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自动化与仪器仪表 2 0 1 2年第 1期 总第 1 5 9期 P 1 1 1 6 2 - M 1 1 P L C 在污水处 泥中的应用。 白津宁， 张子生 ， 李延虎 ， 李冠 河北大学静电研究所 保定， 0 7 1 0 0 2 摘要为了实现城市生活污水处理』 一自 动排泥控制， 提高污水处理效率；采用 了P 1 1 1 G 2 P L C 、 1 8号电磁阀与 指示灯、 5个通断开关、 配套 的编程与调试规则及相关控制器件等；分析 了污水处理 的工艺流程、 排泥控制柜 的布 线， 进行了P L C程序编辑以及调试；结果表明达到了每组排泥阀从开启到关闭历时 3 0 s 、 排泥周期8小时的预期效 果；程序设计 准确、 合理 、 可移植性 强， 运行稳 定、 可靠 、 易调 ， 排泥控 制柜操 作方便、 升 级简单、 易于维护 。 关键 词污水处理； P L C排泥控 制柜； 程序 设计 Ab s t r a c t I n o r d e r t o r e a l i z e s e wa g e t r e a t me n t p l a n t a u t o ma t i c s l u d g e d i s c h a r g e c o n tr o l ， a n d i mp r o v e t h e e ffi c i e n c y o f s e wa g e t r e a t me n t ， the s l u d g ed i s c h a r g e c o n t r o l c a b i n e t d e s i g n e dthe s l u d g ed i sch arg e c o n t r o l c a b i n e t wh i c hi s u s e dtheP1 1 1 G2P r o g r a mma b l e L o g i c alC o n tr o l l e r , e i g h t e l e c tr o m a gne t i c v a l v e s a n d e i ght i n d i c a t i o nl a m p s ， fi v e o n - o ffs w i t c h e s ， th e s u p p o r ti n g r u l e s o f p r o g r a m m i n g a n dd e b u g g i n g ， an dthe a s s o c i a t e d c o n t r o l d e v i c e s． Wast e wa t e r t r e a t me n t p r o c e s sfl o w, t h e s l u d g ed i s c h a r g e c o n tr o l c a b i n e t ’ s wi r i n g ， a n dthe e diti n gan dd e b u g g i n go fP L Cp r o g r a m we r e a n a l y z e d ． Th e r e s u l t s s h o wtha t i t a c hie v ed the e x p e c t e d r e s u l t sin wh i c he a c hg r o u p mu dv alv el asts 3 0 sf r o m o p e nt o s h u t d o wn ， an dthe s l u d g edisch arg e c y c l ei s 8h o u r s ； thep r o g r a m d e s i gn i s a c c u r a t e ， r e aso n a b l e ， an d t r a n s p l ant a b l e ， thep r o g r a m r u n s s t a b l y ， r e l i a b l y ， and e a s i l yto t u n e ， andthe s l u d g edis c h arg e c o n tr o l c a b ine t e asi l yto o p e rat e ， u p g r a d e ， an dma i n t a i n ． ． Ke ywo r d s s e wa g etr eatm e n t ； P LC ； t h e s l u d g edis c h a r g e c on tr o l c a b ine t ’ s； p r o g r a mmi n g 中图分类号T P 3 8 6 ． 5 文献标识码 B 文章编号1 O 0 1 - 9 2 2 7 2 0 1 2 0 卜 0 0 7 9 0 2 0 前言 城市污水经过处理后， 其体积的0 ． 5 ％～1 ％将转化为 固态的凝聚体 污泥 沉 降下 来。 随着我 国城 市污水处理 率的不断增加 ， 污泥的产 量呈急剧上升趋势 。 排泥 己成 为制约许 多城市发展的主要 因素之‘ ‘ ，自动排泥工艺成为 污 水处理 中的主要环节之 一 。 国外污 水处理 厂 的 自动 控制技 术起 步较早 ，从大型 污 水处理 厂到小型氧化塘 ， 一般用计算机 自动控制、 遥控 和 闭路电视等现代化工具 。 町编程逻辑控制器 P r o g r a m m a b l e L o g i c a l C o n t r o l l e r ， P L C 可实现对现场设备的监 控 ， 它是2 0世纪 8 0年代发展起来的新一代工业控制装置， 自动控制 、 计算机和通信技术相结合的产物 ， 是一种专 门 用 于工业生产过程控制的现场设备 。 作为一种面 向现场 的控制装置 ， 它的特 点是拥有很高 的可靠性和抗扰 能力 ， 可适应恶劣的现场环境 ，加之 P LC技术成熟、 体积小巧、 性 价比高 ⋯ ，因此，合理 的将可编程控 制器用于水处理系 统，提高其 自动化程度 ， 对于小型处理设备 的发展具有重 要意义 。 P L C自控系统是污水处理厂的控制核心部分 ， 合理的选 型和设计 ， 对污水处理能否高效、自动化运行非常重要 。 P 1 l 1 G 2系列 P L C是我国出产的， 可广泛应用于各种控制领 域的可编程控制器 。 特点是编程器 既可编程 ， 更可 以当通 用仪表使用， 并可直接插入用户仪表面板上。 采用宏指令 编程 ， 无需与上位机相连 ， 操作极其方便。 我国P L C技术的 收稿 日期2 0 1 1 0 9 2 8 基金项 目 国家自然科学基金资助项 目 5 1 0 7 7 0 3 5 河北 省 自然科学基金资助项目 A 2 0 1 0 0 0 0 1 8 2 研究已达到了国际先进水平⋯。 故将P 1 1 1 G 2 M 1 1 P L C 应用 于 污水处理排泥 中 。 1 污水处理的工艺流程 污水处理的工艺流程如图 1所 示。 污水流程 ⋯⋯一 ．． 图 1 城市污水经过粗格栅可去除污水中较大 的悬浮杂物 ， 以保证污水提升泵的正常提升污水 ， 从而得 以实现后续重 力流动顺序处理污水。 细格栅去除污水 中较为细小的悬浮 杂物 。 再经过初次沉 淀池 去除悬浮 固体，降低后续生物处 理构筑物的有机 负荷 。接着进入反应池阶段 ， 此阶段采用 A 2 ／ 0工艺 即厌氧缺氧一好氧法 ， 在污水和回流的污水 形成的混合液中 ， 污水中的有机物经传质作用与活性污泥 中的微生物充分接触 ， 微 生物 以水中有机物为养料促进 自 身新陈代谢保证活性污泥微生物量 即活性 ， 在好氧阶段对 反应池曝气提供氧气 ， 有机物在微生物作用下降解为无机 物 ， 污 水得 以处 理 。 随后混 合液流 入二沉池 进行 固液分 离， 清水可外排 ， 活性污泥回流 ， 剩余污泥则需要经过浓 缩池的消化脱水处理后方放置到环境 中。 利用 P L C可编程 79 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m P1 1 1 G 2 一 M 1 1 P L C 在污水处理排泥中的应用 白津宁， 等 控制器来实现对初 次沉淀池 、反应池 、 二沉池及污泥 回流 的定时 自动排泥操作是研究 的重 点。 2 排泥控制设计 。 。 污泥 是污水处理 后 的副产 品 ， 随着污水 处理技术 的 提 高， 污泥量也在 逐步增加 。 污泥 中有大量的有机养 分， 是有用的生物 资源 ， 很好 的土壤改 良剂和肥料 。 但同时也 含有大量的病原菌、 寄生虫、 铜、 锌、 汞等重金属， 二嗯英 、 放射性 元素等难解 的有毒有害物质 。 这些物质对环境和人 类 以及动物健康会造成很大的危 害。可采用 卫生填埋、污 泥农用、污泥焚烧等方法处理 ，日本 的污泥处理处置技术 主要集 中在污泥的再生利用方面 。 而无论采用哪种方法 首先要做好排泥工作 。为此开发了以下控制柜来控制污水 处理 中排泥 的操作 。 2 ． 1硬件组成 硬件组成如图2 所示。 注 r l 表示n号排泥 阀， 虚线部 分为待开发 区。 图 图 回囵 回回 回 圆 浓编池 消化池 脱水和干爆 图2 硬件组成 污 水中悬浮状态 的 固体污 染物质 ， 在 初次沉淀池 下 沉 ， 通过 1号、2号、 3号排泥阀排 出， 进入浓缩池， 等待进 步处理 。 在 反府池 中通过 活性污泥 法 ，使污水 中成溶解胶体 状态的有机污染物转化为稳定的无害 的物质 ，此过程主要 靠微生物的分解作用完成 。 微 生物有一定的生长周期 ， 一 日 _ 达到衰亡期活性污泥活性就会 降低 ， 此时污泥停滞会影 响污水处理流程 的正常运行 ， 进而影响水质 。 此部分污泥 进过4号、 5号排泥阀排到浓缩池 。 反应池 内厌 氧过程 的水解酸化 实质是污泥 消解 的一 个过 程 ， 为补 充反应池 内的污泥量 ， 也 为降低污 泥排放 量， 提高处理效果，二沉池需有污泥回流系统。 通过 6号排 泥阀实现污泥回流 。 剩余污泥则通过 7号、 8号排泥阀排放 到浓缩池 。 根据设计原型的需求， 利用了P L C的3 个触点控制了8 个排泥 阀。 也 町以根据 实际需要 ， 提高触点使用率 ， 增加 排泥 阀或其他 电磁阀 ， 实现其他 额外功能 。 2 ． 2 控制柜设计 控制柜共有两种工作模式， 一是 自动模式，自动 ／手 动 按钮 初始状 态 为 自动 ，自动状 态下接 入远 程信 号后 ， P l 1 1 G 2 一 M l l P L C 根据设定好的程序 自 动运行， 控制排泥阀 排泥。 另一个是手动模式， 按下 自动／手动按钮 ， 即可切换 至手动模式 ， 此模 式主要用来进 行调试 。 运 行指示灯亮 ， 表示正常运行 ， 若不亮则表示对应部分 出现故障。控制柜 80 设计如图3所示。 图3 P 1 1 1 G 2 - M 1 l 控制柜 启动按钮拨 向自动挡， 接入远程信号后 ， P 0继 电器 作，阀门1 、 2 、 3工作， 延迟3 0 S 钟， P O 及阀门l 、 2、 3断开； 同时继电器 P l 和阀门4 、 5 工作， 延迟 3 0 S 钟 P 1 及阀门4 、 5 断开；同时P 2 电器和阀门6 、 7 、 8 工作， 延迟3 0 S 钟， P 2 及阀 门6、 7、 8断开。 此时所有继电器及阀门均断开 。 延迟 8小 时重复 以上操作 。 2 ． 3 程序设计 程序可实现 以下运行效果 初次沉淀池 1 号、 2号、 3 号 排泥阀开启，排泥 3 0 S后关闭， 反应池4号、5号排泥阀开 启排泥3 0 S后关闭， 二沉池 6号 污泥同流 、 7号、 8号 剩 余污泥 排泥 3 0 S后关闭， 静待8小时重复 以上操作。 3 结 论 控制柜利用P 1 1 1 G 2 一 M 1 1 P L C 的P 0 、 P 1 、 P 2 三个继电器 输出触点 ， 设计了2 2条主程序 ， 3条子程序 ， 控制了三组 8个 排泥阀。实现了每组排泥 阀从开启到关闭历时 3 0 S， 排泥周期 8小时的运行效果 。 控制箱 日前 已投入到现场污 水处理lT程中 ， 运行 良好 ， 达到 了预期效果 ， 实现 了及时 有效排泥 。 程序 设计准确、合理 、 可移植性强，运行稳定 、 可靠、易调 。 参考 文献 [ 1 ]姚金玲， 王海燕， 于云江等． 城市污水厂污泥处理装置技术评估 及工业选择[ J ] ． 环境工程， 2 0 1 0 年2 月第2 8 卷第 l 期 8 1 ． [ 2 ]刘鸿志． 国外城市污水处理厂的建设及运行管理[ J ] ． 世界环境， 2 0 0 0 1 3 1 3 3 ． [ 3 ]高志强， 阎兆林． 可编程控制器在水处理控制中的应用 [ J ] ． 制造 业 自 动化， 2 0 0 3 ， 2 5 3 6 2 6 4 ． [ 4 ]李兴龙． F C S ， D C S 及P L C 的发展[ J ] ． 黑龙江造纸， 2 0 0 6 ． [ 5 ]H e r m a n ．K ．P ．N e u b e r t ．I n s t r u m e n t T r a n s d u c e r s A n i n t r o d u c t i o n t o t h e i r P e r f o r m a n c e a n d D e s i g n ． 2 n d E d l M j ． O x f o r d Cl a re nd o n P r es s ． [ 6 ] 卜 俊秋． 污水处理厂自动化系统的分析与应用 [ J ] ． 国内外机电 一 体化技术， 2 0 0 7 ， 1 0 7 6 - 9 。 『 7 ]孙 毅， 程晓荣． P L C 接入技术及其网络管理模式与功能设计 [ J ] ． 河北大学学报 自 然科学版 ， 2 0 0 4 年9 月第2 4 卷第5 期 5 4 6 ． F 8 1 H a r a ． K ． Mi n o T ． E n vi r o n m e n t a l a s s e s s m e n t o f s e w a g e s l u dg e re c ycl i n g o pt i o ns a nd t re at m en t pr oc es s es i n T o k y o [ J ] ． W a s t e M a n a g e m e n t ， 2 0 0 8 ， 2 8 1 2 2 6 4 5 2 2 6 5 2 ． 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m
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