基于組態(tài)的污水處理系統(tǒng)實驗報告畢業(yè)設計

1、 綜合性設計型實驗報告 實驗名稱： 基于組態(tài)軟件的污水處理系統(tǒng)設計 姓 名： 學 號： 所在院系： 專 業(yè)： 自動化 指導老師： 實驗時間： 綜合性設計型實驗報告系別： 班級：1班 學年第一學期學號姓名指導教師課程名稱 綜合性設計型實驗實驗名稱基于組態(tài)軟件的污水處理系統(tǒng)設計實驗類型設計性實驗地點實驗時間2013.12.16-2013.12.27實驗內容：（簡述）隨著人民生活水平的提高和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的需要，污水處理越來越受到社會的重視。污水處理既可以起到環(huán)保作用，又可以實現(xiàn)水的重復利用，節(jié)約水資源。為了提高污水處理的質量和效率，同時節(jié)省人力、物力，設計一套自動化監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的。本設計實驗

2、按照污水處理工藝及污水處理系統(tǒng)的組成和組態(tài)控制系統(tǒng)設計.建立設備狀態(tài)監(jiān)視畫面。利用 mcgs 的強大組態(tài)功能，方便對污水處理廠的監(jiān)控。實驗目的與要求：目的：改善環(huán)境，治理污水污染問題，在二次利用。要求：1）必須確保污水廠處理后達到排放要求。 2）污水處理廠采用的各項參數(shù)必須可靠。3）污水處理廠必須符合經(jīng)濟的要求。4）污水廠應當力求技術合理設計思路：（設計原理、設計方案及流程等）一 設計原理mcgs軟件系統(tǒng)由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數(shù)據(jù)庫和運行策略組成，每一部分分別進行組態(tài)，完成不同的工作.主控窗口：是工程的主窗口，負責調度和管理這些窗口的打開或關閉.設備窗口：是連接和驅動外部設備的工

3、作環(huán)境.在本窗口內配置數(shù)據(jù)采集和控制輸出設備；注冊設備驅動程序；定義連接與驅動設備用的數(shù)據(jù)變量.用戶窗口：主要用于設置工程中人機交互的界面，如系統(tǒng)流程圖、曲線圖、動畫等.實時數(shù)據(jù)庫：是工程各個部分數(shù)據(jù)交換和處理的中心，它將mcgs工程的各個部分連成有機的整體.運行策略：主要完成工程運行流程的控制，如編寫控制程序、選用各種功能構件等。二 設計方案1) 查閱資料了解污水處理工藝。2) 熟練使用 mcgs。3) 搭建污水處理系統(tǒng)組態(tài)界面。4) 建立數(shù)據(jù)庫與虛擬設備等。5) 運行調試。6）查看結果6) 撰寫實驗報告。三 設計流程污水處理工藝流程 處理廠的工藝流程是指在到達所要求的處理程度的前提下，污水

4、處理個單元的有機結合，構筑物的選型則是指處理構筑物形式的選擇，兩者是互有聯(lián)系，互為影響的。水體有一定的自凈能力，可根據(jù)水體自凈能力來確定污水處理程度。設計中既要充分利用水體的自凈能力，又要防止水體遭到污染，破壞水體的正常使用價值，采用何種處理流程還要根據(jù)污水的水質和水量，回收其中有用物質的可能性和經(jīng)濟性，排放水體的具體規(guī)定，并通過調查研究和經(jīng)濟比較后決定，必要時還應當進行科學論證。城市生活污水一般以bod物質為其主要去除對象，因此，處理流程的核心是二級生物處理法活性污泥法為主。生活污水和工業(yè)廢水中的污染物質是多種多樣的，不能預期只用一種方法就能把所有的污染物質去除干凈，一種污水往往需要通過由幾

5、種方法組成的處理系統(tǒng)，才能達到處理要求的程度。按處理程度分，污水處理可分為一級、二級和三級。一級處理的內容是去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質，經(jīng)過一級處理后，污水中的bod只去除30 %左右，仍不能排放，還必須進行二級處理。二級處理的主要任務是大量去除污水中呈膠體和溶解性的有機污染物質（bod），去除率可達97%以上，去除后的bod含量可降低到20-30 mg/l.一般，經(jīng)過二級處理后，污水已具備排放水體的標準了。一級和二級處理法是城市污水經(jīng)常采用的，屬于常規(guī)處理方法。當對處理過的污水有特殊的要求時，才繼續(xù)進行三級處理。 具體的流程為：污水進入水廠，經(jīng)過格柵至集水間，由水泵提升到平流沉砂池經(jīng)

6、，經(jīng)初沉池沉淀后，大約可去初ss 45%,bod 25%.污水進入曝氣池中曝氣，可從一點進水，采用傳統(tǒng)活性污泥法，也可采用多點進水的階段曝氣法。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。二沉池出水經(jīng)加氯處理后，排入水體。 2.污泥處理工藝流程 污泥是污水處理的副產(chǎn)品，也是必然的產(chǎn)物，如從沉淀池排出的沉淀污泥，從生物處理排出的剩余活性污泥等。這些污泥如果不加以妥善處理，就會造成二次污染。污泥處理的方法是厭氧消化，在厭氧消化過程中產(chǎn)生大量的消化氣（即沼氣）是寶貴的能源，消化后的污泥含水率仍然很高，不宜長途輸送和使用，因此，還需要進行脫水和干化等處理。具體過程為：二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至

7、濃縮池，濃縮后的污泥進入貯泥池，再由泥控室投泥泵提升入消化池，進行中溫二級消化。一級消化池的循環(huán)污泥進行套管加熱，并用攪拌。二級消化池不加熱，利用余熱進行消化，消化后污泥送至脫水機房脫水，壓成泥餅，泥餅運至廠外，可用做農(nóng)業(yè)肥料。消化池產(chǎn)生沼氣，一部分用于一級消化池的沼氣攪拌，一部分用于沼氣發(fā)電。本設計采用的工藝流程如下圖所示。粗格柵提升泵站細格柵曝氣生物濾池二沉池消毒池沉砂池出水污水加藥間污泥泵房污泥濃縮池污泥脫水最終處理 曝氣生物濾池法工藝流程示意圖 污水處理廠主要工藝流程圖關鍵技術分析：污水處理廠工藝流程的選擇決定污水處理效果。根據(jù)污水處理程度，確定污水處理廠工藝流程，理論上能保證出水水質

8、能夠達到設計出水標準。污水處理程度的確定是以進水水質和要求的出水水質為依據(jù)的，出水水質采用污水綜合排放一級標準。如果運行管理得當，處理水水質能達到一級排放標準。本設計主要涉及的關鍵技術有：1）組態(tài)界面繪制。2）污水處理工藝。實驗過程：（包括主要步驟、成果介紹、代碼分析、實驗分析等）一 主要步驟1在“用戶窗口”頁建立“污水處理流程圖”畫面，并設置成啟動窗口.步驟如下：(1) 在“用戶窗口”中單擊“新建窗口”按鈕，建立“窗口0”，如圖1-1.圖1-1 新建用戶窗口(2) 選中“窗口0”，單擊“窗口屬性”，進入“用戶窗口屬性設置”.(3) 將窗口名稱改為：污水處理流程圖；窗口標題改為：污水處理流程圖

9、；窗口位置選中“最大化顯示”，為了可以移動邊框，選擇可變邊，單擊“確認”，如圖1-2.圖1-2 設置用戶窗口的屬性(4) 在“用戶窗口”中，選中“污水處理流程圖”，點擊右鍵，選擇下拉菜單中的“設置為啟動窗口”選項，將該窗口設置為運行時自動加載的窗口.如圖1-3.圖1-3 設置為啟動窗口(5) 由于流程圖較大，在一個頁面中不能全部畫出，所以頁面要擴展，形成滾動條形式.如圖1-4.圖1-4 用戶窗口擴充屬性設置2 流程圖的編輯選中“污水處理流程圖”窗口圖標，單擊“動畫組態(tài)”，進入動畫組態(tài)窗口，開始編輯畫面.1. 單擊工具條中的“工具箱”按鈕，打開繪圖工具箱，如圖1-5. 圖1-5 工具箱 圖1-6

10、 對象元件管理庫單擊繪圖工具箱中的（插入元件）圖標，彈出對象元件管理對話框，如圖1-6.從元件列表中選擇“反應器”，“儲藏罐”，“泵”，將儲藏罐、閥、泵調整為適當大小，放到適當位置，參照效果圖.3 利用“流動塊”工具在各元件之間畫出流動塊.流動塊畫法：(1) 選中工具箱內的流動塊動畫構件圖標，鼠標的光標呈“十”字形，移動鼠標至窗口的預定位置，點擊一下鼠標左鍵，移動鼠標，在鼠標光標后形成一道虛線，拖動一定距離后，點擊鼠標左鍵，生成一段流動塊.再拖動鼠標（可沿原來方向，也可垂直原來方向），生成下一段流動塊.當用戶想結束繪制時，雙擊鼠標左鍵即可.(2) 當用戶想修改流動塊時，選中流動塊，雙擊流動塊，

11、修改其屬性.例如水的動塊，其基本屬性如圖1-7，選擇形象合適的顏色表示，由于流程圖中流動塊很多，所以管道寬度選擇的小一些，這樣美觀些.對于流動塊的流動方向根據(jù)圖紙選擇，如從“綜合調節(jié)池”中流出的水為從左到右，故選擇之.因為污水處理的工藝很多，所以流動的速度我們選擇適中，有利于我們的觀察.圖1-7 流動塊屬性設置(3) 對于一些特殊的情況，比如兩個流動塊有交叉，為了區(qū)分我們將兩個不同的流動塊設置成不同的顏色，對于不同的流動塊我們也設置成不同的顏色，這樣有利于我們辨別.如圖1-8.圖1-8 流動塊的交叉情況4 利用“文字”工具對畫面的元件進行注釋，步驟如下：(1) 選擇“工具箱”內的“標簽”按鈕，

12、鼠標的光標呈“十字”形，在窗口頂端中心位置拖拽鼠標，根據(jù)需要拉出一個一定大小的矩形. (2) 選中文字框，作如下設置： 點擊（填充色）按鈕，設定文字框的背景顏色為：沒有填充；點擊（線色）按鈕，設置文字框的邊線顏色為：沒有邊線；點擊（字符顏色）按鈕，將文字顏色設為：黑色.例如“v501沖罐”，屬性如圖1-9.圖1-9 動畫組態(tài)屬性設置使用工具箱中的文字圖標，分別對反應器，儲藏罐，泵，檢測計進行文字注釋。二 成果介紹1）設置2）組態(tài)軟件組態(tài)動畫：三 代碼分析運行曲線實時的運行曲線：運行曲線窗口包含4個實時曲線圖，分別顯示的是反映溫度，沼氣的壓力，進出污水的流量，反應池的液位.該窗口的設計主要是能夠

13、為操作人員提供水處理設備運行過程中的動態(tài)變化情況，當進行運行參數(shù)調整時能夠幫助操作工人掌握系統(tǒng)運行的變化趨勢.如下圖2-1所示.圖2-1 運行曲線具體制作步驟如下：(1) 雙擊進入“運行曲線窗口”組態(tài)窗口.使用標簽構件制作一個標簽，輸入文字：實時曲線.(2) 單擊“工具箱”中的“實時曲線”圖標，在標簽旁繪制一個實時曲線，并調整大小.(3) 雙擊溫度曲線，彈出“實時曲線構件屬性設置”窗口，設置：在基本屬性頁中，y軸主劃線設為：4；其它不變.在標注屬性頁中，時間單位設為：秒鐘；小數(shù)位數(shù)設為：1；最大值設為：50；其它不變.如圖2-2.在畫筆屬性頁中，將：ti501設置成紅色，ti502設置成藍色，

14、ti504設置成青色，ti506設置成黃色，ti508設置成褐色，ti510設置成黑色.如圖2-3.圖2-2實時曲線構件標注屬性設置圖2-3實時曲線構件畫筆屬性設置歷史曲線:歷史曲線的設計是為了能夠查詢以前某段時間設備的運行狀況，對故障分析，運行狀況分析、設計工藝比較等有著重要的意義.窗口如圖2-4圖2-4 歷史曲線具體制作步驟如下：在“歷史曲線”窗口中，使用標簽構件制作一個標簽，輸入文字：流量.在標簽旁，使用“工具箱”中的“歷史曲線”構件，繪制一個一定大小的歷史曲線圖形.雙擊該曲線，彈出“歷史曲線構件屬性設置”窗口，進行如下設置：(1) 在基本屬性頁中，將：曲線名稱設為：流量曲線；y軸主劃線

15、設為：4；(2) 在曲線標識頁中：選中曲線1，曲線內容設為：曲線1；曲線顏色設為：黑色；工程單位設為：m3；小數(shù)位數(shù)設為：1；最大值設為：100；實時刷新設為：fi501；其它不變.如圖2-5.圖2-5 歷史曲線構件屬性設置動畫鏈接：四 試驗分析1.格柵格柵作為污水處理中的預處理方法，應用廣泛，生活污水中含有一些較大的漂浮物，為此首先采用格柵可以有效去除污水中的較大漂浮物，保護后續(xù)處理系統(tǒng)穩(wěn)定運行及汲水泵的安全運轉。設計采用格柵，機械清渣，柵距為58mm，機械清渣。2. 集水池提升泵房污水匯集進入污水處理廠后，由于管網(wǎng)埋深較大，需經(jīng)泵房提升后進入后續(xù)處理工藝。設計采用提升泵房1座，與集水井合建

16、。泵房內設有電動葫蘆，以供維修使用。泵房采用半地下結構。泵房長9m，寬8m，高2米。3.沉砂池采用沉砂池去除污水中的無機顆粒。設計采用平流式沉砂池，池內水流平行流動。沉砂池設1座，每座尺寸為長13.5m，寬1.5m，高1.6m。4.曝氣池曝氣池利用活性污泥法進行污水處理的構筑物。池內提供一定污水停留時間，滿足好氧微生物所需要的氧量以及污水與活性污泥充分接觸的混合條件。 曝氣池主要由池體、曝氣系統(tǒng)和進出水口三個部分組成。池體一般用鋼筋混凝土筑成，平面形狀有長方形、方形和圓形等。曝氣池設1座，每座尺寸為長69.94m，寬4m，高4.4m。5.二沉池二沉池的主要作用是同時滿足固液分離和污泥濃縮兩方面

17、的要求，是整個活性污泥法中很重要的部分。6.污泥脫水污水處理廠污泥二級消化后從二級消化池排除污泥的含水率約95%左右，體積很大。因此為了便于綜合利用和最終處置，需對污泥作脫水處理，使其含水率降至60%80%，從而大大縮小污泥的體積。7.鼓風機房及變配電室為保證污水處理裝置的穩(wěn)定運行，設置鼓風機房及變配電室。主要參考文獻1.給水排水設計手冊第5冊一城市排水中國建筑工業(yè)出版社2.金儒霖主編污泥處置中國建筑工業(yè)出版社3.申丘澈、名取真合著吳自邁譯(污水污泥處置中國建筑工業(yè)出版社4.厭氣消化設備設計手冊揚振沂譯中國市政工程西南設計院香港藝高工程有限公司。5.林榮忱、周偉麗城市污水處理廠沼氣的有效利用天

18、津大學環(huán)境工程系華北地區(qū)給排水技術情報網(wǎng)6.趙麗君張大群陳寶柱關于天津市城市污水污泥處理與處置的技術研究與探索)天津水工業(yè)工程設備有限公司2000.9實驗總結：首先在這次大實驗中，我要感謝我的指導老師薛志斌老師，在這次試驗中給予我非常多的指點與幫助。同時我還要感謝我們小組的張智標、趙海燕、常高志、王增龍、楊成孝同學在設計思路與實現(xiàn)上給我的意見與建議。本試驗主要完成的工作和取得的成果如下:(l) 根據(jù)污水處理工藝流程，對系統(tǒng)軟件設計進行了整體規(guī)劃.(2) 對工業(yè)污水處理自動控制系統(tǒng)進行研究.設計了城市污水自動監(jiān)控系統(tǒng)，用昆侖通態(tài)mcgs軟件完成了系統(tǒng)組態(tài)工作.(3) 本文所設計的操作管理界面，為客戶提供了一個開放的友好的人機界面.方便用戶進行遠程操作和監(jiān)控管理.經(jīng)過這