CN105819623A - 一种污水处理实训系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种污水处理实训系统，包括格栅池‑提升泵‑沉砂池工艺单元、厌氧池‑缺氧池工艺单元、好氧池‑二次沉淀池工艺单元、污泥处理设备工艺单元、控制单元、监控软件和管道单元，格栅池‑提升泵‑沉砂池工艺单元、厌氧池‑缺氧池工艺单元、好氧池‑二次沉淀池工艺单元、污泥处理设备工艺单元通过管道单元连接，控制单元、监控软件通过电源、硬件电路和操作软件为本发明进行自动化控制。本发明按照污水处理厂实际生产工艺流程布局，以常用的AAO污水处理工艺为基础，采用模块化设计，软件与硬件相结合，提供仿照真实环节的虚拟学习环境，实现系统抽取和浓缩模拟，可使学生先按控制原理来对PLC编程，后在实训系统上验证。

Description

一种污水处理实训系统

技术领域

本发明涉及一种教学实训系统，尤其涉及一种污水处理实训系统。

背景技术

我国是一个水资源短缺的国家，而今，全国669座城市中，有400多座城市供水不足，其中有110个城市严重缺水，工业排放和城市污水的增加，造成水环境污染严重，水资源短缺形式更加严峻，城市水污染已经成为当前严峻水污染形势的主导因素。同时，随着可持续发展观和节能减排理念的日益深入人心、环境保护工程设施的广泛实施，社会对环境工程专业人才的创新精神和实践能力也提出了新的要求。

污水处理技术作为现代典型过程控制技术，随着我国现代化进程和城市化建设实际需求高速发展，因此，作为职业类院校或者高等教育院校研究污水处理工艺技术、测控技术很有必要。然而，学校作为非营利性载体，建设资金有限，场地有限，无法根据污水厂真实环境建设完全一致的教学环境，这给教学实施造成了较大的困难。

因此，目前需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够创新地提出一种有效措施，设计一种污水处理实训系统，使构成的控制系统能够简单、经济、节能、安全、满足教学应用要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种污水处理实训系统。按污水处理工艺流程，依次包括：

负责污水处理工艺过程的污水提升、浮渣过滤、砂石过滤功能的格栅池-提升泵-沉砂池工艺单元；

负责污水处理工艺过程的AAO（厌氧法-缺氧法-好氧法）生化处理的厌氧化处理、去氧化处理、污水硝化处理功能的厌氧池-缺氧池工艺单元；

负责污水处理工艺过程的AAO生化处理的好氧化处理、污水硝化处理、污水硫化物过滤功能的好氧池-二次沉淀池工艺单元；

负责污水处理工艺过程的污泥脱水处理功能的污泥处理设备工艺单元；

为污水处理工艺提供自动化控制硬件单元、实时监控污水处理各单元参数的传感器单元、各连接管道开关和流量控制的阀门单元和电力供应的控制单元；

为污水处理工艺自动化控制提供软件支持的监控软件；

负责将格栅池-提升泵-沉砂池工艺单元、厌氧池-缺氧池工艺单元、好氧池-二次沉淀池工艺单元和污泥处理设备工艺单元连接的管道单元。

优选的，所述格栅池-提升泵-沉砂池工艺单元包括：1个栅格池、1个漩涡沉砂池、1个进水总阀、1台格栅机、3台污水提升泵、1台漩涡沉砂器、1个在线PH计、1个电磁进料流量计、3台超声波液位计，所述栅格机位于栅格池的外侧，所述超声波液位计分别位于栅格机外部、栅格池内部和漩涡沉砂池内部，主要负责计量容器内液体的高度；所述污水提升泵位于栅格池和漩涡沉砂池连接的管道上；所述漩涡沉砂器位于漩涡沉砂池内部；所述在线PH计位于栅格池内部；所述进水总阀位于进水管道上；所述电磁进料流量计位于进水管道上。

优选的，所述厌氧池-缺氧池工艺单元包括：1个厌氧池、1个缺氧池、2台涡轮推进器、2台超声波液位计，所述超声波液位计分别位于厌氧池和缺氧池内；所述涡轮推进器位于漩涡沉砂池和厌氧池、厌氧池和缺氧池连接的管道上。

优选的，所述好氧池-二次沉淀池工艺单元包括：1个好氧池、1个二次沉淀池、1台沉淀池刮泥机、1台剩余污泥泵、1台回流污泥泵、2台涡轮推进器、1个电动调节阀、1个在线PH计、2个超声波液位计、1个溶解氧测试仪，所述沉淀池刮泥机位于二次沉淀池内部，所述剩余污泥泵位于二次沉淀池和污泥处理设备工艺单元连接的污泥管道上，负责将二次沉淀池产生的污泥输送到连接污泥处理设备工艺单元的污泥管道内部；所述回流污泥泵位于二次沉淀池和厌氧池连接的管道上，负责将二次沉淀池中的回流污泥输送到厌氧池内；所述涡轮推进器位于缺氧池和好氧池、好氧池和二次沉淀池连接的管道上；所述电动调节阀位于好氧池和污泥处理设备工艺单元连接的废气管道上，负责将好氧池内产生的废气排出；所述在线PH计位于二次沉淀池内部；所述超声波液位计分别位于好氧池和二次沉淀池内部；所述溶解氧测试仪位于好氧池内部。

优选的，所述污泥处理设备工艺单元包括：1个污泥池、1台鼓风机、1个超声波液位计，所述鼓风机与好氧池通过废气管道连接；所述污泥池与二次沉淀池管道连接；所述超声波液位计位于污泥池内部。

优选的，所述控制单元包括：1台PLC控制柜、1台低压控制柜、超声波液位计、在线PH计、涡轮推进器，所述超声波液位计负责实时监控各个容器内液体的高度；所述在线PH计实时监控栅格池和二次沉淀池内的液体PH值；所述涡轮推进器负责将管道内的液体推进到指定的容器内。

优选的，所述监控软件为EmmanISS3.1软件系统。

优选的，所述管道单元包括污水管道、污泥管道和废气管道。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

本发明以常用的AAO污水处理工艺为基础，实现系统抽取和浓缩模拟，系统配置EmmanISS操作员界面，实时监控画面采用3D技术设计而成，实现监控按照标准污水处理站实际监控；每个工艺单元配典型设备控制策略，可使学生先按控制原理来对PLC编程，后在实训系统上实验验证；软件与硬件相结合，完全按照污水厂过程工艺模块化设计布局，提供完全仿照真实生产环节的虚拟学习环境；本发明采用模块化设计，根据污水厂流程布局，搬运组装方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所使用的附图做一简单地介绍。

图1是本发明的一种污水处理实训系统结构示意图；

图中：1、格栅池-提升泵-沉砂池工艺单元；11、栅格池；12、漩涡沉砂池；13、进水总阀；14、格栅机；15、污水提升泵；16、漩涡沉砂器；17、电磁进料流量计；2、厌氧池-缺氧池工艺单元；21、厌氧池；22、缺氧池；3、好氧池-二次沉淀池工艺单元；31、好氧池；32、二次沉淀池；33、沉淀池刮泥机；34、剩余污泥泵；35、回流污泥泵；36、电动调节阀；37、溶解氧测试仪；4、污泥处理设备工艺单元；41、污泥池；42、鼓风机；5、控制单元；51、PLC控制柜；52、低压控制柜；53、超声波液位计；54、在线PH计；55、涡轮推进器；6、管道单元；61、污水管道；62、污泥管道；63、废气管道。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，一种污水处理实训系统。按污水处理工艺流程，依次包括：

负责污水处理工艺过程的污水提升、浮渣过滤、砂石过滤功能的格栅池-提升泵-沉砂池工艺单元1；

负责污水处理工艺过程的AAO（厌氧法-缺氧法-好氧法）生化处理的厌氧化处理、去氧化处理、污水硝化处理功能的厌氧池-缺氧池工艺单元2；

负责污水处理工艺过程的AAO生化处理的好氧化处理、污水硝化处理、污水硫化物过滤功能的好氧池-二次沉淀池工艺单元3；

负责污水处理工艺过程的污泥脱水处理功能的污泥处理设备工艺单元4；

为污水处理工艺提供自动化控制硬件单元、实时监控污水处理各单元参数的传感器单元、各连接管道开关和流量控制的阀门单元和电力供应的控制单元5；

为污水处理工艺自动化控制提供软件支持的监控软件；

负责将格栅池-提升泵-沉砂池工艺单元1、厌氧池-缺氧池工艺单元2、好氧池-二次沉淀池工艺单元3和污泥处理设备工艺单元4连接的管道单元6。

所述格栅池-提升泵-沉砂池工艺单元1包括：1个栅格池11、1个漩涡沉砂池12、1个进水总阀13、1台格栅机14、3台污水提升泵15、1台漩涡沉砂器16、1个在线PH计54、1个电磁进料流量计17、3台超声波液位计53，所述栅格机14位于栅格池11的外侧，所述超声波液位计53分别位于栅格机14外部、栅格池11内部和漩涡沉砂池12内部，主要负责计量容器内液体的高度；所述污水提升泵15位于栅格池11和漩涡沉砂池12连接的管道上；所述漩涡沉砂器16位于漩涡沉砂池12内部；所述在线PH计54位于栅格池11内部；所述进水总阀13位于进水管道上；所述电磁进料流量计17位于进水管道上。所述栅格池11、漩涡沉砂池12由304材质2mm拉丝不锈钢加工而成，所述进水总阀13为电动式开关阀，采用220V交流供电，DN32内螺纹安装方式，带开关到位信号；所述漩涡沉砂器16是回转式搅拌桨，采用380V交流电源，功率为0.25KW，转速为每分钟1440转；所述电磁进料流量计17为DN32型，使用220V交流供电，设备带现场显示单元，0-250 L/H，PTEE衬里材料，采用法兰式安装。

所述厌氧池-缺氧池工艺单元2包括：1个厌氧池21、1个缺氧池22、2台涡轮推进器55、2台超声波液位计53，所述超声波液位计53分别位于厌氧池21和缺氧池内22；所述涡轮推进器55位于漩涡沉砂池12和厌氧池21、厌氧池21和缺氧池22连接的管道上。所述厌氧池21和缺氧池22由304材质2mm拉丝不锈钢加工而成。

所述好氧池-二次沉淀池工艺单元3包括：1个好氧池31、1个二次沉淀池32、1台沉淀池刮泥机33、1台剩余污泥泵34、1台回流污泥泵35、2台涡轮推进器55、1个电动调节阀36、1个在线PH计54、2个超声波液位计53、1个溶解氧测试仪37，所述沉淀池刮泥机33位于二次沉淀池32内部，所述剩余污泥泵34位于二次沉淀池32和污泥处理设备工艺单元4连接的污泥管道62上，负责将二次沉淀池产生的污泥输送到连接污泥处理设备工艺单元的污泥管道62内部；所述回流污泥泵35位于二次沉淀池32和厌氧池连接21的污泥管道62上，负责将二次沉淀池32中的回流污泥输送到厌氧池21内；所述涡轮推进器55位于缺氧池22和好氧池31、好氧池31和二次沉淀池32连接的管道上；所述电动调节阀36位于好氧池31和污泥处理设备工艺单元4连接的废气管道63上，负责将好氧池31内产生的废气排出；所述在线PH计54位于二次沉淀池32内部；所述超声波液位计53分别位于好氧池31和二次沉淀池32内部；所述溶解氧测试仪37位于好氧池31内部。所述好氧池31和二次沉淀池32由304材质2mm拉丝不锈钢加工而成；所述电动调节阀36采用220V交流供电、4-20ma控制，带4-20ma开度反馈，现场带开度显示单元。

所述污泥处理设备工艺单元4包括：1个污泥池41、1台鼓风机42、1个超声波液位计53，所述鼓风机41与好氧池31通过废气管道63连接；所述污泥池41与二次沉淀池32管道连接；所述超声波液位计53位于污泥池41内部。所述污泥池41由304材质2mm拉丝不锈钢加工而成；所述鼓风机42为曝气式鼓风机，采用380V交流电源，功率0.37KW，每小时抽气30立方米。

所述控制单元5包括：1台PLC控制柜51、1台低压控制柜52、超声波液位计53、在线PH计54、涡轮推进器55，所述超声波液位计53负责实时监控各个容器内液体的高度；所述在线PH计54实时监控栅格池11和二次沉淀池32内的液体PH值；所述涡轮推进器55负责将管道内的液体推进到指定的容器内，所述PLC控制柜51、低压控制柜52为仿威图MCC柜，内置照明设备和散热风扇，所用低压元器件采用正泰公司产品，所用端子采用菲尼克斯公司产品，所述中间继电器采用欧姆龙公司产品。

所述监控软件为EmmanISS3.1软件系统。EmmanISS3.1软件系统持多语言开发，如中文简体、英文和日文，软件授权为硬件版加密。

EmmanISS3.1软件系统具有如下特点：

（1）完美的图形、丰富的图库，再现真实的生产场景；

（2）模型复用，更轻松高效的进行组态；

（3）智能诊断，系统故障在线展示；

（4）数据块采集，高速精准获取数据；

（5）完善的冗余方案，保证系统安全稳健；

（6）柔性网络架构，只需进行灵活的网络部署；

（7）良好的开放性能，轻松与第三方软件进行数据交换；

（8）完善的报警功能，便于故障监控和决策；

（9）功能强大的历史服务与展示功能，方便查询实时数据和历史数据。

本发明可以支持的PLC程序设计训练包括：

（1）PLC编程方法训练；

（2）数据传输功能实验；

（3）定时、计数功能实验；

（4）比较功能实验；

（5）步进功能的应用实验；

（6）跳转功能的应用实验；

（7）子程序调用功能的应用实验；

（8）中断控制功能的应用实验；

（9）PLC采集传感器信号训练；

（10）变频调速的PWM控制功能的应用实验。

本发明可以支持的PLC工业网络训练包括：

（1）Profibus工业网络通讯训练；

（2）Profinet工业网络通讯训练。

本发明可以支持的传感器技术及应用包括：

（1）PH传感器特性研究及应用；

（2）电磁流量计的特性研究及应用；

（3）超声波液位计的特性研究及应用；

（4）溶解氧分析仪的特性研究及应用；

（5）智能传感器的特性研究及应用。

本发明可以支持的故障检测技术技能培训包括：

（1）程序故障设置的排除训练；

（2）参数故障设置的排除训练；

（3）电气接线故障设置的排除训练。

本发明还可以支持的实训内容包括：PID控制技术及应用、人机交互界面控制技术、典型工业控制策略及应用、常用传感器及执行设备故障排除、维护。

本发明采用模块化设计理念，以自动化的污水处理厂为对象，体现常用的控制、机械传动原理的应用、装置的选择、调试和系统联合调试。每个工艺单元可自成系统，可分别让学生在每个工艺单元上进行实操练习，并且可根据污水处理厂实际工艺流程完成上述模块化组合功能，实现系统联合调试功能。

本发明的污水处理实训系统无论从元器件选用，到结构件加工精度，工业标准件的选用，装配标准，还是配线形式均符合工业级的标准。整体设备以完全工业化典型的AA0污水处理厂过程控制方案为设计根本，并配备工业级管件、传感器、执行机构、不锈钢储罐和处理池，完全按照工业生产过程典型工艺流程抽象化、缩小化而成，最大程度的缩短实训设备与工业现场实际应用设备的差距。

本发明的污水处理实训系统涵盖了工艺流程设计、传感器测控技术、电动控制技术、变频控制技术、信号传送与采集、PLC控制技术、人机交互系统等技术领域，可使学生在一套系统中更为全面的得到有效训练。

污水处理综合实训系统能满足《PLC原理及应用》、《PLC网络技术》、《污水处理系统设计与应用》、《传感器检测技术》、《电机拖动与控制》、《变频调速技术》和《人机界面技术》等多门课程的实训教学要求，能够反映出典型的实际工业污水处理厂现场，能清楚地反映污水过程中的污水提升环节、污水过滤处理环节、污水处理生化处理环节、污水处理污泥处理环节、污水处理消毒排放环节等部分。

本发明既可满足学校的常规的实验教学目的，也可用于学校科研开发的平台，同时还可为即将毕业的学生作为岗前培训的小工厂实训系统。作为一套专业实训装置，既可用于电气专业、测控专业的基础技能训练平台，也可用于该专业的技能考核设备。

本发明的污水处理实训系统具有接地保护、短路保护、漏电保护功能、具有误操作保护功能、安全性符合相关的工业标准、所有材质均符合环保标准。所有元器件满足国家CCC认证。外部接线均采用具有高绝缘性能且带护套插座的安全实验快插导线。

以上对本发明所提供的一种污水处理实训系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种污水处理实训系统，其特征在于，按污水处理工艺流程，依次包括：

负责污水处理工艺过程的污水提升、浮渣过滤、砂石过滤功能的格栅池-提升泵-沉砂池工艺单元；

负责污水处理工艺过程的AAO生化处理的厌氧化处理、去氧化处理、污水硝化处理功能的厌氧池-缺氧池工艺单元；

负责污水处理工艺过程的AAO生化处理的好氧化处理、污水硝化处理、污水硫化物过滤功能的好氧池-二次沉淀池工艺单元；

负责污水处理工艺过程的污泥脱水处理功能的污泥处理设备工艺单元；

为污水处理工艺提供自动化控制硬件单元、实时监控污水处理各单元参数的传感器单元、各连接管道开关和流量控制的阀门单元和电力供应的控制单元；

为污水处理工艺自动化控制提供软件支持的监控软件；

负责将格栅池-提升泵-沉砂池工艺单元、厌氧池-缺氧池工艺单元、好氧池-二次沉淀池工艺单元和污泥处理设备工艺单元连接的管道单元。

2.根据权利要求1所述的污水处理实训系统，其特征在于，所述格栅池-提升泵-沉砂池工艺单元包括：1个栅格池、1个漩涡沉砂池、1个进水总阀、1台格栅机、3台污水提升泵、1台漩涡沉砂器、1个在线PH计、1个电磁进料流量计、3台超声波液位计，所述栅格机位于栅格池的外侧，所述超声波液位计分别位于栅格机外部、栅格池内部和漩涡沉砂池内部，主要负责计量容器内液体的高度；所述污水提升泵位于栅格池和漩涡沉砂池连接的管道上；所述漩涡沉砂器位于漩涡沉砂池内部；所述在线PH计位于栅格池内部；所述进水总阀位于进水管道上；所述电磁进料流量计位于进水管道上。

3.根据权利要求1所述的污水处理实训系统，其特征在于，所述厌氧池-缺氧池工艺单元包括：1个厌氧池、1个缺氧池、2台涡轮推进器、2台超声波液位计，所述超声波液位计分别位于厌氧池和缺氧池内；所述涡轮推进器位于漩涡沉砂池和厌氧池、厌氧池和缺氧池连接的管道上。

4.根据权利要求1所述的污水处理实训系统，其特征在于，所述好氧池-二次沉淀池工艺单元包括：1个好氧池、1个二次沉淀池、1台沉淀池刮泥机、1台剩余污泥泵、1台回流污泥泵、2台涡轮推进器、1个电动调节阀、1个在线PH计、2个超声波液位计、1个溶解氧测试仪，所述沉淀池刮泥机位于二次沉淀池内部，所述剩余污泥泵位于二次沉淀池和污泥处理设备工艺单元连接的污泥管道上，负责将二次沉淀池产生的污泥输送到连接污泥处理设备工艺单元的污泥管道内部；所述回流污泥泵位于二次沉淀池和厌氧池连接的管道上，负责将二次沉淀池中的回流污泥输送到厌氧池内；所述涡轮推进器位于缺氧池和好氧池、好氧池和二次沉淀池连接的管道上；所述电动调节阀位于好氧池和污泥处理设备工艺单元连接的废气管道上，负责将好氧池内产生的废气排出；所述在线PH计位于二次沉淀池内部；所述超声波液位计分别位于好氧池和二次沉淀池内部；所述溶解氧测试仪位于好氧池内部。

5.根据权利要求1所述的污水处理实训系统，其特征在于，所述污泥处理设备工艺单元包括：1个污泥池、1台鼓风机、1个超声波液位计，所述鼓风机与好氧池通过废气管道连接；所述污泥池与二次沉淀池管道连接；所述超声波液位计位于污泥池内部。

6.根据权利要求1所述的污水处理实训系统，其特征在于，所述控制单元包括：1台PLC控制柜、1台低压控制柜、超声波液位计、在线PH计、涡轮推进器，所述超声波液位计负责实时监控各个容器内液体的高度；所述在线PH计实时监控栅格池和二次沉淀池内的液体PH值；所述涡轮推进器负责将管道内的液体推进到指定的容器内。

7.根据权利要求1所述的污水处理实训系统，其特征在于，所述监控软件为EmmanISS3.1软件系统。

8.根据权利要求1所述的污水处理实训系统，其特征在于，所述管道单元包括污水管道、污泥管道和废气管道。