基于PLC的氨氮废水处理系统.docx
摘要
随着生活水平的不断提高,人们对生态环境提出更高要求,废水处理行业在其中占有重要地位。然而,与国外相比,我国的废水处理行业仍然落后于其他行业及国外。所以,研究基于计算机控制技术的废水处理系统具有重要的现实意义。
本文以基于PLC的氨氮废水处理系统设计作为主要研究课题,基于PLC的氨氮废水处理系统主要由西门子S7-200PLC、感应器件、驱动装置和传动装置组成。主要工作原理是利用液位计、泥位计、PH值传感器、氨气敏电极、溶解氧浓度测量仪采集废水中的液位、流量、氨氮含量等模拟量信号,实现对氨氮废水处理工艺中设备的自动控制,实现氨氮废水处理功能。总的来说,本次设计既满足了氨氮废水处理自动化的基本要求,还可以保证氨氮废水处理自动化的稳定性,是一个比较实用且经济的工程项目。
关键词:PLC;氨氮废水处理;硬件设计;软件设计
目录
TOC\o1-3\h\z\u第一章绪论 1
1.1研究背景 1
1.2研究意义 1
第二章基于PLC的氨氮废水处理系统监控组态设计 3
2.1组态软件简介 3
2.2系统监控界面设计 3
2.2.1主界面设计 3
2.2.2生化池监控界面设计 4
2.2.3鼓风机房监控界面设计 4
2.2.4脱水机房监控界面设计 5
2.2.5报警值设定 6
第三章基于PLC的氨氮废水处理系统总体设计 7
3.1系统设计原则 7
3.2总体设计方案 7
第四章基于PLC的氨氮废水处理系统硬件设计 9
4.1PLC控制器选型 9
4.2控制站设备选型 12
4.2.1预处理阶段 12
4.2.2生物处理阶段 13
4.2.3污泥处理阶段 13
4.3传感器选型 14
4.3.1超声波液位计 14
4.3.2超声波泥位计 14
4.3.3pH值传感器 15
4.3.4氨气敏电极传感器 15
4.3.5溶解氧浓度测量仪 17
4.4控制系统主电路图设计 18
第五章基于PLC的氨氮废水处理系统软件设计 19
5.1STEP7简介 19
5.2系统程序设计 19
5.2.1进水流程设计 19
5.2.2出水流程设计 20
5.2.3脱水流程设计 22
5.3系统控制梯形程序图设计 22
结论 26
参考文献 27
附录 28
致谢 29
第一章绪论
1.1研究背景
随着工业的发展,化学氨肥的使用极大地改善了农产品质量、提高了农作物产量,但因此自然界的氢循环也从根本上被人类活动改变。据统计,由于人类活动进入环境中的氨,由1860年的15兆吨升高到了2010年的185兆吨;农业氨肥的使用量由1961年的12兆吨升高到了2014年的110兆吨。而与此同时,氨循环率却急剧下降,由1970年的90%降到2014年的36%。
从1950年到2014年,我国在耕地面积总体没有太大变化的情况下,粮食产量从1.32亿吨攀升至6.07亿吨。除了新技术、政策支持和灌溉设施改善外,氨肥的大量使用也是主要因素。2014年,全球氮肥使用量为1.1亿吨,中国占到约32%。据统计分析,我国水体氨排放安全阈值为每年520万吨左右,但由于氮肥的过度使用,加上畜牧、生活污水以及工业污水的氨排放,使得我国目前水体复排放量约为1450万吨。超标的水体氨氮排放量将导致水体环境富营养化,水质恶化,对人类生存环境和身体健康都将造成极大的影响。
为了人类的可持续发展,为了重建我国清洁水体,如何处理或者回收废水中的気,将是当下环保工作者们迫切需要解决的课题。目前,用于处理氨氨废水的方法众多,除了传统的物化法、生化联合法,还有近些年开发的一些新型生物脱気法等。这些方法都各有自己的应用范围与优缺点,在这些现有技术的基础上开发新的技术,以达到更高标准的处理效果,将创造更为长远的社会和经济效益。
1.2研究意义
近些年来,微生物电化学系统(Bioelectrochemicalsystem,BES)作为一种新兴的平台技术被广泛应用于环境能源领域。BES的优势在于既能够利用微生物的催化作用,促进污染物的降解,同时又可以通过对电子传递的控制来调控污染物降解反应的进行。因此,系统深入地研究BES的作用机制,对于BES在水处理领域的应用有着极其重要的指导意义[1]。
水支撑着人类的生存,有水才有生命。随着人类社会经济的发展,科学技术的发展,人民生活水平的提高,生产生活用水的质量不断提高。然而,中国的水资源现状如下:水污染严重,淡水资源限制严重,区域水资源不均衡,中国人均用水量低,城市缺