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摘要:针对SBR污水处理自动化控制的问题,研究自动控制系统,开发基于C的自动控制软件,以现有工艺设备为基础,搭建自动化控制系统,根据污水处理工艺,设计自动控制流程,通过控制继电器、电动阀等完成SBR污水处理系统的自动化,并开发组态界面监控污水处理各阶段的运行状态,实时采集储存Do、pH数据,编译人机交互界面,搭建高效率、高稳定的污水处理自动控制系统。
关键词:SBR;污水处理;自动控制
近年来,随着环境保护的意识的提升,工业生产的污水排放标准的要求越来愈高,SBR(sequencing batch reactor)法污水处理工作,由于采用微生物处理污水,处理污水种类范围较广,可用于各种工业废水的处理。SBR法通过对各处理阶段的时间分配,能够适应工业生产的不同情况下产生的污水。由于SBR法污水处理工艺在几个阶段的有氧和无氧的条件下处理污水,而且间隔时间较长,采用人工按时间操作,耗时耗力,而且效率较低,时间精度不够精确,故需研究高效率、低成本、稳定的实验方式。随着控制技术和自动化的发展,采用一种自动控制方法,可以实现计算机监测、自动控制、运行数据管理等方式高效率、高质量的处理污水。
1 SBR污水处理工艺
SBR污水处理工艺采用微生物法在一个反应罐中完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥等,具备工艺流程简单、管理方便、成本低、处理效果好的特点。文章所采用的SBR污水处理工艺系统为两个SBR反应罐的处理工艺,污水经SBR1反应罐中经有氧、厌氧几个周期处理后,通过离心泵控制进入SBR2反应罐中,经有氧、厌氧几个周期处理后,研究污水处理的效果,根据处理效果调节处理时间及周期。工艺流程如下:
在有氧反应阶段,通过鼓风机对SBR反应罐进行曝气处理,曝气一段时间后,进入到无氧反应阶段,曝气停止,厌氧微生物活性增加。通过曝气的有无,控制有氧、缺氧、厌氧状态的接替运行,实现污水中碳、氨、氮等物质去除的效果。
2.污水处理自动化控制的需求及实施
为能够实现对污水处理工艺的自动化,根据工艺流程及工艺生产的连续可靠性,采用基于STM32的控制卡及计算机组成的控制系统,控制卡集成足够的I/O口,并通过总线实现计算机和STM32的连接。软件编程采用C语言开发,并开发上位机监控软件,实现人机交互功能。
2.1污水处理自动化控制需求
控制系统主要需求如下:(1)进料泵、曝气泵、排料泵等设备的自动控制,具备手动、自动双功能,可通过按钮切换;(2)在SBR反应池添加在线Do检测设备、在线pH检测设备,实现观察SBR反应池在有氧、厌氧环境下Do和pH的变化;(3)对各处理流程进行监控,包含Do、pH数据采集及处理、工况的运行情况、数据曲线显示及输出、报警等。
2.2污水处理自动化控制的实施
控制系统采用以STM32的控制卡为核心,其控制卡上的IO口控制继电器的开、闭,继电器的常开触点两端连接进料泵、鼓风机、出料泵的零线中间两端,从而实现继电器控制进料泵、鼓风机、出料泵。采用具备RS485通讯的Do在线检测仪表及具备RS485通讯的pH在线检测仪表实时监测污水处理过程中的Do、pH的变化。
控制策略采用以时间顺序控制的方式来实现,以上述工艺控制流程为基础,以人工操作经验为参考,实现基于C语言的自动控制程序的实现,在自动模式下,系统根据时间的顺序依次控制进料泵、鼓风机、出料泵的啟动和停止,实现污水处理的自动控制。
上位机采用C语言开发的人机交互界面,具备状态运行显示、Do和pH实时监测显示、数据储存、参数设置、历史曲线显示、数据导出等功能。操作者可根据污水处理情况,实时调节各处理阶段的运行时间,整个操作界面简洁、方便,便于操作人员使用。
3 结论
基于STM32的控制卡应用在污水处理自动化控制系统中,具备电气部分整体较小、控制软件编写简单、人机交互界面操作方便、数据采集储存功能强大等方面的特点,而且整体工程开发周期较短、线材用料不多、整体成本较低、系统运行稳定可靠、调试便捷,对于小型的、控制点不多的污水处理系统,尤其是在线监测仪器较多、对数据实时处理要求较高的场所。
控制系统应用于双SBR反应罐的污水处理实验研究,系统可靠、性能稳定,实现了处理工艺流程的自动化,并可根据污水处理效果,实时调节处理工艺流程,并储存各处理阶段的Do、pH含量,供开发人员后续观察污水处理效果。该控制系统实现了污水处理工艺的自动控制和无人值守,为双SBR反应罐的污水处理实验研究提供了有效保证。
参考文献:
[1]仝卫卫,王少辉,郝建新.SBR工艺控制问题的PLC程序编制方法[J].郑州轻工业学院学报(自然科学版),2008(05):111-113,116.
[2]赵红忠,秦小州.SBR污水处理工艺及自动化控制[J].电气传动自动化,2003(02):31-34.
[3]王淑莹,彭永臻.SBR法计算机自动控制系统的研究[J].给水排水,2000(03):76-78.
[4]王近仁.基于SBR污水处理工艺的自动控制系统[J].机械设计,2019,36(S1):26-28.
[5]武志伟,赵振忠,韩文杰,袁新英,李俊和.物联网通讯技术在污水处理自动化系统中的应用[J].工业水处理,2019,39(01):108-109,112.
作者简介:孟明辉(1989-),男,硕士研究生,重庆科技学院机械与动力工程学院教师,助教,研究方向为机械电子
关键词:SBR;污水处理;自动控制
近年来,随着环境保护的意识的提升,工业生产的污水排放标准的要求越来愈高,SBR(sequencing batch reactor)法污水处理工作,由于采用微生物处理污水,处理污水种类范围较广,可用于各种工业废水的处理。SBR法通过对各处理阶段的时间分配,能够适应工业生产的不同情况下产生的污水。由于SBR法污水处理工艺在几个阶段的有氧和无氧的条件下处理污水,而且间隔时间较长,采用人工按时间操作,耗时耗力,而且效率较低,时间精度不够精确,故需研究高效率、低成本、稳定的实验方式。随着控制技术和自动化的发展,采用一种自动控制方法,可以实现计算机监测、自动控制、运行数据管理等方式高效率、高质量的处理污水。
1 SBR污水处理工艺
SBR污水处理工艺采用微生物法在一个反应罐中完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥等,具备工艺流程简单、管理方便、成本低、处理效果好的特点。文章所采用的SBR污水处理工艺系统为两个SBR反应罐的处理工艺,污水经SBR1反应罐中经有氧、厌氧几个周期处理后,通过离心泵控制进入SBR2反应罐中,经有氧、厌氧几个周期处理后,研究污水处理的效果,根据处理效果调节处理时间及周期。工艺流程如下:
在有氧反应阶段,通过鼓风机对SBR反应罐进行曝气处理,曝气一段时间后,进入到无氧反应阶段,曝气停止,厌氧微生物活性增加。通过曝气的有无,控制有氧、缺氧、厌氧状态的接替运行,实现污水中碳、氨、氮等物质去除的效果。
2.污水处理自动化控制的需求及实施
为能够实现对污水处理工艺的自动化,根据工艺流程及工艺生产的连续可靠性,采用基于STM32的控制卡及计算机组成的控制系统,控制卡集成足够的I/O口,并通过总线实现计算机和STM32的连接。软件编程采用C语言开发,并开发上位机监控软件,实现人机交互功能。
2.1污水处理自动化控制需求
控制系统主要需求如下:(1)进料泵、曝气泵、排料泵等设备的自动控制,具备手动、自动双功能,可通过按钮切换;(2)在SBR反应池添加在线Do检测设备、在线pH检测设备,实现观察SBR反应池在有氧、厌氧环境下Do和pH的变化;(3)对各处理流程进行监控,包含Do、pH数据采集及处理、工况的运行情况、数据曲线显示及输出、报警等。
2.2污水处理自动化控制的实施
控制系统采用以STM32的控制卡为核心,其控制卡上的IO口控制继电器的开、闭,继电器的常开触点两端连接进料泵、鼓风机、出料泵的零线中间两端,从而实现继电器控制进料泵、鼓风机、出料泵。采用具备RS485通讯的Do在线检测仪表及具备RS485通讯的pH在线检测仪表实时监测污水处理过程中的Do、pH的变化。
控制策略采用以时间顺序控制的方式来实现,以上述工艺控制流程为基础,以人工操作经验为参考,实现基于C语言的自动控制程序的实现,在自动模式下,系统根据时间的顺序依次控制进料泵、鼓风机、出料泵的啟动和停止,实现污水处理的自动控制。
上位机采用C语言开发的人机交互界面,具备状态运行显示、Do和pH实时监测显示、数据储存、参数设置、历史曲线显示、数据导出等功能。操作者可根据污水处理情况,实时调节各处理阶段的运行时间,整个操作界面简洁、方便,便于操作人员使用。
3 结论
基于STM32的控制卡应用在污水处理自动化控制系统中,具备电气部分整体较小、控制软件编写简单、人机交互界面操作方便、数据采集储存功能强大等方面的特点,而且整体工程开发周期较短、线材用料不多、整体成本较低、系统运行稳定可靠、调试便捷,对于小型的、控制点不多的污水处理系统,尤其是在线监测仪器较多、对数据实时处理要求较高的场所。
控制系统应用于双SBR反应罐的污水处理实验研究,系统可靠、性能稳定,实现了处理工艺流程的自动化,并可根据污水处理效果,实时调节处理工艺流程,并储存各处理阶段的Do、pH含量,供开发人员后续观察污水处理效果。该控制系统实现了污水处理工艺的自动控制和无人值守,为双SBR反应罐的污水处理实验研究提供了有效保证。
参考文献:
[1]仝卫卫,王少辉,郝建新.SBR工艺控制问题的PLC程序编制方法[J].郑州轻工业学院学报(自然科学版),2008(05):111-113,116.
[2]赵红忠,秦小州.SBR污水处理工艺及自动化控制[J].电气传动自动化,2003(02):31-34.
[3]王淑莹,彭永臻.SBR法计算机自动控制系统的研究[J].给水排水,2000(03):76-78.
[4]王近仁.基于SBR污水处理工艺的自动控制系统[J].机械设计,2019,36(S1):26-28.
[5]武志伟,赵振忠,韩文杰,袁新英,李俊和.物联网通讯技术在污水处理自动化系统中的应用[J].工业水处理,2019,39(01):108-109,112.
作者简介:孟明辉(1989-),男,硕士研究生,重庆科技学院机械与动力工程学院教师,助教,研究方向为机械电子