專利名稱：造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種在線自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，尤其是一種造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，屬于自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，在紙張抄造過(guò)程中，通常會(huì)產(chǎn)生大量廢水，基于環(huán)保和節(jié)能的考慮，如何將造紙廢水循環(huán)利用是本領(lǐng)域人員研究的重點(diǎn)，而造紙工業(yè)廢水的處理應(yīng)當(dāng)著重于提高循環(huán)利用率，減少用水量和廢水排放量，同時(shí)也應(yīng)積極探索各種可靠、經(jīng)濟(jì)和能夠充分利用廢水中有用資源的處理方式。因此，有效的造紙污水處理系統(tǒng)顯得尤為重要。造紙污水處理系統(tǒng)的主要功能是完成對(duì)造紙污水的凈化作用，使經(jīng)過(guò)處理的造紙污水能夠達(dá)到國(guó)家規(guī)定的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。但是長(zhǎng)期以來(lái)，污水處理技術(shù)的發(fā)展仍遠(yuǎn)滯后于 造紙工業(yè)發(fā)展的需要，污水處理設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率低，污水處理效率差等問(wèn)題一直影響著造紙工業(yè)的發(fā)展。如果能通過(guò)有效的自動(dòng)控制技術(shù)降低造紙污水處理的運(yùn)行費(fèi)用，將帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益，因此，實(shí)現(xiàn)污水處理過(guò)程的自動(dòng)化，是污水處理發(fā)展的必然趨勢(shì)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種可以在線監(jiān)控、自動(dòng)控制的造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)采取如下技術(shù)方案達(dá)到造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括工控機(jī)、PLC控制器、模擬輸入設(shè)備、模擬輸出設(shè)備、變頻器、與變頻器連接的空壓機(jī)、設(shè)置在輸入管道的N泵、P泵和進(jìn)水泵以及設(shè)置在輸出管道的排泥泵和出水泵；所述工控機(jī)與PLC控制器信號(hào)連接，所述PLC控制器與模擬輸入設(shè)備、模擬輸出設(shè)備信號(hào)連接，所述模擬輸入設(shè)備與DO傳感器、PH傳感器、ORP傳感器、液位傳感器信號(hào)連接，所述模擬輸出設(shè)備與N泵、P泵、進(jìn)水泵、排泥泵、出水泵、變頻器信號(hào)連接。作為一種優(yōu)選方案，在輸入管道和輸出管道之間設(shè)置有SBR反應(yīng)器，所述SBR反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有曝氣頭和攪拌器，所述變頻器、空壓機(jī)和曝氣頭依次連接；所述DO傳感器、pH傳感器、ORP傳感器和液位傳感器設(shè)置在SBR反應(yīng)器內(nèi)。作為一種優(yōu)選方案，在所述曝氣頭和空壓機(jī)之間設(shè)置有流量計(jì)。作為一種優(yōu)選方案，所述PLC控制器連接有數(shù)字輸出設(shè)備，所述數(shù)字輸出設(shè)備與N泵、P泵、進(jìn)水泵、排泥泵、出水泵、變頻器、攪拌器信號(hào)連接。作為一種優(yōu)選方案，所述SBR反應(yīng)器為造紙污水生化反應(yīng)的場(chǎng)所，其容量為50L。作為一種優(yōu)選方案，所述工控機(jī)型號(hào)為研華610L。作為一種優(yōu)選方案，所述PLC控制器型號(hào)為西門子S7-200。作為一種優(yōu)選方案，所述模擬輸入設(shè)備為西門子EM231。作為一種優(yōu)選方案，所述模擬輸出設(shè)備由三個(gè)并聯(lián)的西門子EM232組成，第一個(gè)EM232與N泵、P泵信號(hào)連接，第二個(gè)EM232與進(jìn)水泵、排泥泵信號(hào)連接，第三個(gè)EM232與出水泵、變頻器信號(hào)連接。[0015]作為一種優(yōu)選方案，所述N泵、P泵、進(jìn)水泵、排泥泵、出水泵為蠕動(dòng)泵。[0016]本實(shí)用新型相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的有益效果[0017]I、本實(shí)用新型基于造紙污水的活性污泥法處理工藝，開發(fā)了造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，采用系統(tǒng)分層控制結(jié)構(gòu)，以一臺(tái)研華610L工控機(jī)為上位機(jī)，利用 “組態(tài)王6. 53”版本軟件開發(fā)人機(jī)界面，以西門子S7-200PLC的CPU224作為下位機(jī)，利用 STEP7-Micro/WIN編程，采用EM231、EM232作為模擬量輸入模塊和輸出模塊，設(shè)計(jì)了一套造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了各泵、DO (溶解氧)值、pH (酸堿度)值、ORP (氧化還原電位)值及液位等參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制、數(shù)據(jù)庫(kù)記錄查詢等功能，利用上位機(jī)人機(jī)互動(dòng)的方式對(duì)造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行反應(yīng)起點(diǎn)和終點(diǎn)控制，取得穩(wěn)定可靠的造紙污水處理效果，實(shí)現(xiàn)造紙污水處理反應(yīng)過(guò)程的自動(dòng)控制。[0018]2、本實(shí)用新型利用普通的開關(guān)控制策略，PLC控制器通過(guò)DO傳感器、變頻器和空壓機(jī)對(duì)SBR反應(yīng)器內(nèi) 污水的DO進(jìn)行控制；利用PID控制策略，PLC控制器通過(guò)DO傳感器、 變頻器和空壓機(jī)對(duì)SBR反應(yīng)器內(nèi)污水的DO進(jìn)行控制；利用模糊控制策略，PLC控制器通過(guò) DO傳感器、變頻器和空壓機(jī)對(duì)SBR反應(yīng)器內(nèi)污水的DO進(jìn)行控制，其中，模糊控制策略的優(yōu)化變型分段模糊控制策略和復(fù)合模糊控制策略的使用，提高了控制的穩(wěn)定性和精確性。


[0019]圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。[0020]圖2為本實(shí)用新型的控制流程框圖。[0021]圖3為本實(shí)用新型對(duì)合成污水采用復(fù)合模糊控制策略的控制結(jié)果圖。[0022]圖4為本實(shí)用新型對(duì)造紙污水采用分段模糊控制策略的控制結(jié)果圖。
具體實(shí)施方式
[0023]實(shí)施例I :[0024]如圖I所示，本實(shí)施例包括工控機(jī)、PLC控制器、模擬輸入設(shè)備、模擬輸出設(shè)備、數(shù)字輸出設(shè)備、N泵、P泵、進(jìn)水泵、排泥泵、出水泵、變頻器和空壓機(jī)，所述N泵、P泵和進(jìn)水泵設(shè)置在輸入管道上，所述排泥泵和出水泵設(shè)置在輸出管道上，在輸入管道和輸出管道之間設(shè)置有SBR反應(yīng)器，所述SBR反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有曝氣頭和攪拌器；所述工控機(jī)與PLC控制器信號(hào)連接，所述PLC控制器與模擬輸入設(shè)備、模擬輸出設(shè)備、數(shù)字輸出設(shè)備信號(hào)連接，所述模擬輸入設(shè)備與DO傳感器、pH傳感器、ORP傳感器、液位傳感器信號(hào)連接,所述模擬輸出設(shè)備與N泵、P泵、進(jìn)水泵、排泥泵、出水泵、變頻器信號(hào)連接，所述數(shù)字輸出設(shè)備與N泵、P泵、進(jìn)水泵、排泥泵、出水泵、變頻器、攪拌器信號(hào)連接；所述DO傳感器、pH傳感器、ORP傳感器和液位傳感器設(shè)置在SBR反應(yīng)器內(nèi)，所述變頻器、空壓機(jī)和曝氣頭依次連接，在所述空壓機(jī)和曝氣頭之間設(shè)置有流量計(jì)。[0025]本實(shí)施例中，所述SBR反應(yīng)器為造紙污水生化反應(yīng)的場(chǎng)所，其容量為50L。所述工控機(jī)型號(hào)為研華610L。所述PLC控制器型號(hào)為西門子S7-200。所述模擬輸入設(shè)備為西門子EM231。所述模擬輸出設(shè)備由三個(gè)并聯(lián)的西門子EM232組成，第一個(gè)EM232與N泵、P泵信號(hào)連接，第二個(gè)EM232與進(jìn)水泵、排泥泵信號(hào)連接，第三個(gè)EM232與出水泵、變頻器信號(hào)連接。所述N泵、P泵、進(jìn)水泵、排泥泵、出水泵為蠕動(dòng)泵。關(guān)于污水和活性污泥的處理啟動(dòng)N泵和P泵，分別加入營(yíng)養(yǎng)元素N(氮)和P(磷)，通過(guò)管道將營(yíng)養(yǎng)元素N和P輸送到SBR反應(yīng)器，啟動(dòng)進(jìn)水泵，通過(guò)管道將造紙污水輸送到SBR反應(yīng)器；SBR反應(yīng)器完成處理后多余的活性污泥通過(guò)排泥泵排出，SBR反應(yīng)器處理完的污水通過(guò)排水泵排出?？刂屏鞒倘鐖D2所示，系統(tǒng)運(yùn)行后，I)若檢測(cè)有手動(dòng)曝氣信號(hào)，啟動(dòng)變頻器和空壓機(jī)，通過(guò)空壓機(jī)對(duì)SBR反應(yīng)器內(nèi)的污水進(jìn)行曝氣，之后若檢測(cè)有曝氣停止信號(hào)，則停止曝氣；若無(wú)曝氣停止信號(hào)，則返回繼續(xù)曝氣。2)若檢測(cè)無(wú)手動(dòng)曝氣信號(hào)，啟動(dòng)曝氣自動(dòng)控制策略，自動(dòng)啟動(dòng)變頻器和空壓機(jī)，通過(guò)空壓機(jī)對(duì)SBR反應(yīng)器的污水進(jìn)行曝氣，污水處理完成后 停止曝氣。應(yīng)用實(shí)例I :實(shí)驗(yàn)室配制合成污水,使其COD值處于300 330mg/L,氨氮濃度為40 45mg/L,P兀素濃度為4. 5 5. Omg/L,堿度為400 450mg/L。對(duì)上述污水，利用實(shí)施例I的造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng),將DO的設(shè)定值定為2. Omg/L,手動(dòng)瞬間加入8L上述合成污水；利用上位機(jī)的人機(jī)交互界面控制系統(tǒng)啟動(dòng)，并連續(xù)運(yùn)行120分鐘，期間對(duì)整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中的DO實(shí)施多種控制策略。其中采用復(fù)合模糊控制策略的效果最好，其控制效果為上升時(shí)間為3. 5分鐘、超調(diào)量為5. 5%、平均值為2. Olmg/L、最大值為2. 14mg/L、最小值為I. 87mg/L、標(biāo)準(zhǔn)方差為O. 05、總曝氣量為1840L，控制結(jié)果如圖3所示。應(yīng)用實(shí)例2:廣州某紙廠二次纖維造紙廠污水處理車間的進(jìn)入SBR反應(yīng)器前的污水總管中的造紙污水。該污水COD為1195mg/L，按C0D:N:P=230:5:1配置N、P溶液，并將該造紙污水
經(jīng)冷卻至室溫。對(duì)上述污水，利用實(shí)施例I的造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng),將DO的設(shè)定值定為2. Omg/L ;利用上位機(jī)的人機(jī)交互界面控制系統(tǒng)啟動(dòng)，并連續(xù)運(yùn)行2個(gè)SBR反應(yīng)周期共720分鐘。在一個(gè)SBR周期內(nèi)，按照程序啟動(dòng)順序先啟動(dòng)N泵和P泵加入適量營(yíng)養(yǎng)元素；在40分鐘的進(jìn)水階段加入3L造紙污水；從40分鐘到220分鐘期間，控制變頻器輸出頻率，從而控制空壓機(jī)的曝氣量以控制水體溶解氧濃度；在220分鐘到230分鐘期間，控制攪拌器的攪動(dòng)讓泥位均勻；230分鐘到300分鐘期間為沉降階段，污泥下沉，水質(zhì)漸清澈；在295分鐘到305分鐘期間，控制排泥泵，排泥時(shí)水體的MLSS在2. Og/L上下波動(dòng)；在300分鐘到360分鐘期間，排出經(jīng)活性污泥法生化處理的凈水3L。在處理過(guò)程中對(duì)整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中的DO實(shí)施多種自動(dòng)控制策略，其中采用分段模糊控制策略的效果最好，其控制效果為上升時(shí)間為69分鐘、平均值為2. 001mg/L、最大值為2. 06mg/L、最小值為I. 9mg/L、標(biāo)準(zhǔn)方差為0. 0233、總曝氣量為3744L，控制結(jié)果如圖4所示。以上所述，僅為本實(shí)用新型優(yōu)選的實(shí)施例，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型所公開的范圍內(nèi)，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案及其實(shí)用新型構(gòu)思加以等同替換或改變，都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于包括工控機(jī)、PLC控制器、模擬輸入設(shè)備、模擬輸出設(shè)備、變頻器、與變頻器連接的空壓機(jī)、設(shè)置在輸入管道的N泵、P泵和進(jìn)水泵以及設(shè)置在輸出管道的排泥泵和出水泵；所述工控機(jī)與PLC控制器信號(hào)連接，所述PLC控制器與模擬輸入設(shè)備、模擬輸出設(shè)備信號(hào)連接，所述模擬輸入設(shè)備與DO傳感器、pH 傳感器、ORP傳感器、液位傳感器信號(hào)連接，所述模擬輸出設(shè)備與N泵、P泵、進(jìn)水泵、排泥泵、 出水泵、變頻器信號(hào)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于在輸入管道和輸出管道之間設(shè)置有SBR反應(yīng)器，所述SBR反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有曝氣頭和攪拌器，所述變頻器、空壓機(jī)和曝氣頭依次連接；所述DO傳感器、pH傳感器、ORP傳感器和液位傳感器設(shè)置在SBR反應(yīng)器內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于在所述曝氣頭和空壓機(jī)之間設(shè)置有流量計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述 PLC控制器連接有數(shù)字輸出設(shè)備，所述數(shù)字輸出設(shè)備與N泵、P泵、進(jìn)水泵、排泥泵、出水泵、 變頻器、攪拌器信號(hào)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述 SBR反應(yīng)器為造紙污水生化反應(yīng)的場(chǎng)所，其容量為50L。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述工控機(jī)型號(hào)為研華610L。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述 PLC控制器型號(hào)為西門子S7-200。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述模擬輸入設(shè)備為西門子EM231。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述模擬輸出設(shè)備由三個(gè)并聯(lián)的西門子EM232組成，第一個(gè)EM232與N泵、P泵信號(hào)連接，第二個(gè)EM232與進(jìn)水泵、排泥泵信號(hào)連接，第三個(gè)EM232與出水泵、變頻器信號(hào)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于所述 N栗、P栗、進(jìn)水栗、排泥栗、出水栗為螺動(dòng)栗。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，包括工控機(jī)、PLC控制器、模擬輸入設(shè)備、模擬輸出設(shè)備、變頻器、與變頻器連接的空壓機(jī)、設(shè)置在輸入管道的N泵、P泵和進(jìn)水泵以及設(shè)置在輸出管道的排泥泵和出水泵；所述工控機(jī)與PLC控制器信號(hào)連接，所述PLC控制器與模擬輸入設(shè)備、模擬輸出設(shè)備信號(hào)連接，所述模擬輸入設(shè)備與DO傳感器、pH傳感器、ORP傳感器、液位傳感器信號(hào)連接，所述模擬輸出設(shè)備與N泵、P泵、進(jìn)水泵、排泥泵、出水泵、變頻器信號(hào)連接。本實(shí)用新型利用上位機(jī)人機(jī)互動(dòng)的方式對(duì)造紙污水活性污泥法處理自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行反應(yīng)起點(diǎn)和終點(diǎn)控制，取得穩(wěn)定可靠的造紙污水處理效果，實(shí)現(xiàn)造紙污水處理反應(yīng)過(guò)程的自動(dòng)控制。
文檔編號(hào)G05B19/05GK202729881SQ201220425380
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者沈文浩, 陶二盼, 寧利 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)