WWTP 电气自控方案说明 一) 总体方案 WWTP电气自控系统严格按照标电气准设计,采取的自控方案是:HMI+PLC控制 方案,其总体控制框图如下图考虑到PLC能够很稳定的工作及为尽量减少硬件设备和电缆以减 少故障点，本次设计取消了现场手动控制箱和MCC及VSD柜上手动按钮，所有的电气设备都由 PLC控制，过程参量由PLC采集，在HMI上能对污水站所有设备及参数进行监控和操作，基本实 现无人值守的目的 控制总体框图 从该控制框图可以清楚地看到共分5大部分 1)工业计算机 运行HMI软件,操作员能够监控所有电气设备及过程参量，操作所有电气设备 设置工艺参数以及编制PLC程序下载到PLC CPU和制作HMI画面 2)PLC控制柜 PLC是MODICON 公司的QUANTUM系列, 有电源模块,CPU模块,以太网通讯模 块，以及I/O模块,其中模拟量输入共32点,数字量输入共128点,数字量输出共80点,模拟量输出 共8点， PLC可以脱离HMI独立运行，污水处理站所有控制逻辑都由PLC执行，是整个控制系 统的核心，控制软件是concept2.5,采用顺序功能（SFC)，功能块图(FBD)，结构化文本（ST) 3种编程语言编制控制程序。
3〕MCC控制柜，共有48路开关接触器，能控制48路电机设备,现在已用33台,其余15台备用（见 MCC柜主回路单线图)直投电机控制原理图(见直投电机原理图)PLC程序运行使输出点闭合接 触器吸合,电机得电开始运转,同时接触器辅助点也闭合,反馈到PLC数字量输入模块,这样操作员就 能在人机界面上监视该设备是否在运转直投电机原理说明： 1）QF 是带有辅助点的断路器，在电路中具有隔离，短路，过载等保护功能，只有该断路器闭合 主回路才得电，控制回路也会得电； 2）KM是接触器，通过控制回使接触器线圈得电，接触器闭合使电机运转 3）SW是隔离开关，放在尽量靠近设备的现场，隔离开关断开后能不仅切断设备的主电源，由于其 辅助触点串入控制回路，能使接触器断开，在维修设备时必须关断隔离开关加锁，以符合玛氏安全要求MCC柜除去直投电机外还有2台电动阀门,需要正反向运转.其原理图(见电动阀门原理图)电动阀门现场有3个反馈信号：1）开到位，当电动阀门全开后，给出信号；2）关到位，当电动阀电动阀门原理图门全关后，给出信号，3）过力矩信号，当阀门卡死后给出该信号这3个信号作为DI点引到PLC控制柜，以控制电动阀门. 4)VFD控制柜 变频控制柜共控制16台电机,其中有11台是直投电机,1台滗水器需要正反转且需要调速,由变频 器控制，鼓风机,调节池提升泵,污泥浓缩池污泥泵及CASS池回流污泥，NAOH加药泵是变频控 制直投泵控制原理同MCC柜直投电机，此处不在缀述。
鼓风机变频控制：污水处理好氧部分溶解氧浓度对处理结果有很大影响，溶解氧浓度太低，污水不能达标；溶解浓度太高，不仅浪费电能还可能使活性污泥上浮使出水也不能达标鼓风机加变频器就是为了控制CASS池溶解氧的浓度稳定在恒定值，考虑到实际应用中只可能一台是变频运转，另一台停止或工频运转，同时为了减少固定资产投资，设计了2台风机只用一台变频器控制，刚曝气时，一台风机变频运转，如果该风机运行到50HZ后，溶解氧浓度仍没达到设定值，该变风机自动投到工频(50HZ)继续运转，第二台风机自动投到变频运转，在PID自动控制下直到溶解氧浓度稳定在设定值当溶解氧浓度大于设定值,且变频风机频率低于一定频率,工频风机自动切断,只有变频风机运转 该风机闭环控制框图及原理图如下： 人机界面 PLC VFD 柜 0-50HZ 风机 溶解氧设定 ERR 4-20mA ＋ － 溶解氧实际值反馈 溶解氧闭环控制框图 污泥浓缩池污泥泵变频控制：浓缩池污泥泵用变频控制是为了让压滤机运行在最佳工作状态，操作人员可以设定污泥流量,由于是一台变频控制2台污泥泵，一备一用，闭环控制框图及其原理图如下 HMI PLC VFD 柜 0-50HZ 污泥泵 流量设定 ERR 4-20mA ＋ － 流量实际值反馈 压滤机进泥泵闭环控制图 调节池污水提升泵变频控制：由于调节池是按照500吨水量每天调节时间8小时设计，污水泵也是按照每天500吨水量选型,而实际现在水量只有100吨左右每天,通过变频器控制调节池提升泵可以很方便控制提升流量而无需操作人员频繁搬动阀门,不仅减轻了工人的劳动强度还节约了能源还能取消阀门井节约了土地，提高了自动化水平。
调节池提升泵控制框图及原理图如下： HMI PLC VFD 柜 0-50HZ 提升泵 流量设定 ERR 4-20mA ＋ － 流量实际值反馈 调节池液位闭环控制框图 滗水器控制 滗水器是 CASS池关键设备，该设备能使CASS池内污水上清液排出，刚滗水时，滗水 器在液面上方，应使滗水器快速（50HZ)放下到达液面，到达液面后，滗水器开始一级 滗水，慢速下放（10HZ), 直到反馈回33螺纹数，一级滗水停止，由于滗水器下放速度快 于液面下降速度，为使滗水速度和液面下降速度同步，滗水器在滗水阶段需暂停当一 级滗水结束后，进行二级滗水，此时滗水器运行在7HZ，其控制同一级滗水，直到反 馈回66个螺距数，5分钟后滗水器开始以50HZ反转直到反馈回66个螺距数，滗水器每转一 圈通过现场电磁开关给出一个脉冲信号，送入PLC柜DI模块 调节池提升泵出水PH控制 调节池提升泵出水经过气浮除去悬浮物后由布水器进入UASB进行厌氧反应厌氧对进水 PH要求比较苛刻，要求PH最好控制在6.0-7.0之间。
而玛氏工厂污水PH在4.0-5.0之间，因此 要加碱进行中和我们设计的方案是：在提升泵出口处安装PH仪表，将PH信号送入PLC,经 PLC进行PID控制，输出4-20mA信号给加碱泵以控制加碱量，碱直接加入到提升泵管道通过 管道混合器进行混合，其控制框图及原理图如下： HMI PLC VFD 柜 0-50HZ 加碱泵 PH设定 ERR 4-20mA ＋ － PH实际值反馈 调节池出水PH控制框图 CASS池回流污泥泵变频控制 按照工艺设计要求回流污泥量是进水量的20-30%为能很好的符合工艺设计要求该泵用变频控制回 流污泥量，2台泵一用一备，其控制框图及原理图如下： HMI PLC VFD 柜 0-50HZ 回流污泥泵 流量设定 ERR 4-20mA ＋ － 回流污泥实际值反馈 CASS池回流污泥流量控制框图 5〕现场设备：现场设备主要包括各类污水提升泵，潜流推进器，搅拌器，加药泵，滗水器，回流及剩余污泥电动阀，刮泥机等，这些设备都可以归纳为执行设备。
其他现场设备是现场量采集仪表流量计4个（总污水流量计，巧克力污水流量计，污泥流量计，回流污泥流量计〕；液位计3个（调节池1个，CASS池一个，CASS出水一个〕；PH计两个（调节池出水1个，厌氧池一个〕PH计除测量PH的功能，还能测量温度；CASS池溶解氧仪表这些仪表能够将现场过程量转换成4－20mA标准信号，由PLC采集，参与控制和送到HMI监控 二）污水处理站工艺简介 食品生产企业，，COD浓度4000-8000mg/升可生 化性好，是典型的高浓度有机废水，所以采用厌氧+好氧处理方法工艺可大致分为预处理,厌氧 处理(UASB)，好氧曝气处理（CASS)，深度处理，污泥处理等部分介绍如下： 1）预处理 预处理部分主要包括隔油，调节，气浮等3部分，来水首先进入隔油池，由于来水含有大量油脂及浮渣，对后续处理很不利，必须去除，采用刮油刮泥机除去油脂及浮渣和沉淀物，浮油由集油槽进入集油井，当集油井满后用油泵抽到汽车外运沉淀物收集到集泥斗，由泥泵抽送到污泥浓缩池， 污水通过出水堰自流到调节池调节池内有台潜流推进器，目的是使污水更加均化调节池的水 由提升泵抽到气浮机气浮的目的是去除污水中的悬浮物，和气浮相关的设备有：溶气泵，搅拌器 链板刮油机，当气浮进水这3台设备开始运转,为了更好的除去悬浮物，还要加入PAC和PAM等药。
满后抽到汽车外运 PAM和PAC制作罐 浮油自流去污油井 由流量计计量 泵 泵 巧克力来水 送 送 宠物生产废水 污水自流 提升污水 流量计量 宠物厂生活废水 污水自流去UASB 污泥去集泥斗 污泥抽到 浓缩池 预处理流程图 2）厌氧处理（UASB工艺) 厌氧是处理高浓度污水最有效的办法，是整个污水处理的核心部分，80-90%的COD在厌氧部分 被去除但厌氧并不消耗任何动力，污水由气浮自流进入UASB罐底部，由布水器使布水均匀，经过厌氧反应，再通过3相分离器后，出水自流进入CASS池 沼气去点火器 污水去CASS池 污水来自气浮机 厌氧反应流程图 3）好氧处理(CASS工艺) 厌氧虽然处理效率很高，但出水COD仍然低于排放标准，必须经过好氧再处理，本次好氧 部分工艺采用的是CASS工艺，该工艺是SBR工艺的改进，能够连续进水间歇出水，还兼有 除磷功能，在控制时序上稍作改进还具有除氮功能UASB出水连续不断自流到CASS池前 段，和回流的高浓度污泥进行混合达到生物选择目的，混合后的污水进入CASS池主反应区 进行周期处理，每周期进行搅拌，曝气，静沉，滗水，周而复始，搅拌阶段主要目的是反消 化，在该阶段4台潜流推进器运转，能够在曝气时除磷，曝气阶段是去除COD的主要阶段同时 污泥也增殖，在该阶段鼓风机运转给CASS池主反应区注入空气，以保持一定的溶解氧浓度， 同时在该阶段还监测污泥浓度，一旦污泥浓度大于设定值范围，就在滗水阶段排出一定污泥 到污泥浓缩池，静沉阶段主要目的是泥水分离，污泥沉到CASS池底部，以便于滗水阶段排出 清水。
滗水阶段：在该阶段主要放下滗水器排上清液到CASS出水暂存区，再由暂存区泵提升 到深度处理部分处理，详细情况如下图所示 2台 鼓风机 。