城鎮(zhèn)污水處理廠自動控制系統(tǒng)中的用電負(fù)荷設(shè)備、配電系統(tǒng)室梅、照明設(shè)備及無功功率補償設(shè)備等展開設(shè)計戏仓。并計算城鎮(zhèn)污水處理廠變壓器疚宇、以及各處理設(shè)備的電氣負(fù)荷參數(shù)，進(jìn)行優(yōu)化赏殃。
(3)依照實際的城鎮(zhèn)污水處理廠工藝需求敷待，謹(jǐn)遵經(jīng)濟性、可靠性的原則對電氣自動控制系統(tǒng)的硬件進(jìn)行設(shè)計仁热，主要包括各儀器設(shè)備的選型榜揖、PLC系統(tǒng)的選擇以及其他相關(guān)工藝設(shè)備的選擇等，根據(jù)實際參數(shù)變動情況抗蠢，最終實現(xiàn)對各設(shè)備的自動控制举哟。
(4)在遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上對遠(yuǎn)程操作、報警物蝙、打印等功能進(jìn)行設(shè)計炎滞，并通過組態(tài)軟件實現(xiàn)控制系統(tǒng)在生化處理階段、污泥處理階段等各階段的自動控制诬乞。利用與各個PLC基站之間建立的通信連接册赛，實現(xiàn)在監(jiān)控系統(tǒng)上對各個污水處理階段的操作控制、數(shù)據(jù)采集控制及遠(yuǎn)程監(jiān)控震嫉。本文主要涉及PLC技術(shù)森瘪、自動控制技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)和電氣技術(shù)票堵，工作量主要在于對電氣自控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計扼睬、電氣設(shè)計及符合計算、PLC控制監(jiān)控程序設(shè)計等悴势。
關(guān)鍵詞：城鎮(zhèn)污水處理窗宇；負(fù)荷計算；電氣自動系統(tǒng)特纤；優(yōu)化設(shè)計
With the rapid development of urbanization, environmental problems are prominent. Waste water is an important factor to destroy the environment. It has high social value and environmental protection function to solve the problem of waste water treatment. At present, China's automatic sewage treatment control system is relatively backward, and the design of electric equipment parameters of sewage plant tends to be conservative, which leads to the waste water plant's inefficient energy consumption and high operation cost, and causes a greater financial pressure on the local government.?This paper will discuss how to establish an effective and optimized automatic control system of sewage plant and the related problems of load calculation optimization of sewage plant.
This paper mainly studies the following contents:
(1) Based on the composition of the treatment process of the urban sewage treatment plant, this article briefly introduces the method and process of sewage treatment, and analyzes the functions of the equipment used in the entire sewage treatment process. According to the actual sewage treatment process, it analyzes in detail The functional design and key technology analysis of the sewage treatment control system were presented. Based on this, the overall architecture of the entire sewage treatment plant control system is designed.
(2) On the basis of the urban sewage treatment process flow and the performance requirements of the electrical automation control system, the energy-saving load equipment, power distribution system, lighting equipment and reactive power compensation in the automatic control system of the urban sewage treatment plant are optimized using energy-saving technologies. Equipment and other design. And calculate the electrical load parameters of transformers and treatment equipment of urban sewage treatment plants for optimization.
(3) Design the hardware of the electrical automatic control system in accordance with the actual technological requirements of urban sewage treatment plants and in accordance with the principles of economics and reliability, including the selection of various instruments and equipment, the selection of PLC systems, and other related process equipment At the same time. According to the actual parameter changes, the automatic control of each device is finally realized.
(4) On the basis of the remote control system, the remote operation, alarm, printing and other functions are designed, and the automatic control of the control system in the biochemical treatment stage and sludge treatment stage is realized through the configuration software. Utilize the communication connection established with each PLC base station to realize the operation control, data acquisition control and remote monitoring of each sewage treatment stage on the monitoring system. This article mainly involves PLC technology, automatic control technology, monitoring technology and electrical technology. The workload mainly lies in the design of the overall structure of the electrical automatic control system, electrical design and compliance calculation, and PLC control monitoring program design.
Key Word：Urban Sewage Treatment：Load calculation军俊；Electrical Automation System；optimal design
城鎮(zhèn)污水處理廠電氣負(fù)荷計算及自控系統(tǒng)設(shè)計
目??錄
1.1.2 我國城鎮(zhèn)污水處理現(xiàn)狀 1
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 3
1.3.3 城鎮(zhèn)污水處理廠電氣自控系統(tǒng)發(fā)展趨勢 5
2 城鎮(zhèn)污水處理廠處理工藝及設(shè)備分析 7
2.2城鎮(zhèn)污水處理廠處理設(shè)備分析 11
2.3城鎮(zhèn)污水處理廠電氣系統(tǒng)的負(fù)荷分析 12
2.3.1污水處理廠電氣系統(tǒng)設(shè)計范圍及電源分析 12
2.3.2污水處理廠電氣系統(tǒng)負(fù)荷計算設(shè)計 13
3 城鎮(zhèn)污水處理廠電氣自控系統(tǒng)總體方案 27
3.1污水處理廠電氣自控系統(tǒng)的設(shè)計原則 27
3.2城鎮(zhèn)污水處理廠電氣自控系統(tǒng)的硬件設(shè)計 27
3.2.2健康城污水廠PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 30
3.3城鎮(zhèn)污水處理廠電氣自控系統(tǒng)的軟件設(shè)計 46
3.3.3系統(tǒng)監(jiān)控界面設(shè)計 47
致謝 59
[if !supportLists]1.1?[endif]選題背景
[if !supportLists]1.1.1?[endif]我國地表水資源現(xiàn)狀
當(dāng)前隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展捧存，人們的生活水平得到了顯著的提高粪躬，對于水資源的需求也相繼增加，然而因為水資源的數(shù)量有限昔穴，水資源的污染浪費問題愈加嚴(yán)重镰官。依照相關(guān)部門的統(tǒng)計整理，在2018年我國水資源總量為28761.2億立方米吗货，其中地表水資源總量高達(dá)27746.3億立方米泳唠，而全國檢測的614座大型水庫的蓄水總量為3459億立方米。中國目前有16個省(區(qū)宙搬、市)人均水資源量(不包括過境水)低于嚴(yán)重缺水線警检，有6個省孙援、區(qū)(寧夏、河北扇雕、山東拓售、河南、山西镶奉、江蘇)人均水資源量低于500立方米础淤，為極度缺水地區(qū)。與此同時哨苛，隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷深入鸽凶，對于清潔水資源的需求逐年增加。加之我國水資源的污染問題較為嚴(yán)重建峭，水資源的供需不均衡導(dǎo)致我國當(dāng)前的水資源短缺問題愈加嚴(yán)峻玻侥。
依照中國環(huán)境類狀況公報統(tǒng)計的數(shù)據(jù)來看，在2018年我國地表水資源的1940個評價亿蒸、考核和排名評斷中凑兰，Ⅰ類、Ⅱ類边锁、Ⅲ類姑食、Ⅳ類、Ⅴ類茅坛、劣Ⅴ類的水質(zhì)斷面分別為2.46%音半、37.44%、28%贡蓖、16.9%曹鸠、7.1%以及8.4%。由此可見斥铺，目前我國地表水資源的總量雖然多彻桃，但是人均的水資源配比量較少，并且存在嚴(yán)重污染問題仅父，同時，隨著污染物排放量的逐年增長浑吟，我國地表水資源的現(xiàn)狀不容樂觀笙纤。
[if !supportLists]1.1.2?[endif]我國城鎮(zhèn)污水處理現(xiàn)狀
據(jù)我國相關(guān)部門統(tǒng)計的全國環(huán)境統(tǒng)計公報中的數(shù)據(jù)顯示，截止至2017年组力，我國全國廢水排放總量已經(jīng)高達(dá)756.3億噸省容。其中城鎮(zhèn)生活污水排放量達(dá)到536.7億噸。在城鎮(zhèn)污水中COD的排放量達(dá)到了2223.5萬噸燎字。氨氮含量指標(biāo)污染物排放量達(dá)到了230萬噸腥椒。氨氮和化學(xué)需氧量不僅是判斷水質(zhì)達(dá)標(biāo)與否的關(guān)鍵阿宅，還是污水處理廠在實際處理過程中的重要參照依據(jù)，由此可見我國城鎮(zhèn)水資源的污染情況較為嚴(yán)重笼蛛。在水資源短缺和污染問題的日益嚴(yán)重下洒放，城鎮(zhèn)污水處理廠應(yīng)加強其電氣自控的設(shè)計，從而提高城鎮(zhèn)污水處理廠的運作效率和質(zhì)量滨砍，從而在真正意義上發(fā)揮出城鎮(zhèn)污水處理廠改善生態(tài)環(huán)境往湿、解決水資源短缺問題的意義。當(dāng)前我國各地都在強化對城鎮(zhèn)污水處理廠的建設(shè)工作惋戏，根據(jù)我國住建部的相關(guān)統(tǒng)計领追，2013年至2018年的城鎮(zhèn)污水處理情況如下表1-1所示。
表1-1 2013年至2018年城鎮(zhèn)污水處理廠處理狀況
年份城鎮(zhèn)污水處理廠數(shù)量（座）城鎮(zhèn)污水處理廠處理能力（萬立方米）城鎮(zhèn)污水處理率（%）再生水生產(chǎn)能力（萬立方米/日）再生水利用量（億立方米）
2013
2014
2015
2016
2017
2018
1598
1689
1763
1865
1964
2045
11305
11789
12569
13091
14026
15926
83.62
87.31
89.56
90.23
91.64
93.47
1392
1465
1784
2073
2324
2785
26.7
23.5
35.6
36.8
45.2
46.7
結(jié)合我國當(dāng)前的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略和城鎮(zhèn)污水處理廠的污水處理現(xiàn)狀來看响逢，我國污水處理廠應(yīng)在設(shè)計方面上做出一些改變绒窑。當(dāng)前我國城鎮(zhèn)污水處理廠的基礎(chǔ)設(shè)計及管網(wǎng)建設(shè)已經(jīng)趨于完善，同時舔亭，因污水處理過程需要用到大量的電力能源些膨，隨著污水儲量廠規(guī)模和數(shù)量的增加，必然會在污水處理廠的運營過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的能源消耗問題分歇。這一問題也在很大程度上影響了城鎮(zhèn)污水處理廠建設(shè)的進(jìn)度傀蓉。
[if !supportLists]1.2?[endif]研究目的及意義
隨著社會的快速發(fā)展，人們對環(huán)境影響問題提高而重視力度职抡，特別針對水資源而言葬燎，在城市化快速發(fā)展的今天，水資源的污染愈加嚴(yán)重缚甩，對人們的生活和生產(chǎn)都帶來了巨大的影響谱净。降低水資源污染逐漸成為人類發(fā)展所需面的重大挑戰(zhàn)。當(dāng)前我國社會和經(jīng)濟的發(fā)展方向之一必然是城市化建設(shè)擅威，但因人口的不斷增長和經(jīng)濟的飛速發(fā)展壕探，導(dǎo)致水資源污染問題已經(jīng)給成為重要隱患。對于城市污水處理廠的建設(shè)及運營而言郊丛，污水處理廠必須嚴(yán)格依照國際制定的A級污水排放標(biāo)準(zhǔn)李请，是一項艱巨的任務(wù)。為此厉熟，對于我國而言污水處理系統(tǒng)尤為重要导盅。較比發(fā)達(dá)國家來講，我國污水處理建設(shè)及發(fā)展仍有很大空間揍瑟，降低城鎮(zhèn)污水排放置管重要白翻。根據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，我國城市污水處理率僅未44%绢片，處理率較低滤馍，為此高效且低損耗的污水處理技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前污水處理技術(shù)發(fā)展的必然趨勢岛琼，是污水處理工程開發(fā)及建設(shè)的關(guān)鍵。自“十一五”以來巢株，我國污水處理項目得到了廣泛人士的高度重視槐瑞，其已經(jīng)成為我國重點規(guī)劃發(fā)展的項目之一。由此不斷研發(fā)水平更高的污水處理技術(shù)纯续，改善人們的居住環(huán)境随珠，保證社會和諧，對我國可持續(xù)發(fā)展至關(guān)重要猬错。而在污水處理過程中窗看，PLC控制系統(tǒng)更是憑借自身成熟的技術(shù)水平，及其較高的通用性和可靠性倦炒，得到了廣泛的應(yīng)用显沈，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
本文的研究目的主要有以下兩個方面：
（1）希望通過本文的研究逢唤，能夠在城鎮(zhèn)污水處理廠中實現(xiàn)高度自動化拉讯、高安全性能以及高處理效率的污水處理自控系統(tǒng)。并在自控系統(tǒng)中鳖藕，成功應(yīng)用PLC技術(shù)來提高系統(tǒng)整體的自動化程度魔慷，降低城鎮(zhèn)污水處理廠的投資，確保污水廠運行的安全的可靠著恩。同時希望在本文的研究中提出的污水廠負(fù)荷計算的創(chuàng)新方法院尔，能夠幫助污水廠在處理過程中，盡可能的降低能源損耗喉誊，并確保污水廠始終處于最佳的運行狀態(tài)邀摆。
（2）希望通過本文的研究，能夠幫助城鎮(zhèn)污水處理廠建立更符合當(dāng)前實際需求的自動控制系統(tǒng)伍茄，并吸納更多相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人才栋盹，使城鎮(zhèn)污水處理廠得到進(jìn)一步的發(fā)展。
