毕业设计（论文）-基于PLC的污水处理系统的设计.doc

1 绪论
我国是一个水资源匮乏的国家,而且时空分布上极不均匀,许多地区和城市严重缺水。与此同时,在我国大部分城市和地区,本已极为有限的水资源还受到水质恶化和水生态系统破坏的严重威胁。由于80%以上的污水未经有效处理就直接投进水域,已造成我国1/3以上的河段受到污染,90%以上的城市水域严重污染,近50%的重点城镇水源不符合饮用水标准。尤其伴随着城市化和工业化进程的加速,需水量和污染物排放量迅速增长,水危机不仅会长期存在,而且有迅速加剧的趋势。水资源短缺和水环境污染造成的水危机已经成为我国社会经济发展的重要制约因素。国内外水环境恢复与再生的实践表明,污水深度处理与再利用是通向健康水循环的桥梁,推进污水深度处理和普及再生水,利用人类与自然兼容协调,创造良好水环境,促进人类可持续发展的重要举措
选题的目的和意义
世界任何国家的经济发展,都会推进社会进步、促进工农业生产能力,使人民生活得到进一步改善,但是也随之带来不同程序的环境污染。污水也是造成环境污染的来源之一。这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注,治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程。
我均水资源总量为28000亿m2,居世界第六位,人均水资源量为2220m2,居世界第110位,已经被联合国列为世界上13个缺水国家之一。目前我国约300个城市缺水,其中严重缺水城市有50个。据中国经济信息网分析统计,全国按目前正常需要,年缺水总量约为300亿~400亿立方米,因缺水造成的经济损失每年达2300亿元,超过洪涝灾害。水资源的匮乏和水资源的污染,已经严重影响了人民的日常生活,严重影响了我国的经济建设和发展。特别是我国北方城市,如北京、天津、沈阳等城市水资源更为短缺。根据国家十五发展纲要,十五期间各县市都要建立污水处理厂,如何保证处理过程的正常运行,减少运行成本成为环保部门、城建部门所关注的问题。目前国家治理污染的重点是“33211”工程,即“三河”(淮河、海河、辽河流域)、“三湖”(太湖、巢湖、滇池)、“两区”(酸雨控制区、二氧化硫控制区)、“一市”(北京)、“一海”(渤海流域)[1]。³、³、³,并且我们的工作人员还要比这些国家多,但是我国城市污水处理深度却远不如这些国家。造成这种结果的原因主要是:污水处理厂管理水平低、自动化控制手段差。
因此建设符合我国国情的污水处理自动控制系统对降低污水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会,保持我国经济高速发展具有重要意义。
当今国内外污水处理自动控制系统发展状况
国外污水处理自控系统发展状况
国外的一些发达国家,如美国、日本、西欧等国,由于这些国家经济发达,并较早的实现了工业现代化。这些国家经济发展较早而且较快,环境问题特别是水资源污染的严重性也较早的体现出来,同时也得到了这些国家政府的重视,投入了大量的人力、物力,进行水处理的研究。这些国家在研究水处理新理论和工艺的同时,也重视污水处理自控系统的研究。这些国家先后投资研究高效型、智能型、集约型污水处理设备和自动化控制仪表。一些发达国家经过十几年的努力,污水处理率几经达到了80%~90%,成功地解决了来自于城市和工业的点源污染问题。同时一些国家开始重视污水的回用,如以色列的污水回用率达到了90%。
由于控制技术、网络通信技术以及现场总线技术的飞速发展,国外的污水厂很早便实现了污水厂的网络控制,如DCS、FCS系统。同时国外较早的将SCADA技术引入到了给水排水工程中,并取得了良好的经济效益和社会效益。国外同时注重水处理中PLC的开发,相继研制出了一些智能、稳定、小巧的控制单元,如AB公司的SLC系列、Siemens的S7系列、Schneider的TSX Quantum系列;同时国外也很重视在线仪表的研制,如德国E+H公司,美国的哈希公司相继研制了溶解氧DO(Dissolved Oxygen)、化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)分析仪。国外污水处理自控系统主要存在以下几个特点:
(1) 采用集散控制系统DCS和现场总线控制系统FCS。按照厂区的自身情况和工艺段来划分若干个控制站,站与站之间可以平级关系也可以是上下级关系,站与站之间一般独立运行。设立中控室,中控室有操作员和工程师站,负责全厂的数据管理与记录、报表等工作。
(2) 采用在线监测的水质分析仪表,对全厂的水质实行实时监测,并由上位机记录下来,提高了测量精度。
(3) 生产过程中不同程度上采用了智能控制,可以根据水质和水源的变化自动地调整相应的控制方式。
(4) 大量采用遥测、遥控设备,并开始有效地利用社会信息资