基于组态的污水处理系统实验报告设计.docx
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基于组态的污水处理系统实验报告设计
综合性设计型实验报告
实验名称：
基于组态软件的污水处理系统设计
姓名：
学号：
所在院系：
专业：
自动化
指导老师：
实验时间：
综合性设计型实验报告
系别：
班级：
1班学年第一学期
学号
姓名
指导教师
课程名称
综合性设计型实验
实验名称
基于组态软件的污水处理系统设计
实验类型
设计性
实验地点
实验时间
2013.12.16--2013.12.27
实验内容：
（简述）
随着人民生活水平的提高和可持续发展战略的需要，污水处理越来越受到社会的重视。
污水处理既可以起到环保作用，又可以实现水的重复利用，节约水资源。
为了提高污水处理的质量和效率，同时节省人力、物力，设计一套自动化监控系统是十分必要的。
本设计实验按照污水处理工艺及污水处理系统的组成和组态控制系统设计.建立设备状态监视画面。
利用MCGS的强大组态功能，方便对污水处理厂的监控。
实验目的与要求：
目的：
改善环境，治理污水污染问题，在二次利用。
要求：
1）必须
确保污水厂处理后达到排放要求。
2）污水处理厂采用的各项参数必须可靠。
3）污水处理厂必须符合经济的要求。
4）污水厂应当力求技术合理
设计思路：
（设计原理、设计方案及流程等）
一设计原理
MCGS软件系统由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略组成，每一部分分别进行组态，完成不同的工作.
主控窗口：
是工程的主窗口，负责调度和管理这些窗口的打开或关闭.
设备窗口：
是连接和驱动外部设备的工作环境.在本窗口内配置数据采集和控制输出设备；注册设备驱动程序；定义连接与驱动设备用的数据变量.
用户窗口：
主要用于设置工程中人机交互的界面，如系统流程图、曲线图、动画等.
实时数据库：
是工程各个部分数据交换和处理的中心，它将MCGS 工程的各个部分连成有机的整体.
运行策略：
主要完成工程运行流程的控制，如编写控制程序、选用各种功能构件等。
二设计方案
1）查阅资料了解污水处理工艺。
2）熟练使用MCGS。
3）搭建污水处理系统组态界面。
4）建立数据库与虚拟设备等。
5）运行调试。
6）查看结果
6）撰写实验报告。
三设计流程
污水处理工艺流程
处理厂的工艺流程是指在到达所要求的处理程度的前提下，污水处理个单元的有机结合，构筑物的选型则是指处理构筑物形式的选择，两者是互有联系，互为影响的。
水体有一定的自净能力，可根据水体自净能力来确定污水处理程度。
设计中既要充分利用水体的自净能力，又要防止水体遭到污染，破坏水体的正常使用价值，采用何种处理流程还要根据污水的水质和水量，回收其中有用物质的可能性和经济性，排放水体的具体规定，并通过调查研究和经济比较后决定，必要时还应当进行科学论证。
城市生活污水一般以BOD物质为其主要去除对象，因此，处理流程的核心是二级生物处理法——活性污泥法为主。
生活污水和工业废水中的污染物质是多种多样的，不能预期只用一种方法就能把所有的污染物质去除干净，一种污水往往需要通过由几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。
按处理程度分，污水处理可分为一级、二级和三级。
一级处理的内容是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，经过一级处理后，污水中的BOD只去除30%左右，仍不能排放，还必须进行二级处理。
二级处理的主要任务是大量去除污水中呈胶体和溶解性的有机污染物质（BOD），去除率可达97%以上，去除后的BOD含量可降低到20-30mg/l.一般，经过二级处理后，污水已具备排放水体的标准了。
一级和二级处理法是城市污水经常采用的，属于常规处理方法。
当对处理过的污水有特殊的要求时，才继续进行三级处理。
具体的流程为：
污水进入水厂，经过格栅至集水间，由水泵提升到平流沉砂池经，经初沉池沉淀后，大约可去初SS45%,BOD25%.污水进入曝气
池中曝气，可从一点进水，采用传统活性污泥法，也可采用多点进水的阶段曝气法。
在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。
二沉池出水经加氯处理后，排入水体。
2.污泥处理工艺流程
污泥是污水处理的副产品，也是必然的产物，如从沉淀池排出的沉淀污泥，从生物处理排出的剩余活性污泥等。
这些污泥如果不加以妥善处理，就会造成二次污染。
污泥处理的方法是厌氧消化，在厌氧消化过程中产生大量的消化气（即沼气）是宝贵的能源，消化后的污泥含水率仍然很高，不宜长途输送和使用，因此，还需要进行脱水和干化等处理。
具体过程为：
二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至浓缩池，浓缩后的污泥进入贮泥池，再由泥控室投泥泵提升入消化池，进行中温二级消化。
一级消化池的循环污泥进行套管加热，并用搅拌。
二级消化池不加热，利用余热进行消化，消化后污泥送至脱水机房脱水，压成泥饼，泥饼运至厂外，可用做农业肥料。
消化池产生沼气，一部分用于一级消化池的沼气搅拌，一部分用于沼气发电。
本设计采用的工艺流程如下图所示。
曝气生物滤池法工艺流程示意图
污水处理厂主要工艺流程图
关键技术分析：
污水处理厂工艺流程的选择决定污水处理效果。
根据污水处理程度，确定污水处理厂工艺流程，理论上能保证出水水质能够达到设计出水标准。
污水处理程度的确定是以进水水质和要求的出水水质为依据的，出水水质采用污水综合排放一级标准。
如果运行管理得当，处理水水质能达到一级排放标准。
本设计主要涉及的关键技术有：
1）组态界面绘制。
2）污水处理工艺。
实验过程：
（包括主要步骤、成果介绍、代码分析、实验分析等）
一主要步骤
1在“用户窗口”页建立“污水处理流程图”画面，并设置成启动窗口.步骤如下：
（1）在“用户窗口”中单击“新建窗口”按钮，建立“窗口0”，如图1-1.
图1-1新建用户窗口
（2）选中“窗口0”，单击“窗口属性”，进入“用户窗口属性设置”.
（3）将窗口名称改为：
污水处理流程图；窗口标题改为：
污水处理流程图；窗口位置选中“最大化显示”，为了可以移动边框，选择可变边，单击“确认”，如图1-2.
图1-2设置用户窗口的属性
（4）在“用户窗口”中，选中“污水处理流程图”，点击右键，选择下拉菜单中的“设置为启动窗口”选项，将该窗口设置为运行时自动加载的窗口.如图1-3.
图1-3设置为启动窗口
（5）由于流程图较大，在一个页面中不能全部画出，所以页面要扩展，形成滚动条形式.如图1-4.
图1-4用户窗口扩充属性设置
2流程图的编辑
选中“污水处理流程图”窗口图标，单击“动画组态”，进入动画组态窗口，开始编辑画面.
1.单击工具条中的“工具箱”
按钮，打开绘图工具箱，如图1-5.
图1-5工具箱图1-6对象元件管理库
单击绘图工具箱中的
（插入元件）图标，弹出对象元件管理对话框，如图1-6.从元件列表中选择“反应器”，“储藏罐”，“泵”，将储藏罐、阀、泵调整为适当大小，放到适当位置，参照效果图.
3利用“流动块”工具在各元件之间画出流动块.
流动块画法：
（1）选中工具箱内的流动块动画构件图标
，鼠标的光标呈“十”字形，移动鼠标至窗口的预定位置，点击一下鼠标左键，移动鼠标，在鼠标光标后形成一道虚线，拖动一定距离后，点击鼠标左键，生成一段流动块.再拖动鼠标（可沿原来方向，也可垂直原来方向），生成下一段流动块.当用户想结束绘制时，双击鼠标左键即可.
（2）当用户想修改流动块时，选中流动块，双击流动块，修改其属性.例如水的动块
，其基本属性如图1-7，选择形象合适的颜色表示，由于流程图中流动块很多，所以管道宽度选择的小一些，这样美观些.对于流动块的流动方向根据图纸选择，如从“综合调节池”中流出的水为从左到右，故选择之.因为污水处理的工艺很多，所以流动的速度我们选择适中，有利于我们的观察.
图1-7流动块属性设置
（3）对于一些特殊的情况，比如两个流动块有交叉，为了区分我们将两个不同的流动块设置成不同的颜色，对于不同的流动块我们也设置成不同的颜色，这样有利于我们辨别.如图1-8.
图1-8流动块的交叉情况
4利用“文字”工具对画面的元件进行注释，步骤如下：
（1）选择“工具箱”内的“标签”按钮
，鼠标的光标呈“十字”形，在窗口顶端中心位置拖拽鼠标，根据需要拉出一个一定大小的矩形.
（2）选中文字框，作如下设置：
点击
（填充色）按钮，设定文字框的背景颜色为：
没有填充；点击
（线色）按钮，设置文字框的边线颜色为：
没有边线；点击
（字符颜色）按钮，将文字颜色设为：
黑色.例如“V501冲罐”，属性如图1-9.
图1-9动画组态属性设置
使用工具箱中的文字图标，分别对反应器，储藏罐，泵，检测计进行文字注释。
二成果介绍
1）设置
2）组态软件
组态动画：
三代码分析
运行曲线
实时的运行曲线：
运行曲线窗口包含4个实时曲线图，分别显示的是反映温度，沼气的压力，进出污水的流量，反应池的液位.该窗口的设计主要是能够为操作人员提供水处理设备运行过程中的动态变化情况，当进行运行参数调整时能够帮助操作工人掌握系统运行的变化趋势.如下图2-1所示.
图2-1运行曲线
具体制作步骤如下：
（1）双击进入“运行曲线窗口”组态窗口.使用标签构件制作一个标签，输入文字：
实时曲线.
（2）单击“工具箱”中的“实时曲线”
图标，在标签旁绘制一个实时曲线，并调整大小.（3）双击温度曲线，弹出“实时曲线构件属性设置”窗口，设置：
在基本属性页中，Y轴主划线设为：
4；其它不变.在标注属性页中，时间单位设为：
秒钟；小数位数设为：
1；最大值设为：
50；其它不变.如图2-2.在画笔属性页中，将：
TI501设置成红色，TI502设置成蓝色，TI504设置成青色，TI506设置成黄色，TI508设置成褐色，TI510设置成黑色.如图2-3.
图2-2实时曲线构件标注属性设置
图2-3实时曲线构件画笔属性设置
历史曲线:
历史曲线的设计是为了能够查询以前某段时间设备的运行状况，
对故障分析，运行状况分析、设计工艺比较等有着重要的意义.窗口如图2-4
图2-4历史曲线
具体制作步骤如下：
在“历史曲线”窗口中，使用标签构件制作一个标签，输入文字：
流量.在标签旁，使用“工具箱”中的“历史曲线”
构件，绘制一个一定大小的历史曲线图形.双击该曲线，弹出“历史曲线构件属性设置”窗口，进行如下设置：
（1）在基本属性页中，将：
曲线名称设为：
流量曲线；Y轴主划线设为：
4；
（2）在曲线标识页中：
选中曲线1，曲线内容设为：
曲线1；曲线颜色设为：
黑色；工程单位设为：
m3；小数位数设为：
1；最大值设为：
100；实时刷新设为：
FI501；其它不变.如图2-5.
图2-5历史曲线构件属性设置
动画链接：
四试验分析
1.格栅
格栅作为污水处理中的预处理方法，应用广泛，生活污水中含有一些较大的漂浮物，为此首先采用格栅可以有效去除污水中的较大漂浮物，保护后续处理系统稳定运行及汲水泵的安全运转。
设计采用格栅，机械清渣，栅距为58mm，机械清渣。
2.集水池提升泵房
污水汇集进入污水处理厂后，由于管网埋深较大，需经泵房提升后进入后续处理工艺。
设计采用提升泵房1座，与集水井合建。
泵房内设有电动葫芦，以供维修使用。
泵房采用半地下结构。
泵房长9m，宽8m，高2米。
3.沉砂池
采用沉砂池去除污水中的无机颗粒。
设计采用平流式沉砂池，池内水流平行流动。
沉砂池设1座，每座尺寸为长13.5m，宽1.5m，高1.6m。
4.曝气池
曝气池利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。
池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。
曝气池主要由池体、曝气系统和进出水口三个部分组成。
池体一般用钢筋混凝土筑成，平面形状有长方形、方形和圆形等。
曝气池设1座，每座尺寸为长69.94m，宽4m，高4.4m。
5.二沉池
二沉池的主要作用是同时满足固液分离和污泥浓缩两方面的要求，是整个活性污泥法中很重要的部分。
6.污泥脱水
污水处理厂污泥二级消化后从二级消化池排除污泥的含水率约95%左右，体积很大。
因此为了便于综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理，使其含水率降至60%~80%，从而大大缩小污泥的体积。
7.鼓风机房及变配电室
为保证污水处理装置的稳定运行，设置鼓风机房及变配电室。
主要参考文献
1.《给水排水设计手册》第5册一城市排水中国建筑工业出版社
2.金儒霖主编《污泥处置》中国建筑工业出版社
3.申丘澈、名取真合著吴自迈译（（污水污泥处置》中国建筑工业出版社
4.《厌气消化设备设计手册》扬振沂译中国市政工程西南设计院香港艺
高工程有限公司。
5.林荣忱、周伟丽《城市污水处理厂沼气的有效利用》天津大学环境工程系
华北地区给排水技术情报网
6.赵丽君张大群陈宝柱《关于天津市城市污水污泥处理与处置的技术研究与
探索））天津水工业工程设备有限公司2000.9
实验总结：
首先在这次大实验中，我要感谢我的指导老师薛志斌老师，在这次试验中给予我非常多的指点与帮助。
同时我还要感谢我们小组的张智标、赵海燕、常高志、王增龙、杨成孝同学在设计思路与实现上给我的意见与建议。
本试验主要完成的工作和取得的成果如下:
（l）根据污水处理工艺流程，对系统软件设计进行了整体规划.
（2）对工业污水处理自动控制系统进行研究.设计了城市污水自动监控系统，用昆仑通态MCGS软件完成了系统组态工作.
（3）本文所设计的操作管理界面，为客户提供了一个开放的友好的人机界面.方便用户进行远程操作和监控管理.
经过这次的大实验设计中，让我深深的感受到理论联系实践的重要性，平时在学习中不能够透彻理解的知识，通过动手，会有更好的认知。
本次实验设计给我们带来了很多收获。
它使我意识到自己的操作能力的不足，在理论上还存在很多缺陷。
所以在以后的学习生活中，我会更加努力地加强理论联系实践的学习，在努力学好专业知识的同时努力加强自己的专业技能方面的能力，使自己的知识在实践中不断增长，在实践中锻炼自己，培养自己各方面的能力，不断提高自己。
学生签名：
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评语与成绩：
教师签名：
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验证性、设计性或综合性。
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