CN209481423U - 一种基于plc的城市污水处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于PLC的城市污水处理系统，属于污水处理技术领域，所述的基于PLC的污水处理系统主要包括进水泵、粗格栅、清污机、除沙池、转股清污机、细格栅、氧化池、转碟曝风机、潜水搅拌机、沉淀池、污泥回流泵、贮泥池和控制单元，本实用新型提供了一种基于PLC的城市污水处理系统，结构简单，使用方便，应用计算机技术、PLC技术、电气控制技术、组态技术及通信技术等，利用污水处理厂当地的地理环境，选取合适的污水处理工艺流程，设计出污水处理效率高、自动化程度高、通信能力强、高可靠性的污水控制的监控系统。

Description

一种基于PLC的城市污水处理系统

技术领域

本实用新型属于污水处理技术领域，具体地说，涉及一种基于PLC的城市污水处理系统。

背景技术

现代社会工业化的快速发展以及人们对物质上的追求，而忽略了因此而引起的地球环境的恶劣变化，特别是水资源的慢慢匮乏。同时，城市化的快速发展也引起了水污染的加速，严重影响了人们的正常生活以及经济的可持续发展。水资源的减少以及如何减少水的污染已经是人类所面临的的重要问题及重大的挑战。

以城市为发展目标的区域性发展和城镇化建设已经成为我国经济社会发展的必然方向，但是随着经济高速发展和人口不断聚集而出现的水环境污染问题也同时成为一个重大的隐患。就城市污水处理工程的建设与运行而言，污水处理厂出水排放量要从普遍的二级排放标准提升到相当严格的A级排放标准，任务非常的艰巨。因此，污水处理系统对中国这样的一个高速发展的国家来说就更为重要。

与发达国家污水处理相比，中国污水处理还有很大的上升空间。其中城市的污水处理是污水处理的一个重要部分。城市污水的大量排放是一个重要原因。而中国每年逐年增加的污水排放量迫切需要污水处理发展进程的加快。据统计，摩洛哥的城市生活污水处理率为100%，新加坡年的城市生活污水处理率为99.8%，荷兰的城市生活污水处理率98.5%，而中国的城市生活污水处理率仅为43.6%，高效能、高标准、低消耗的污水处理技术成为以后研究开发和工程化应用的重点方向。而实现污水的有效治理、循环利用是一个长期的艰巨任务。

从“十一五”以来，我国的污水处理技术有着很大的提高，全国污水处理项目都引起了政府的高度重视，污水处理项目已纳为国家重点规划投资的项目规划，最普遍的污水处理工艺流程如:污水进入系统(包括污水沟、废弃水道、进水管等)→粗格栅物理处理→污水提升泵、回流泵站→细格栅物理处理→除砂池→氧化池(包括厌氧池、缺氧池、好氧池等重要污水处理工艺)→沉淀池→消毒出水池→污泥外运和排出清水。

所以，不断提高污水的处理效率和技术创新，对人民生活的质量、生存环境的提高，促进社会的和谐并且可持续发展具有重要的意义。在污水处理的过程中，PLC 控制器因其可靠性高、通用性好、技术成熟等优点，在工业控制系统中起到了不可代替的作用。

发明内容

为了克服背景技术中存在的问题，本实用新型提供了一种基于PLC的城市污水处理系统，结构简单，使用方便，应用计算机技术、PLC 技术、电气控制技术、组态技术及通信技术等，利用污水处理厂当地的地理环境，选取合适的污水处理工艺流程，设计出污水处理效率高、自动化程度高、通信能力强、高可靠性的污水控制的监控系统。

为达到上述目的，本实用新型是按如下技术方案实施的：

所述的基于PLC的污水处理系统主要包括进水泵、粗格栅、清污机、除沙池、转股清污机、细格栅、氧化池、转碟曝风机、潜水搅拌机、沉淀池、污泥回流泵、贮泥池，进水泵一端与城市污水连接，进水泵另一端通过粗格栅与除沙池连接，所述的清污机一端与进水泵和粗格栅之间连接，清污机另一端与粗格栅和除沙池之间连接，除沙池分别与转股清污机和细格栅双向连接，除沙池的下一流程与氧化池连接，氧化池分别于转碟曝风机和潜水搅拌机连接，氧化池的下一流程与沉淀池连接，沉淀池一端通过污泥回流泵与贮泥池连接，沉淀池的另一端通过污泥脱水流程连接，所述的贮泥池通过污泥浓缩脱水流程连接。

进一步，所述的基于PLC的城市污水处理系统设有控制单元，控制单元包括远程控制终端、场内PLC主站、PLC分站、液位传感器Ⅰ、PH传感器Ⅰ、液位传感器Ⅱ、PH传感器Ⅱ、含氧量传感器、流量计、电流计、电压计，远程控制终端与场内PLC主站连接，场内PLC主站与PLC分站连接，所述的PLC分站包括1#PLC站、2#PLC站、3#PLC站、4#PLC站，1#PLC站与设置在除沙池内的液位传感器Ⅰ、PH传感器Ⅰ连接，2#PLC站与设置在氧化池内的液位传感器Ⅱ、PH传感器Ⅱ、含氧量传感器连接，3#PLC站与污泥脱水流程后的流量计连接，4#PLC站与电流计、电压计连接。

进一步，所述的远程控制终端为计算机，计算机与打印机、报警器等设备连接。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供了一种基于PLC的城市污水处理系统，结构简单，采用电气控制系统，相对于传统的污水处理系统，具有以下特点：

1.通过对控制系统功能和关键技术分析，设计了控制系统的总体结构；根据污水处理厂的用电需求及处理设备的需求，运用优化节能技术，完成变压器容量及处理设备的功率参数计算及优化。

2.依据可靠性、经济性原则及所需I/O点数的需求，对PLC进行选型，选用的PLC控制器为完全模块化，配置灵活，易于升级。

3.通过对粗、细格栅控制过程，氧化池控制过程，沉淀池控制过程进行PLC子程序的梯形图设计，控制系统可靠性高，运行管理简单方便。

4.完成基于组态技术的中央监控的监控系统软件的开发，利用组态王软件编写绘制污水处理监控部分，为管理员提供了一个完全开放的友好的具有显示、报警、报表、实时曲线人机交互界面，实现了对数据采集的远程监控。

附图说明

图1为本实用新型的连接结构框图；

图2为本实用新型的控制单元连接结构简图。

图中，1-进水泵、2-粗格栅、3-清污机、4-除沙池、5-转股清污机、6-细格栅、7-氧化池、8-转碟曝风机、9-潜水搅拌机、10-沉淀池、11-污泥回流泵、12-贮泥池、13-远程控制终端、14-场内PLC主站、15-液位传感器Ⅰ、16-PH传感器Ⅰ、17-液位传感器Ⅱ、18-PH传感器Ⅱ、19-含氧量传感器、20-流量计、21-电流计、22-电压计。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。

如图1-2所示，所述的基于PLC的污水处理系统主要包括进水泵1、粗格栅2、清污机3、除沙池4、转股清污机5、细格栅6、氧化池7、转碟曝风机8、潜水搅拌机9、沉淀池10、污泥回流泵11、贮泥池12。

进水泵1一端与城市污水连接，进水泵1另一端通过粗格栅2与除沙池4连接，所述的清污机3一端与进水泵1和粗格栅2之间连接，清污机3另一端与粗格栅2和除沙池4之间连接，除沙池4分别与转股清污机5和细格栅6双向连接，粗格栅2放置在进水系统中，主要功能是清理进入污水的大块物体垃圾，粗格栅2两侧会安装有超声波液位差计，超声波液位差计上的感应器会传输给清污机3来判断是否运行或停止，进水泵1主要有两台潜水泵构成，进水泵1房内的液位传感器将采集到的液位上报到场内PLC主站14来决定潜水泵的运行和停止。

细格栅6的作用是对粗格栅2流过来的污水中的较小的垃圾物体进行清理和排除，细格栅6两侧会安装有超声波液位差计，超声波液位差计上的感应器会传输给清污机3来判断是否运行或停止。除砂池中分离机运行和后面处理的曝气机的运行是同步的，共同对沉砂池中的颗粒进行清理。

除沙池4的下一流程与氧化池7连接，氧化池7分别于转碟曝风机8和潜水搅拌机9连接，这个过程是污水处理的重要环节，氧化沟系统控制量比较多，控制的过程也比较复杂，氧化沟是对污水进行生化处理，污水进入池内，在曝气装置的推动下不停地循环流出，流出后然后进入二沉池进行沉淀分离，转碟曝风机8是氧化沟系统的重要设备，也是污水处理厂耗能最多的设备，为了节能，污水处理厂都安装溶解氧探测设备和变频器来自动控制曝气机的运行。

氧化池7的下一流程与沉淀池10连接，沉淀池10一端通过污泥回流泵11与贮泥池12连接，污泥回流泵11会将曝气池中的污泥进行处理，场内PLC主站14会根据预定的程序设计时间来启动和停止回流泵的运行，能够合理的搭配污水和污泥的比例，可以较高质量完成污水和污泥的处理，沉淀池10的另一端通过污泥脱水流程连接，沉淀池10中的主要设备是刮泥机，是对氧化沟系统处理后的污水进行物理沉淀，完成污泥和清水的分离，所述的贮泥池12通过污泥浓缩脱水流程连接，污泥经浓缩处理后，含水率还是比较高，一般95%-97%左右，需要进一步的降低含水量，污泥的含水率降低到85%以下的过程就是污泥的脱水干化，真空过滤是现在使用最广的机械脱水方法，它具有处理量大，能够连续生产、操作平稳等优点。

所述的基于PLC的城市污水处理系统设有控制单元，控制单元包括远程控制终端13、场内PLC主站14、PLC分站、液位传感器Ⅰ15、PH传感器Ⅰ16、液位传感器Ⅱ17、PH传感器Ⅱ18、含氧量传感器19、流量计20、电流计21、电压计22。

远程控制终端13与场内PLC主站14连接，场内PLC主站14与PLC分站连接，所述的PLC分站包括1#PLC站、2#PLC站、3#PLC站、4#PLC站，1#PLC站与设置在除沙池4内的液位传感器Ⅰ15、PH传感器Ⅰ16连接，2#PLC站与设置在氧化池7内的液位传感器Ⅱ17、PH传感器Ⅱ18、含氧量传感器19连接，3#PLC站与污泥脱水流程后的流量计20连接，4#PLC站与电流计21、电压计22连接，所述的远程控制终端13为计算机，计算机与打印机、报警器等设备连接。

污水处理厂控制系统采用“集中监测、分散控制、资源共享”的原则，主要采用计算机、PLC、现场仪表仪器组成多级、全开放、多模块化、实时多任务的数据采集和控制系统。

污水信息采集流程中的各检测仪表仪器均为在线式的与上位机同步的智能仪表,变送器通过可编程序控制器(场内PLC主站14)的接口传送可用的模拟、数字信号，经A/D转换实现信号采集，系统除具备对生产过程的数据采集功能外,数据处理的功能也非常强大,实时显示并记录数据。

本实用新型的工作过程:

城市污水先由进水管道通过粗格栅2进行物理清理，净化后的污水然后进入除沙池4中。经过细格栅6对污水中稍微小点的污染物体进行排除，再进入氧化沟反应池。在该氧化沟反应池中会对污水中的有机污染物进行生物药化的处理，更进一步的分解污水中的有害物质，同时在氧化池7中安装有溶解氧仪和超声波液位差计，这两种仪器有反应传感器会对氧化后的污水进行检测，然后汇报到场内PLC主站14上，来控制曝气机的运行和停止，使污水达到预定的参数值。经过净化后的污水进入沉淀池10中，沉淀池10中的刮泥机会对污水进行物理沉淀，由于高分子助凝剂具有强烈吸附作用，会将沉淀池10中加入混凝剂和絮凝剂更使其更加快捷的沉淀，达到预期的效果。最后污水被脱水机进行分离，一部分泥饼外运，另一部分清水排出。

本实用新型提供了一种基于PLC的城市污水处理系统，结构简单，采用电气控制系统，相对于传统的污水处理系统，具有以下特点：通过对控制系统功能和关键技术分析，设计了控制系统的总体结构；根据污水处理厂的用电需求及处理设备的需求，运用优化节能技术，完成变压器容量及处理设备的功率参数计算及优化；依据可靠性、经济性原则及所需I/O点数的需求，对PLC进行选型，选用的PLC控制器为完全模块化，配置灵活，易于升级；通过对粗、细格栅控制过程，氧化池控制过程，沉淀池控制过程进行PLC子程序的梯形图设计，控制系统可靠性高，运行管理简单方便；完成基于组态技术的中央监控的监控系统软件的开发，利用组态王软件编写绘制污水处理监控部分，为管理员提供了一个完全开放的友好的具有显示、报警、报表、实时曲线人机交互界面，实现了对数据采集的远程监控。

最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本实用新型进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本实用新型权利要求书所限定的。

Claims (3)

1.一种基于PLC的城市污水处理系统，其特征在于：所述的基于PLC的污水处理系统主要包括进水泵、粗格栅、清污机、除沙池、转股清污机、细格栅、氧化池、转碟曝风机、潜水搅拌机、沉淀池、污泥回流泵、贮泥池，进水泵一端与城市污水连接，进水泵另一端通过粗格栅与除沙池连接，所述的清污机一端与进水泵和粗格栅之间连接，清污机另一端与粗格栅和除沙池之间连接，除沙池分别与转股清污机和细格栅双向连接，除沙池的下一流程与氧化池连接，氧化池分别于转碟曝风机和潜水搅拌机连接，氧化池的下一流程与沉淀池连接，沉淀池一端通过污泥回流泵与贮泥池连接，沉淀池的另一端通过污泥脱水流程连接，所述的贮泥池通过污泥浓缩脱水流程连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于PLC的城市污水处理系统，其特征在于：所述的基于PLC的城市污水处理系统设有控制单元，控制单元包括远程控制终端、场内PLC主站、PLC分站、液位传感器Ⅰ、PH传感器Ⅰ、液位传感器Ⅱ、PH传感器Ⅱ、含氧量传感器、流量计、电流计、电压计，远程控制终端与场内PLC主站连接，场内PLC主站与PLC分站连接，所述的PLC分站包括1#PLC站、2#PLC站、3#PLC站、4#PLC站，1#PLC站与设置在除沙池内的液位传感器Ⅰ、PH传感器Ⅰ连接，2#PLC站与设置在氧化池内的液位传感器Ⅱ、PH传感器Ⅱ、含氧量传感器连接，3#PLC站与污泥脱水流程后的流量计连接，4#PLC站与电流计、电压计连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于PLC的城市污水处理系统，其特征在于：所述的远程控制终端为计算机，计算机与打印机、报警器等设备连接。