申请日2018.10.12
公开(公告)日2018.12.28
IPC分类号C02F9/14
摘要
本发明涉及一种基于PLC控制的污水净化处理系统，该系统包括污水分流池(1)、酸性污水池(2)、碱性污水池(3)、第一沉降池(4)、第二沉降池(5)、第三沉降池(6)、生化处理池(7)、澄清池(8)和蓄水池(9);通过PLC控制模块，根据污水分流池(1)注入污水的PH值，将酸性污水和碱性污水分别分流至酸性污水池(2)、碱性污水池(3)，根据在酸性污水池(2)、碱性污水池(3)分流的污水的PH值，进一步调节在第一沉降池(4)汇流的酸性污水和碱性污水的比例。
权利要求书
1.一种基于PLC控制的污水净化处理系统，其特征在于：该系统包括污水分流池(1)、酸性污水池(2)、碱性污水池(3)、第一沉降池(4)、第二沉降池(5)、第三沉降池(6)、生化处理池(7)、澄清池(8)和蓄水池(9);污水分流池(1)同时连接酸性污水池(2)和碱性污水池(3)的输入端，酸性污水池(2)和碱性污水池(3)的输出端汇流连接第一沉降池(4)的输入端，第一沉降池(4)的输出端依次连接第二沉降池(5)和第三沉降池(6)，第三沉降池(6)的输出端连接生化处理池(7)的输入端，生化处理池(7)的输出端连接澄清池(8)的输入端，澄清池(8)的输出端连接蓄水池，通过PLC控制模块控制上述水分流池(1)、酸性污水池(2)、碱性污水池(3)、第一沉降池(4)、第二沉降池(5)、第三沉降池(6)、生化处理池(7)、澄清池(8)和蓄水池(9)的污水注入情况，并且通过PLC控制模块，根据污水分流池(1)注入污水的PH值，将酸性污水和碱性污水分别分流至酸性污水池(2)、碱性污水池(3)，根据在酸性污水池(2)、碱性污水池(3)分流的污水的PH值，进一步调节在第一沉降池(4)汇流的酸性污水和碱性污水的比例，从而实现对污水的初步中性化。
2.根据权利要求1所述的基于PLC控制的污水净化处理系统，其特征在于：污水分流池(1)通过污水入水管线接受外部污水，在污水分流池(1)侧壁的底部附近设置有低水位检测器(122)，在污水分流池(1)侧壁的顶部附近设置有高水位检测器(121)，在污水分流池(1)侧壁中部附近设置有PH值检测器(11);其中，低水位检测器(122)、高水位检测器(121)、PH值检测器(11)分别连接到PLC控制模块的输入端口。
3.根据权利要求2所述的基于PLC控制的污水净化处理系统，其特征在于：污水分流池(1)的出口处连接了污水分流输出管线，该管线上设置有水泵(13)，其用于将污水从污水分流池(1)中抽出;污水分流管线还包括连接酸性污水池(2)的酸性污水管线和连接碱性污水池(3)的碱性污水管线;上述酸性污水管线和碱性污水管线上还分别设置了酸性污水管线阀门(141)和碱性污水管线阀门(142)。
4.根据权利要求1所述的基于PLC控制的污水净化处理系统，其特征在于：酸性污水池(2)和碱性污水池(3)具有相同的结构，在酸性污水池(2)和碱性污水池(3)侧壁的底部附近分别设置有低水位检测器(222)、(322)，在酸性污水池(2)和碱性污水池(3)侧壁的顶部附近分别设置有高水位检测器(221)、(321)，在酸性污水池(2)和碱性污水池(3)侧壁中部附近分别设置有PH值检测器(21)、(31);其中，低水位检测器(222)、(322)、高水位检测器(221)、(321)、PH值检测器(21)、(31)分别连接到PLC控制模块的输入端口。
5.根据权利要求1所述的基于PLC控制的污水净化处理系统，其特征在于：第一沉降池(4)具有位于侧壁上端附近的高水位检测器(421)和位于侧壁下端附近的低水位检测器(422);高水位检测器(421)和低水位检测器(422)分别连接到PLC控制模块的输入端口;当低水位检测器(422)检测结果为无水时，PLC控制模快根据其上游的酸性污水池(2)和碱性污水池(3)中当前污水的PH值调节酸性污水输出流量控制器(451)和碱性污水输出流量控制器(452)的通过流量，并将酸性污水和碱性污水汇流引入第一沉降池(4);经过对酸性污水输出流量控制器(451)和碱性污水输出流量控制器(452)的控制，使得流入第一沉降池(4)的汇流污水的PH值为(7);当高水位检测器(421)检测结果为有水时，PLC控制模快控制进水阀关闭，从而停止注水。
6.根据权利要求5所述的基于PLC控制的污水净化处理系统，其特征在于：在第一沉降池(4)的侧壁上还设置有PH值自动检测器(44)，当高水位检测器(421)检测结果为有水后，该检测实时在线检测第一沉降池(4)中的PH值数值范围是否在(7)附近，优选第一沉降池(4)中的PH值控制在7±0.5。
7.根据权利要求1所述的基于PLC控制的污水净化处理系统，其特征在于：第一沉降池(4)、第二沉降池(5)、第三沉降池(6)分别安装有第一过滤板(43)、第二过滤板(53)和第三过滤板(63);第一过滤板(43)、第二过滤板(53)和第三过滤板(63)为多孔板材，第一过滤板(43)、第二过滤板(53)和第三过滤板(63)的多孔板材的孔径依次减小。
8.根据权利要求7所述的基于PLC控制的污水净化处理系统，其特征在于：第一沉降池(4)、第二沉降池(5)、第三沉降池(6)分别安装有光探测器。
9.根据权利要求1所述的基于PLC控制的污水净化处理系统，其特征在于：在生化处理池(7)的底部设置了细菌胶团层(72)，在生化处理池(7)的外部还设置了空气泵(71)，其通过空气管线与生化处理池(7)的下部附近联通，用于向生化处理池(7)内部提供空气;在生化处理池(7)的侧壁的底部附近设置了下水位检测器(722)，在生化处理池(7)侧壁的顶部附近设置了上水位检测器(721)，生化处理池(7)还连接至检测模块(75)。
10.基于权利要求1-9所述的基于PLC控制的污水净化处理系统的运行方法，其特征在于：该方法包括
1)判断污水分流池(1)是否为控制状态，如果为控制状态则向污水分流池(1)注入污水至满水位;当污水分流池(1)不是空置状态时，则继续等待不进行注水;
2)检测本次注满的污水分流池(1)中的污水的PH值，通过PLC模块接受PH值检测器(11)的PH值检测结果，从而判断本次注水获得的污水的总体PH值;
3)通过PLC控制器判断该PH值是否小于等于(7)，当PH值检测器(11)的检测结果为PH≤(7)时，进一步判断酸性污水池(2)是否为空置，如果为空置则开启酸性污水管线阀门(141)，将污水引入酸性污水管线和酸性污水池(2)直至满水位，如果不为空置则继续等待不进行注水;当PH值检测器(11)的检测结果为PH>(7)时，进一步判断碱性污水池(3)是否为空置，如果为空置则，开启碱性污水管线阀门(142)，将污水引入碱性污水管线和碱性污水池(3)直至满水位，如果不为空置则继续等待不进行注水;
4)当酸/碱性污水池处于满水位时，检测该水池中污水的PH值;PLC模块输入端分别接受PH值检测器(21)、(31)的PH值检测结果，从而获得本次注水的污水的PH值准确数值;
5)检测第一沉降池(4)是否为空置，当第一沉降池(4)为空置时，PLC控制模快根据其上游的酸性污水池(2)和碱性污水池(3)中当前污水的PH值调节酸性污水输出流量控制器(451)和碱性污水输出流量控制器(452)的通过流量，并将酸性污水和碱性污水汇流引入第一沉降池(4);经过对酸性污水输出流量控制器(451)和碱性污水输出流量控制器(452)的控制，使得流入第一沉降池(4)的汇流污水的PH值为(7);当高水位检测器(421)检测结果为满水位，PLC控制模快控制进水阀关闭，从而停止注水;如果不为空置状态则继续等待不进行注入;
6)对第一沉降池(4)中的污水进行过滤沉降，并通过光探测器(41)进行水澄清度的检测;当污水的澄清程度不满足阈值时，则保持在继续保持污水，使之继续进行沉降;如果还不满足需要继续沉降，至满足阈值为止;
7)当光探测器(41)测量的污水澄清程度满足阈值后，如果第二沉降池(5)的下水位检测器(522)检测结果为空置时，启动排水泵将经过第一沉降池(4)过滤沉降的液体排入第二沉降池(5);直至上水位检测器(521)检测结果为有水(满水位)，停止注水;如果第二沉降池(5)为非空置状态，则继续等待不注水;
8)对第二沉降池(5)中的污水进行过滤沉降，并通过光探测器(51)进行水澄清度的检测;当污水的澄清程度不满足阈值时，则保持在继续保持污水，使之继续进行沉降;如果还不满足需要继续沉降，至满足阈值为止;
9)当光探测器(51)测量的污水澄清程度满足阈值后，如果第三沉降池(6)的下水位检测器(622)检测结果为空置时，启动排水泵将经过第二沉降池(5)过滤沉降的液体排入第三沉降池(6);直至上水位检测器(621)检测结果为有水(满水位)，停止注水;如果第三沉降池(6)为非空置状态，则继续等待不注水;
10)对第三沉降池(6)中的污水进行过滤沉降，并通过光探测器(61)进行水澄清度的检测;当污水的澄清程度不满足阈值时，则保持在继续保持污水，使之继续进行沉降;如果还不满足需要继续沉降，至满足阈值为止;
11)当光探测器(61)测量的污水澄清程度满足阈值后，如果生化处理池(7)的下水位检测器(722)检测结果为无水(空置)时，启动排水泵将经过第三沉降池(6)过滤沉降的液体排入生化处理池(7);直至上水位检测器(721)检测结果为有水(满水位)，停止注水;如果为非空置状态，则继续等待不注水;
12)该生化处理池(7)用于对污水进行进一步的生化净化处理;具体的生化净化处理包括：
注入污水后，通过空气泵(71)向生化处理池(7)内部大量通入空气，从而为整个处理环境提供足够的氧气环境;通过污水与底部的细菌胶团(73)在富氧环境中的充分反应，以去除污水中的BOD，并进行硝化、磷吸收和反硝化反应;通入空气的时间，经由PLC控制模块控制在6-8小时;静置沉淀1-2小时后，通过检测管线(74)抽取水样传送至检测模块(75)进行水质检测;如果检测模块(75)对于水质的检测结果为不合格，则重复上述的生化净化处理过程，如果检测结果为合格，则判断位于其下游的澄清池(8)是否处于空置状态;如果是空置状态，则将经生化净化处理过后的污水排放至澄清池(8)中，如果为非空置状态，则继续等待不注水;
13)在澄清池(8)中进行污水静止澄清处理，并且通过该光探测器(81)检测污水澄清度;当污水的澄清程度不满足阈值时，则保持在继续保持污水，使之继续进行沉降;如果还不满足需要继续澄清，至满足阈值为止;
14)如果检测结果为合格，则判断位于澄清池(8)下游的蓄水池(9)是否处于空置状态;如果是空置状态，则将经生化净化处理过后的污水排放至蓄水池(9)中，直至满水位，作为处理完毕的中水备用;如果为非空置状态，则继续等待不注水。
说明书
一种基于PLC控制的污水净化处理系统
技术领域
本发明涉及污水净化领域，特别涉及一种基于PLC控制的污水净化处理系统。
背景技术
目前，随着城市化、工业化的加速，对水资源的需求日益增大，水资源对于民生和国家经济发展具有非常重要的意义。但是我国的水资源存在人均占有量少，空间分布不均匀的问题。在这样的背景下，污水处理行业成为新兴产业，受到了国家和各级政府的关注。虽然我国的污水处理行业正在处于快速增长时期，污水处理总量逐年增加，城镇污水处理率不断提高。但是，目前我国的污水处理行业仍然处于发展的初期阶段。
由于控制技术、网络通讯技术以及现场总线技术的发展，自动化的污水净化处理系统出现了。我国污水处理自动化控制起步较晚，从20世纪90年代，自动化污水处理控制系统逐渐发展。目前我国污水处理自动化系统具有以下几个问题：1)水质的检测主要通过实验人员来检测，各个控制单元之间的数据交互少，缺乏上位机对于全厂的实时监控;2)我国污水处理的耗能较高，大规模的污水处理系统对于电力系统也造成了较大的负担。
因此，需要提供一种自动化程度高，能够实现全场自动化控制的、能源消耗低的污水净化处理系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：1)水质的检测主要通过实验人员来检测，各个控制单元之间的数据交互少，缺乏上位机对于全厂的实时监控;2)我国污水处理的耗能较高，大规模的污水处理系统对于电力系统也造成了较大的负担的技术问题。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
一种基于PLC控制的污水净化处理系统，该系统包括污水分流池1、酸性污水池2、碱性污水池3、第一沉降池4、第二沉降池5、第三沉降池6、生化处理池7、澄清池8和蓄水池9;污水分流池1同时连接酸性污水池2和碱性污水池3的输入端，酸性污水池2和碱性污水池3的输出端汇流连接第一沉降池4的输入端，第一沉降池4的输出端依次连接第二沉降池5和第三沉降池6，第三沉降池6的输出端连接生化处理池7的输入端，生化处理池7的输出端连接澄清池8的输入端，澄清池8的输出端连接蓄水池，通过PLC控制模块控制上述水分流池1、酸性污水池2、碱性污水池3、第一沉降池4、第二沉降池5、第三沉降池6、生化处理池7、澄清池8和蓄水池9的污水注入情况，并且通过PLC控制模块，根据污水分流池1注入污水的PH值，将酸性污水和碱性污水分别分流至酸性污水池2、碱性污水池3，根据在酸性污水池2、碱性污水池3分流的污水的PH值，进一步调节在第一沉降池4汇流的酸性污水和碱性污水的比例，从而实现对污水的初步中性化。
进一步地，污水分流池1通过污水入水管线接受外部污水，在污水分流池1侧壁的底部附近设置有低水位检测器122，在污水分流池1侧壁的顶部附近设置有高水位检测器121，在污水分流池1侧壁中部附近设置有PH值检测器11;其中，低水位检测器122、高水位检测器121、PH值检测器11分别连接到PLC控制模块的输入端口。
进一步地，污水分流池1的出口处连接了污水分流输出管线，该管线上设置有水泵13，其用于将污水从污水分流池1中抽出;污水分流管线还包括连接酸性污水池2的酸性污水管线和连接碱性污水池3的碱性污水管线;上述酸性污水管线和碱性污水管线上还分别设置了酸性污水管线阀门141和碱性污水管线阀门142。
进一步地，酸性污水池2和碱性污水池3具有相同的结构，在酸性污水池2和碱性污水池3侧壁的底部附近分别设置有低水位检测器222、322，在酸性污水池2和碱性污水池3侧壁的顶部附近分别设置有高水位检测器221、321，在酸性污水池2和碱性污水池3侧壁中部附近分别设置有PH值检测器21、31。其中，低水位检测器222、322、高水位检测器221、321、PH值检测器21、31分别连接到PLC控制模块的输入端口。
进一步地，第一沉降池4具有位于侧壁上端附近的高水位检测器421和位于侧壁下端附近的低水位检测器422;高水位检测器421和低水位检测器422分别连接到PLC控制模块的输入端口;当低水位检测器422检测结果为无水时，PLC控制模快根据其上游的酸性污水池2和碱性污水池3中当前污水的PH值调节酸性污水输出流量控制器451和碱性污水输出流量控制器452的通过流量，并将酸性污水和碱性污水汇流引入第一沉降池4;经过对酸性污水输出流量控制器451和碱性污水输出流量控制器452的控制，使得流入第一沉降池4的汇流污水的PH值为7。当高水位检测器421检测结果为有水时，PLC控制模快控制进水阀关闭，从而停止注水。
进一步地，在第一沉降池4的侧壁上还设置有PH值自动检测器44，当高水位检测器421检测结果为有水后，该检测实时在线检测第一沉降池4中的PH值数值范围是否在7附近，优选第一沉降池4中的PH值控制在7±0.5。
进一步地，第一沉降池4、第二沉降池5、第三沉降池6分别安装有第一过滤板43、第二过滤板53和第三过滤板63;第一过滤板43、第二过滤板53和第三过滤板63为多孔板材，第一过滤板43、第二过滤板53和第三过滤板63的多孔板材的孔径依次减小。
进一步地，第一沉降池4、第二沉降池5、第三沉降池6分别安装有光探测器。
进一步地，在生化处理池7的底部设置了细菌胶团层72，在生化处理池7的外部还设置了空气泵71，其通过空气管线与生化处理池7的下部附近联通，用于向生化处理池7内部提供空气;在生化处理池7的侧壁的底部附近设置了下水位检测器722，在生化处理池7侧壁的顶部附近设置了上水位检测器721，生化处理池7还连接至检测模块75。
基于所述的基于PLC控制的污水净化处理系统的运行方法，该方法包括：
1)判断污水分流池1是否为控制状态，如果为控制状态则向污水分流池1注入污水至满水位;当污水分流池1不是空置状态时，则继续等待不进行注水;
2)检测本次注满的污水分流池1中的污水的PH值，通过PLC模块接受PH值检测器11的PH值检测结果，从而判断本次注水获得的污水的总体PH值;
3)通过PLC控制器判断该PH值是否小于等于7，当PH值检测器11的检测结果为PH≤7时，进一步判断酸性污水池2是否为空置，如果为空置则开启酸性污水管线阀门141，将污水引入酸性污水管线和酸性污水池2直至满水位，如果不为空置则继续等待不进行注水;当PH值检测器11的检测结果为PH>7时，进一步判断碱性污水池3是否为空置，如果为空置则，开启碱性污水管线阀门142，将污水引入碱性污水管线和碱性污水池3直至满水位，如果不为空置则继续等待不进行注水;
4)当酸/碱性污水池处于满水位时，检测该水池中污水的PH值。PLC模块输入端分别接受PH值检测器21、31的PH值检测结果，从而获得本次注水的污水的PH值准确数值;
5)检测第一沉降池4是否为空置，当第一沉降池4为空置时，PLC控制模快根据其上游的酸性污水池2和碱性污水池3中当前污水的PH值调节酸性污水输出流量控制器451和碱性污水输出流量控制器452的通过流量，并将酸性污水和碱性污水汇流引入第一沉降池4;经过对酸性污水输出流量控制器451和碱性污水输出流量控制器452的控制，使得流入第一沉降池4的汇流污水的PH值为7;当高水位检测器421检测结果为满水位，PLC控制模快控制进水阀关闭，从而停止注水;如果不为空置状态则继续等待不进行注入;
6)对第一沉降池4中的污水进行过滤沉降，并通过光探测器41进行水澄清度的检测。当污水的澄清程度不满足阈值时，则保持在继续保持污水，使之继续进行沉降;如果还不满足需要继续沉降，至满足阈值为止;
7)当光探测器41测量的污水澄清程度满足阈值后，如果第二沉降池5的下水位检测器522检测结果为空置时，启动排水泵将经过第一沉降池4过滤沉降的液体排入第二沉降池5;直至上水位检测器521检测结果为有水满水位，停止注水。如果第二沉降池5为非空置状态，则继续等待不注水;
8)对第二沉降池5中的污水进行过滤沉降，并通过光探测器51进行水澄清度的检测;当污水的澄清程度不满足阈值时，则保持在继续保持污水，使之继续进行沉降;如果还不满足需要继续沉降，至满足阈值为止;
9)当光探测器51测量的污水澄清程度满足阈值后，如果第三沉降池6的下水位检测器622检测结果为空置时，启动排水泵将经过第二沉降池5过滤沉降的液体排入第三沉降池6;直至上水位检测器621检测结果为有水满水位，停止注水。如果第三沉降池6为非空置状态，则继续等待不注水;
10)对第三沉降池6中的污水进行过滤沉降，并通过光探测器61进行水澄清度的检测;当污水的澄清程度不满足阈值时，则保持在继续保持污水，使之继续进行沉降;如果还不满足需要继续沉降，至满足阈值为止;
11)当光探测器61测量的污水澄清程度满足阈值后，如果生化处理池7的下水位检测器722检测结果为无水空置时，启动排水泵将经过第三沉降池6过滤沉降的液体排入生化处理池7;直至上水位检测器721检测结果为有水满水位，停止注水;如果为非空置状态，则继续等待不注水;
12)该生化处理池7用于对污水进行进一步的生化净化处理。具体的生化净化处理包括：
注入污水后，通过空气泵71向生化处理池7内部大量通入空气，从而为整个处理环境提供足够的氧气环境。通过污水与底部的细菌胶团73在富氧环境中的充分反应，以去除污水中的BOD，并进行硝化、磷吸收和反硝化反应。通入空气的时间，经由PLC控制模块控制在6-8小时。静置沉淀1-2小时后，通过检测管线74抽取水样传送至检测模块75进行水质检测;如果检测模块75对于水质的检测结果为不合格，则重复上述的生化净化处理过程，如果检测结果为合格，则判断位于其下游的澄清池8是否处于空置状态;如果是空置状态，则将经生化净化处理过后的污水排放至澄清池8中，如果为非空置状态，则继续等待不注水。
13)在澄清池8中进行污水静止澄清处理，并且通过该光探测器81检测污水澄清度;当污水的澄清程度不满足阈值时，则保持在继续保持污水，使之继续进行沉降;如果还不满足需要继续澄清，至满足阈值为止。
14)如果检测结果为合格，则判断位于澄清池8下游的蓄水池9是否处于空置状态;如果是空置状态，则将经生化净化处理过后的污水排放至蓄水池9中，直至满水位，作为处理完毕的中水备用;如果为非空置状态，则继续等待不注水。
本发明提供的基于PLC控制的污水净化处理系统，具有以下有益效果：自动化程度高，能够实现全场自动化控制的、能源消耗低。
