阜阳春南污水处理毕业设计.docx
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阜阳春南污水处理毕业设计
阜阳春南污水处理毕业设计
摘要：
随着环保意思的逐渐加强，污水处理越来愈受到政府的高度重视，它不仅使有效的水资源得到了合理的应用，而且优化了环境，为人们提供了良好的憩生之所。
此毕业设计通过浙江阜阳春污水处理项目来说明污水处理的整个工艺以及控制原理，监控的整个过程，以及调试过程，作为此毕业设计不仅完成了学校布置的毕业设计任务，更为重要的是通过此文，我从中学到了更多更广的知识，为踏上社会铺下了良好的开端。
关键词：
plc.上位机画面组态（WINCCFLXIBLE）,现场设备，现场仪表，PROFIBUS现场总线，ACTIFLO®沉淀池，混凝，聚凝，工业以太网。
目录
ACTIFLO®沉淀池工艺参数以及控制原理
混凝池工艺以及控制原理
聚凝池工艺以及参数
PLC控制柜的设计（CAD图纸）
PLC程序的设计
上位机画面的组态（WINCCFLXIBLE）
安装调试（现场完成）
总结
参考文献
正文
介绍：
阜阳春污水项目包含以下内容：
1.两个ACTIFLO®沉淀池的主要特点
2.处理阶段的组成和控制部分
3.监控系统的工艺参数
4.设备故障以及应对模式
请配合下列文件一起阅读本文件
5.设备清单
6.仪表清单
7..马达清单
词汇说明：
“操作员”指的是被授权操作控制&PLC系统的人员。
“备用”指的是如果运行的设备出现故障后会“自动启动”的设备。
“处于备用”指的是成对安装的备用设备，但运行需要就地的人为干预。
“报警”指的是显示于监控屏幕或任何MCC或PLC上的报警信息。
“值班”或“处于服务”指的是设备可以根据控制程序自动启动。
“自动”指的是设备由PLC控制，不需操作员干预。
“远程模式”指的是设备不受就地的LPB/LCP控制。
“就地模式”指的是在LPB/LCP上就地手动操作控制设备。
“LPB”指的是就地按钮箱。
处理工艺以及控制系统的框架结构：
1.厂区配备了plc（可编程控制器），整个工艺按照自动程序或者手动程序，HMI系统和PLC相连来显示数据并监控工艺（化学药剂的添加根据进水水质来控制）
ERTHERNET
PLC———————HMI
以太网
在中控室里由HMI系统进行控制，在HMI系统上可以观察工艺，记录各种数据，显示故障，输入密码后可以改变和调整参数。
就地按钮箱LPB:
1.就地控制（操作员可以在本地对设备进行操作）
2.0（此位置不能进行任何操作）
3.远程控制（在此处可以有PLC程序自动控制,或者由MCC手动控制，或者由HMI手动控制）
电机控制部分（CONTROL）
A.三向转换开关（就地，0，远程）
B.两个按钮（开，关）
C.一个急停
1.REMOTE（远程位置）：
设备由PLC系统控制，此时操作员可以选择两种模式：
自动模式：
程序完全由PLC程序自动控制，无需人操作
手动模式：
通过PLC程序在HMI上操作，或者在MCC上操作
1.LOCAL（就地位置）：
一旦设备选择在就地模式，所有电机就会和PLC断开（避免自动模式不合时宜的启动），通过LPB上的按钮进行就地控制，操作模式不受控制器控制。
注：
LPB拥有最高控制级别，如果LPB处于就地模式，PLC不能控制相应的设备。
状态显示：
1.Electricalfault（EFfault）电气故障
⑴.供电装置跳闸（所有电气故障）
⑵.调速器或电子启动器故障接触
⑶.电机内置有过热保护装置，热电偶或热电阻温度探头，如PTC，PTO或PT100
2.急停按钮按下
⑴.F:
泄露故障
⑵.D:
变频器故障
⑶.:
软保护
⑷.:
硬保护
以上：
这些安全保护通过称作“电气故障”的继电器进行分组
3.PLC“超时故障”（差异故障）
当给电机发送运行指令，但是在设定的延时之后没有收到运行信号反馈或是限位开关反馈，这时就会记录一个“超时”。
注明：
对于不同的执行器或是传感器，其差异检查模式也是不同的。
对于阀门：
差异是根据“开启”或“关闭”命令和接收到的行程终了数据（限位开关）来计算的
下列条件具备时执行器或是电机可用：
1.处于“远程”模式
2.且处于“自动”模式
3.且显示没有故障（电气故障或是差异故障）
4.且相应的设备可用.
下列情况时执行器或是电机不可用：
1.处于“自动”模式。
2.或者HMI手动模式
3.或者相应的设备显示有故障（电气故障或是差异故障）。
Instruments仪表
1.Measurementfaults测量故障（测量的参数传输并发出4-20mA信号，做为PLC模块的模拟输入
）
注明：
控制器会执行持续的电信号检验，如果出现信号冻结或是超出设置范围等测量故障，就会被检测到，如：
Lowlimit3.8MA,低于下限3.8MA
Highlimit20.2MA高于上限20.2MA
液位开关或液位计报警必须按照下列原则保护设备：
LowLowlevelalarm（LSLLA）stoppump低低液位报警（LSLLA）停泵
Lowlevelalarm（LSL）stopmixer低液位报警（LSL）停止搅拌器
如果设备处于就地模式（LPB），上面的干保护仍必须可以执行（初保护）。
Signaling设备信号：
（HMI会显示每个相应的模拟输出仪表的数据）
Measurementvalue,测量数值（Softwarethresholds（max,andminvalue…）软件阈值（最大和最小值…））
FaultManagementandprocessing故障管理和处理：
0级故障:
不需要采取措施对故障校正。
1级故障:
需要采取措施对故障校正。
操作员必须确认故障产生的报警。
设备不必停止。
2级故障:
需要采取措施对故障校正。
操作员必须消除相应设备故障，设备停止。
3级故障:
需要采取措施对故障校正,整条处理线必须停止运行。
注明：
确认只在表明操作员是否发现产生报警的故障。
确认本身对于实际的故障没有任何作用，只是跟踪操作员是否采取相应措施应对发出的报警。
确认产生于监控系统，不会再传给PLC，它对于PLC程序没有任何影响。
每个工艺的模拟显示屏上都有一个软“确认”按钮用以确认相关显示屏上显示的故障。
注：
当报警状态消失时，没有自动确认。
操作员仍需确认报警。
授权&登陆等级
运行者：
启动停止设备；打印日常运行报表；了解报警信息；启动停止处理行线；检查趋势曲线，修改参数；重置设备的运行时间；校准仪表；重置按钮，低级别
运行经理，水厂经理：
运行者的所有权限，还包括修改参数；重置设备的运行时间；校准仪表；重置按钮；进入软件开发界面的权限，高级别。
请注意操作权限可能根据调试阶段的情况以及业主的要求进行调整。
1.ACTIFLO®-carbonsettlerACTIFLO®-carbon沉淀池
理论原理
原水来自现有水厂的二沉池，然后被水泵送到ACTIFLO®®沉淀池进水分配井.
此三级处理阶段包括2条ACTIFLO®®处理段。
沉淀池为矩形混凝土结构，并安装有内部设备以达到更加的处理效果。
由于微砂的共沉作用，ACTIFLO®®投加微砂以减短沉淀时间。
总而言之，ACTIFLO®®使用的先进沉淀技术是基于强化的化学混凝沉淀。
ACTIFLO®®沉淀池有两种运行模式，传统的ACTIFLO®®处理工艺和ACTIFLO®®活性炭处理工艺。
原水由流量计CA-FIT-1011（业主范围）测量流量后流入分配井，之后流入2座ACTIFLO®®沉淀池。
2条ACTIFLO®®处理线都能够通过关闭相应处理线的电动闸板阀ACT1-CA-VA-1021,ACT2-CA-VA-2021以关闭进水。
一条ACTIFLO®®活性炭处理线是由混凝、接触、熟化以及沉淀依次组成。
在混凝池中投加混凝剂、在接触池内投加活性炭、在熟化池中投加微砂和PAM聚合物。
随后在微砂周边的絮凝体就会以更高的速度沉淀在沉淀区域内。
沉淀区域是由一组斜板组成，被收集的颗粒物以重力的方式沿着斜板滑落。
澄清水以重力方式流入到后续工艺。
刮泥机将浓缩后的污泥连同微砂，活性炭一起推入到位于沉淀池中心底部的泥斗中。
污泥，微砂和活性炭则被离心泵抽到水力旋流器中并将微砂和污泥分离。
微砂则流过水力旋流器的底部，重新回到熟化池中进行回用。
绝大多数的微砂能够被回用，但依然需要操作员根据沉淀池微砂浓度不断的补充。
活性炭和污泥混合物排入位于水流旋流器溢流段的分离池中，混合物一部分回流至接触池中，并通过控制接触池中的SS浓度来调整电动刀闸阀ACTx-CW-VA-x031（x=1,2）的开度。
部分混合物通过溢流堰排放
当原水中的COD浓度值低于设定的COD浓度值时，现场运行人员手动切换至传统的ACTIFLO®®运行模式，同时停止投加粉末活性炭，并且关闭电动刀闸阀ACTx-CW-VA-x031（x=1,2）。
Equipments设备：
在浙江富阳春南污水处理回用工程，共计两座ACTIFLO®®沉淀池，每座沉淀池是相同的。
Coagulationtank混凝池
ACTx-CA-VA-x021
每个混凝池1个进水隔离闸板阀（x=1,2,总计2个）
ACTx-CA-AA-x011
每个混凝池1个快速搅拌器（x=1,2,总计2个）
singlespeed单一转速
Contacttank接触池
ACTx-CW-AA-x011/x012
每个接触池2个慢速搅拌器（x=1,2,总计4个）
Withfrequencyconverter带变频
ACTx-CW-VA-x031
用于活性炭和污泥回流的电动刀闸阀（x=1,2,总计2个）
Maturationtank熟化池
ACTx-CW-AA-x021
每个熟化池1个慢速搅拌器（x=1,2,总计2个）
带变频
Settlingtank沉淀池
ACTx-HJ-VA-x041
每个沉淀池1个浮渣排放管路电动蝶阀（x=1,2,总计2个）
ACTx-CW-SR-x031
每个沉淀池1个刮泥机（x=1,2,总计2个）
ACTx-CW-PC-x100/x200/x300
每个沉淀池3台微砂循环泵（x=1,2,总计6个）
singlespeed单一转速
ACTx-CW-VA-
x111/x211/x311
3个循环线隔离电动刀闸阀（x=1,2,总计6个）
ACTX-CW-SH-
x131/x141/x231/x241/x331/x341
每个沉淀池6个砂/泥水力旋流器（x=1,2,总计12个）
ACTx-CW-VA-x112/x212/x312
（x=1,2,total6）3个循环线冲洗用电动蝶阀（x=1,2,总计6个）
ACTx-HB-VA-x111/x211/x311
服务水管路3个冲洗用电磁阀（x=1,2,总计6个）
CW-FIT-1011
ACTIFLO®®进水管道进水流量计
业主范围
0~11,000m3/h
ACTIFLO®®进水渠进水COD仪（业主供，便携式）
业主范围
0-150mg/l
CW-LIT-1031/2031
活性炭分离池液位计（总计2个）
0~2m
CW-LS-1031/2031-LL
活性炭分离池液位开关（总计2个）
0~2m
CA-LS-1011/2011-LL
混凝池LL液位开关（总计2个）
0-7m
CW-AIT-1011/2011
接触池SS仪（总计2个）
0-5g/l
CW-PIT-1121/1221/1321/2121/2221/2321
循环泵排放管上的压力计（6个）
0-3bar
CW-AIT-1021
ACTIFLO®®出水SS探头
0-30mg/l
ACTIFLO®®出水COD探头
业主范围
0-100mg/l
机能原理:
在正常状态下，两个ACTIFLO®®沉淀池均处于服务状态。
如果某一个沉淀池停止后，另一个沉淀池流量就会相应增加，通过ACTIFLO®®的流量应小于最大设定值。
如果计算后进入到ACTIFLO®®的流量超过最大值后，将会自动进行报警，操作者需要根据当时情况决定是否需要关闭一定数量的进水泵来减小流量
待处理污水
总流量则由流量计CW-FIT-1011测量。
流量将会在HMI上连续记录并用于计算化学药剂投加量
混凝
待处理的污水被分为两部分，通过电动闸板阀ACTx-CA-VA-x021（x=1,2）分别流入到两个混凝池中
混凝剂来自PACL投加泵GA-PV-010/020/030/040/050,其中四用一备
每个混凝池的入口端安装有电动闸板阀。
电动闸板阀的执行器用于操作电动闸板阀。
执行器安装有就地/远程，打开/关闭开关。
操作状态和故障信号都将传至PLC系统
电动闸板阀操作:
1.手动操作：
就地/远程手动
2.自动操作：
当ACTIFLO®®启动程序执行时，电动闸板阀自动开启
每个混凝池都有一台快速搅拌器ACTx-CA-AA-x011（x=1,2）保证混凝剂快速混合
注明：
混凝搅拌器装有一个LPB面板控制搅拌器的操作。
该LPB面板安装有就地/远程转换开关，用于选择就地/远程操作和自动操作。
该LPB面板还安装有紧急停止按钮和启动/停止开关。
设备运行状态和故障将传至PLC系统。
此外，在该LPB面板上有指示灯显示设备运行/停止。
混凝搅拌器操作：
1.手动操作:
操作员可通过LPB就地控制或通过HMI远程手动进行手动控制操作
2.自动操作:
如果液位开关CA-LSLL-x011（x=1,2）没有显示低低液位报警时，当ACTIFLO®®启动时，搅拌器ACTx-CA-AA-x011（x=1,2）会自动运行
手动闸阀ACT1/2-HJ-VM（业主范围）安装在每个混凝池的较低位置用于放空混凝池。
最好选择在低水量期维修设备
接触池
水流入接触池，在接触池需要连续的投加活性炭，用于将CODCR的浓度去除至所要求的值（仅针对ACTIFLO®CARB模式）。
粉末活性炭来自于粉末活性炭投加系统GY100.
每个接触池都装有两台慢速变频搅拌器ACTx-CA-AA-x011（x=1,2）保证污水与活性炭接触（针对ACTIFLO®CARB模式），在传统ACTIFLO®®模式下两台慢速变频搅拌器ACTx-CA-AA-x011（x=1,2）保持运行状态。
每个搅拌机都装有变频装置可在调试期间优化接触效果调节搅拌机的转速。
接触池搅拌器装有一个LPB面板控制搅拌器的操作。
该LPB面板安装有就地/远程转换开关，用于选择就地操作/远程和自动操作。
该LPB面板还安装有紧急停止按钮和启动/停止开关。
设备运行状态和故障将传至PLC系统。
此外，在该LPB面板上有指示灯显示设备运行/停止。
接触搅拌器操作：
1.手动操作:
操作员可通过LPB就地控制或通过HMI远程手动进行手动控制操作
2.自动操作:
当搅拌器ACTx-CA-AA-x011（x=1,2）启动持续TCW16后并无故障信号后，搅拌器ACTx-CW-AA-x011/x012（x=1,2）会自动运行
接触池中安装有一台SS分析仪用于控制电动刀闸阀ACTx-CW-AA-x031（x=1,2）的操作（仅针对ACTIFLO®CARB模式）。
在传统ACTIFLO®®模式下，电动刀闸阀一直处于关闭状态。
电动刀闸阀操作（仅针对ACTIFLO®CARB模式）
1.手动操作：
就地/远程手动
2.自动操作
时间模式1：
在"PLC自动运行"模式，电动刀闸阀根据两个计时器运行：
"停止时间计时器TCW13"和"工作时间计时器TCW14"。
该计时器可在HMI上参数设置菜单上设置。
SS模式2：
如果接触池中SS浓度低于设定值并持续TCW15，则刀闸阀打开。
如果SS浓度高于设定值并持续TCW15，则刀闸阀关闭。
熟化池
微砂由操作人员人工添加到注入池。
在ACTIFLO®®的第一次启动时，或者是当操作员从采样中发现ACTIFLO®®中没有足够的循环微砂浓度时，使用这种添加方式。
这种添加方式不是连续不断的。
微砂还可以从水力旋流器的底流循环回系统中。
这个微砂的循环是连续不断的
直到流失了太多微砂为止，此时必须向系统中添加新的微砂。
微砂从水力旋流器ACTx-CW-SH-x131/x141/x231/x241/x331/x341（4用2备，x=1,2）循环进入熟化池。
一半的高分子聚合物和水力旋流器的循环微砂一起添加到熟化池。
絮凝剂来自絮凝剂投加泵GD-PV-010/020/030,其中两用一备。
注明：
关于高分子聚合物polymer投加量的计算将在化学药剂投加章节中详细介绍
熟化池中安装有一台慢速搅拌器ACTx-CW-AA-x021（x=1,2）用于混合水和化学药剂，并且使水中的微砂保持悬浮状态。
每个搅拌机都装有变频装置可在调试期间优化絮凝效果调节搅拌机的转速。
熟化池搅拌器装有一个LPB面板控制搅拌器的操作。
该LPB面板安装有就地/远程转换开关，用于选择就地操作/远程和自动操作。
该LPB面板还安装有紧急停止按钮和启动/停止开关。
设备运行状态和故障将传至PLC系统。
此外，在该LPB面板上有指示灯显示设备运行/停止。
熟化池搅拌器操作：
1.手动操作:
操作员可通过LPB就地控制或通过HMI远程手动进行手动控制操作
2.自动操作:
当搅拌器ACTx-CA-AA-x011（x=1,2）启动持续TCW17后并无故障信号后，搅拌器ACTx-CW-AA-x021（x=1,2）会自动运行
3.自动操作：
当刮泥机停止运行的时候，搅拌器ACTx-CW-AA-x021（x=1,2）会自动停止运行。
沉淀池
沉淀的泥砂被驱动旋转的刮泥机刮入中心的泥斗中，并随后被循环泵抽走。
刮泥机安装有扭矩探测器。
每台刮泥机附近安装有一个LCP面板以便于对刮泥机的操作进行控制。
LCP面板装有就地/远程转换开关，紧急停止按钮盒一个启动/停止开关。
运行情况和故障信号传送到PLC系统。
刮泥机操作:
1.手动操作:
操作员可通过LCP就地控制，或通过MCC，或通过HMI远程手动进行手动控制操作
2.自动运行模式：
当ACTIFLO®®启动，刮泥机自动运行
3.自动操作：
当没有砂泵在运行时，刮泥机自动停止运行
浮渣去除区
在正常状态下，被收集到ACTIFLO®®顶部的浮渣再经过一个时间延迟后会被去除。
浮渣去除的顺序可由操作者在监视器上进行，或是在ACTIFLO®®停止后。
当浮渣去除程序启动后，电动蝶阀ACTx-HJ-VA-x041（x=1,2）打开，浮渣流入到厂区排污干管。
经过时间延迟后，该阀门会关闭。
浮渣排放阀门操作ACTx-HJ-VA-x041（x=1,2）
1.手动操作:
操作员可通过LPB就地控制或通过HMI远程手动进行手动控制操作
2.自动操作:
在"PLC自动运行"模式，浮渣排放阀根据两个计时器运行：
"停止时间计时器TCW6"和"工作时间计时器TCW8"。
该计时器可在HMI上参数设置菜单上设置
微砂循环
微砂和污泥被沉淀池内的刮泥机刮到中心泥斗中。
每个ACTIFLO®®都会安装有三台砂循环泵（ACTx-CW-PC-x100/x200/x300,x=1,2，两用一备）。
微砂和污泥的混合物将被三个循环泵（ACTx-CW-PC-x100/x200/x300,x=1,2，两用一备）泵入到六个水力旋流器中ACTx-CW-SH-x131/x141/x231/x241/x331/x341（4用2备，x=1,2）每个泵及其连接的两个水力旋流器组成一条循环线。
这三条循环线彼此分离。
当在传统ACTIFLO®运行模式下工作时，不投加PAC（粉末活性炭），而且每个沉淀池只有一台循环泵和两台水力旋流器运行；当在ACTIFLO®CARB模式下工作时，投加PAC,且每个沉淀池有两台循环泵和四台水力旋流器同时运行。
循环线会交替运行是根据循环泵启动次数或者根据操作人员的选择
每个循环泵都可以通过电动刀闸阀ACTx-CW-VA-x111/x211/x311（x=1,2）进行隔离。
这些阀门的开关取决与循环线运行/停止的状态。
循环泵装有一个LPB面板。
该LPB面板安装有就地/远程转换开关，用于就地手动操作/远程和自动操作的转换。
该LPB面板上还装有紧急停止按钮和启动/停止开关。
运行状态和故障信息将传至PLC系统。
在该LPB面板上,有指示灯显示设备运行/停止
循环泵的运行
1.手动操作：
LPB就地控制或者在MCC或中HMI远程手动控制
2.自动运行：
当ACTIFLO®®启动，循环泵自动启动且持续运行。
当压力计ACTx-CW-PIT-x100/x200/x300,x=1,2低于或高于冲洗程序的报警值时，循环泵停止。
微砂需要取样以确定其浓度从而评估微砂损失和确定微砂补充系统的工作时间
冲洗
电磁阀ACTx-HB-VA-x111/x211/x311和电动蝶阀ACTx-CW-VA-x112/x212/x312则用于自动清洗相应的处理线。
如果自动清洗失效，手动清洗则通过ACTx-CW-VM-x112/x212/x312和ACTx-HB-VM-x111/x211/x311进行（x=1,2）。
下列情况，冲洗程序启动：
1.在循环泵启动前
2.在循环泵停止后
3.在循环泵启停前后
下面叙述关于时间服务水和ACTIFLO®®出水进行循环线冲洗的内容。
此处以1号ACTIFLO®®的1号循环线为例说明。
其它的循环线的冲洗程序是相同的。
请注意，冲洗程序在启动和停止循环线时是有所区别的，下面将分别论述。
在循环线启动前的冲洗程序：
电动蝶阀（ACT1-CA-VA-1112）和服务水电磁冲洗阀（ACT1-HB-VA-1111）打开，TCWXX时间后，循环泵（ACT1-CW-PC-1100）启动。
TCW12时间后，电动刀闸阀（ACT1-CW-VA-1111）打开，收到开到位信号后，电动蝶阀（ACT1-CA-VA-1112）和服务水电磁阀（ACT1-HB-VA-1111）关闭。
而循环泵（ACT1-CW-PC-1100）将继续保持运行。
在循环线启动后的冲洗程序：
电动蝶阀（ACT1-CA-VA-1112）打开，服务水电磁冲洗阀（ACT1-HB-VA-1111）打开；
微砂循环管上电动刀闸阀（ACT1-CW-VA-1111）关闭，循环泵（ACT1-CW-PC-1100）将继续保持运行状态
TCW12时间后，循环泵（ACT1-CW-PC-1100）停止，电动刀闸阀（ACT1-CW-VA-1111）关闭，电动蝶阀（ACT1-CA-VA-1112）关闭，服务水电磁阀（ACT1-HB-VA-1111）关闭。
电动刀闸阀（ACT1-CW-VA-1111）和电动蝶阀（ACT1-CA-VA-1112）装有LPB面板，该LPB面板上安装有自动/关闭/打开转换开关。
手动操作:
操作员可通过LPB就地控制或通过HMI远程手动进行手动控制操作自动操作：
阀门根据上述的冲洗次序打开/关闭。
最多只有两条循环线执行冲洗程序（每座沉淀池1条）。
在正常运行过程中，如果运行中的循环线收到手动或自动停止信号，则循环线进行清洗，只有在PLC收到冲洗结束的信号后，备用的循环线才能自动启动。
斜板的维护
运行一定时间后，需要清洗斜板。
清洗周期由水质而定。
先通过斜板液位下的手动闸阀ACTx-HJ-VM-x031来半清空沉淀池，在维护过程中该处理线将处于非服务状态
为了清洗污泥区或斜板，操作员需要把软管连接到安装在回用水网上的快速接头。
当半清空操
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