1、 毕业论文开题报告 电气工程及其自动化 基于 PLC 的污水处理系统的设计 一、课题研究意义及现状 水 ,作为一种必不可少的资源，长期以来一直被认为是取之不尽、用之不竭的。 随着人类社会的不断发展，城市规模的不断扩大，城市的用水量和排水量都在不断增加，加剧了用水的紧张和水质的污染，环境问题日益突出，由此造成的水危机已经成为社会经济发展的重要制约因素。 我国是一个严重缺水的国家，虽然我国年平均水资源总量为 28000亿 m 2，居世界第 6 位，人均水资源量为 2220m 2，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
2、50 个。据统计：目前全国年排污量约为 350 亿 m3,但城市污水集中处理率仅为 15，全国超过 80的城市污水未经任何有效的收集处理就直接排放到附近的水体，使得原本具有泄洪和美化景观作用的河渠变成了天然污水渠。特别是在全国 2200座县城与 19200个建制镇中，污水排放量约占污水排放总量的一半以上，但这些中小城市（镇）的污水处理能力都明显低于全国平均水平。 照此发展下去，城市的水环境将每况愈下。并进一步的加剧了水资源的短缺。即使在我国水资源比较丰富的南方地区 ，由于水体污染，水质型缺水也处于相当严峻地步。而且随着现代工业的发展及人口城市化的加速，城镇污水量将愈来愈大，水环境污染也会日益加
3、重。 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与社会效益。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 Oxy
4、gen Demand） 分析仪。 我国城市污水处理事业开始于 1921 年，上海首先建立了北区污水处理厂。近几年来随着经济的发展，水污染控制所面临的问题也愈加严重，污水处理厂的建设远远不能适应社会经济发展的需要。据 2000 年统计，全国城镇的污水处理率达到 25 ， 2010 年将达到 50 。但是，各地发展很不平衡，截至 2005 年 6 月底，全国 31 个省 (区、市 )中还有 297 个城市没有建成污水处理厂。同先进国家比较，我国城市污水处理事业从数量、规模、普及率以及机械化、自动化程度上，还都存在着较大的差距。 因此建设符合我国国情的污水处理自动控制系统对降低治理成本，改善环境、建
5、立和谐社会、保持我国经济高速可持续发展具有重要意义。 二、课题研究的主要内容和预期目标 1主要内容 主要研究内容是利 用可编程序控制器 (PLC）实现 SBR工艺污水处理系统。 序批式活性污泥法，简称 SBR法，是一种中、小型的污水处理方法。污水处理采用 SBR污水生物处理工艺，是按“进水、反应 （曝气等）、沉淀、排水”步骤周期性进行生化反应。从污水流入开始到排水结束算做一个周期。通过 PLC控制 SBR工艺污水处理系统按如下程序运行：（ 1）进水：进水阀门打开，污水通过粗格栅过滤，经过水泵，然后细格栅过滤到达 SBR池。（ 2）反应：进水到一定液位后，停止进水，空气阀门打开，鼓风机启动，开始
6、曝气，同时潜水搅拌器和回流污泥泵运行。（ 3）沉淀：当 SBR池停止曝气以后，空气阀门关闭，潜水搅拌器和回流污泥泵停止运行，开始重力沉淀和泥水分离。（ 4）排水： SBR池水位达到最高水位，并经过沉淀工艺以后，上清液（上面的清液 ）由滗水器缓慢排出池外。在池水位达到处理周期开始时的最低水位时，停止滗水。剩余污泥泵在滗水器停止运行后开始运行，排泥至储泥池。 2预期目标 预期操作目标是 当污水处理系统处于自动工作方式的状态下，所有设备按照程序运行，实现污水处理自动化。 三、课题研究的方法及措施 1. 检索相关文献， 研究污水处理的发展及现状，分析污水处理的工艺流程； 2 研究 PLC 控制系统的硬
7、件结构、运行原理以及 PLC 控制系统的设计原则和步骤。 3具体分析污水处理工艺流程，确定被控对象。 4对 PLC 进行选型、 I/O 点数分配 5研究控 制系统中硬件部分与软件部分的组成 6选用所需要的仪器及电子元件 7进行仿真模拟实验，验证此方案是否可行 8技术文档总结，完成毕业设计 四、课题研究进度计划 毕业设计期限：自 2010年 10月 20日至 2011年 4月 2日。 1 第 1-6周：检索相关文献，了界相关技术背景、成果、技术及方法，对资料进行消化，进行理论准备，方案的考虑和设计。 2 第 7-9周：在完成步骤 1的基础上，策划完总体设计方案。 3 第 10-15周：在完成步骤
8、 1、 2的基础上设计软硬件电路。 4第 16-20周：技术文档撰写，完成毕业论文， 做好答辩用的 PPT，并作好答辩准备。 五、参考文献 1 张自杰 .等环境工程手册 水污染防治卷 M.高等教育出版社， 1996， 1. 2 张兴国 .可编程序控制器技术及应用 M.北京 :中国电力出版社 ,2006， 9. 3 弭洪涛 王忠礼 . PLC实用技术 M.北京 :科学出版社 ,2005,3. 4 吕卫阳 .徐昌荣 PLC 工程应用实例解析 M.北京 :中国电力出版社 ,2007， 4. 5 钟淳昌，任鹤云。中国城市排水工程的发展趋向 J。给水排水， 1994(7)： 45 47 6 杨公源 黄琦
9、兰 .可编程控制器应用与实践 M.北京 :清华大学出版社 ,2007， 5. 7 高钦和 .PLC 应用开发案例精选 M.北京 :人民邮电出版社 ,2008,7. 8 牛彦平，徐伟朴，李景会 .污水处理行业的现状和特征 J.河北建筑工程学院学报， 2004，4,24(6):36 41. 9 Michael Rodgers,Xinmin Zhan,Edmond O Reilly.Small-scale domestic wastewater treatment using an alternating pumped sequencing batch biofilm reactor system J.Bioprocess and Biosystems Engineering,2006,28(5):323 330. 10 雷乐成 .水处理新技术及工程设计 M.北京：化学工业出版社。 2001,4. 11 Mohammed Bani Younis Alexander Fay Georg Frey. Automatic Re-Implementation of PLC Programs J. ATP International ,2008,21(1):56 60.
