（浙江海洋学院东海科学技术学院 浙江舟山 316000）
[摘 要]对小型曝气式活性污泥法（SBR）的污水处理系统的基本运行原理和方式进行了研究。分别说明污水处理系统中的工作流程,，进行了污水处理系统的电气控制部分设计，这个设计是基于可编程控制器（PLC）进行的。并讨论在电气控制系统中所运用到的各种电气保护原理，和根据各种需求的电气保护设计添加各种电气保护元件。
[关键词]污水处理；可编程控制器；电气设备；电气保护
前 言
所以本设计介绍了一个SBR污水处理系统的基本流程和构成，并以PLC为核心设计它的电气控制部分。旨在提高污水处理系统的自动化程度，从而提高污水处理能力和降低人力需求，相对提高系统安全性和可靠性。
一、小型SBR污水处理系统的运行原理
（一）小型SBR污水处理的特点和方式
SBR污水处理技术是一种相对来说非常高效的废水处理技术。SBR污水处理工艺过程简单有效，且占地面积比较少，主要是有利于降低前期建设的成本，这种方法适用于水量、水质均匀的废水。但自动化控制技术要求较高，操作复杂，难于管理。
（二）小型SBR污水处理系统的构成及其流程
1. 污水处理系统的构成
本设计中的SBR污水处理系统中有三个水池分别是污水处理池进行污水处理，清水池进行处理水的暂时蓄存和最后蓄水的中水水箱。并有一系列电控设备，有电控箱以及曝气式罗茨风机、滗水器、水泵、电动阀门和电磁阀等电气组成部分，并在三个水池中又分别设置了浮球开关，用来检测水池和水箱中的水位并报警。
2. 污水处理系统的流程
如图污水处理池中液位开关。系统中使用浮球液位开关，当液位到达该水位时浮力使开关动作输出闭合信号。这样根据逻辑可以知道电动阀打开需要污水池中的水位为低状态，之后污水流入污水处理池，当水池中的水位到为高后，电动阀停机，此时污水处理池中的待处理水会呈现的状态为微氧或厌氧。
之后开始污水的曝气过程，此过程主要由罗茨风机来完成。方式是通过曝气风机连接专门的曝气管路进行曝气，曝气管路均为敷设在污水处理池底部，这样是为了使池中原有的活性污泥对污水的pH值进行平衡并使污水脱色、除臭，即好氧处理过程，此过程需要6-8小时。经过曝气处理后，需要经过水质沉淀的过程，这个过程需要0.5小时。之后通过PLC控制滗水器进行滗水处理，处理水通过固定管路到清水池，当清水池到达正常高水位时停止滗水器，当滗水器停止后清水泵启动从清水箱泵水到中水箱，当中水箱内的高水位位置的浮球开关动作，水泵自动停止，然后在水箱中的水已全部处理。
3. 系统中的重要组成器件
为了使SBR污水处理系统能够实现它的预期目标，其中有一些部件是不可或缺的。
首先是曝气罗茨风机之后是各个水池和水箱中的液位控制开关。浮球开关是一种液位检测器件，它一般情况下都不会受到干扰，根据具体的运用情况选择正确的材质，无论是什么液体性质、环境压力、环境温度都能使用。
SBR污水处理系统即间歇性污水处理法，它和传统的污泥法工业主要区别就在于进水、反应、沉淀和排水都在一个池中完成，相对投资小，效率高。可是污水处理系统最终的目的是出水的水质良好，所以一般的水泵抽水由于扰动大就不能很好的达到预期目标。所以设计中使用了滗水器排水的方法。旋转滗水器的运用很大程度的减小处理水的扰动，提高了出水的质量。
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二、SBR污水处理系统主回路设计
1.设计原理
电气控制系统简单的可以分成主回路和控制回路两个组成器件选型：
电动阀：阀体D97A1X5-10ZB-125mm，电动装置LQ20-1，AC380V，60W。
滗水器电机:XZB-T-50-1.0，AC380V，0.25kW。
曝气罗茨风机：TSA-40，0.7/min，1.1kW。
清水泵：立式离心泵LS40-32.1，扬程30m，流量16/h，3kW。
2.器件选型
2.1断路器选择
可以通过计算得到清水泵启动电流为：
则断路器的脱扣器额定电流为：
所以QF的型号选择为：iC65N/3P-C10A
2.2熔断器选择
为确定熔断器的熔断电流分别计算通过各熔断器所在线路长时间通过的电流：
同理可得：，，
启动条件是选用熔断器的应该考虑的重要指标。在不经常启动或者启动比较短的情况下，熔体的额定电流为，式中为电动机的启动电流。频繁启动或启动时间较长时，熔断器熔体的额定电流为。
电动机的启动电流大概为电机额定电流的（5～7）倍。
所以根据熔断器的选型原理，可以知道熔断器的熔体额定电流等于1.5倍到2.5的电动机额定电流，所以熔断器额定电流选择为，，，。所以熔断器型号选择为：RL1-15/(1-10)
2.3接触器选择
在设计的电路系统中选用的接触器选用的型号为目前比较常用的CJ10型，线圈控制电压AC220V。
三、PLC控制电路设计
（一）PLC的选型
我们将对PLC进行挑选。根据改造19输入/16输出点数的设计要求，我们选取了三菱公司的FX系列产品。型号为FX2n-48MR-001，它基本单元带24点输入/24点继电器输出。
（二）PLC控制回路设计
由于PLC输出点控制的线圈和指示灯的驱动电源为AC220V但输出点自带的电压容量不足，由外部的电源输入来驱动，向输出回路的负载供电，输出回路所有COM端短接。
在设计中接触器KM1和KM5控制阀门电动机进行正反转的需要在控制电路中设计互锁。
在设计中PLC输入回路的电源信号都是有它本身在输入端自带的24V电源，一般情况下外部只提供开关量的通断信号，所有输入COM端短接。如果输入端接的是输出有源信号的设备，则需要让输入信号的电压和容量与PLC自身相匹配，这个情况下一般不再和它自带的DC24V电源直接相连，因为那样容易影响信号质量和试设备过载。
根据要求，设计中选用的PLC输出点的输出方式为继电器输出型，它们的额定控制容量为AC250V，2A。
（三）PLC控制程序设计
1. 根据这次关于plc的设计。进行程序设计首先需要了解并明确SBR污水处理系统它的运行原理和系统当中各个器件的动作顺序，之后根据时间情况画出控制流程图。
2. 系统调试：其可以划由两种调试方式所构成。首先是静态的调试方法，再加上动态的调试方式就是完整的。
四、结束语
本设计是基于PLC控制的SBR污水处理系统，相对于继电控制系统自动化程度更高，并提高了可靠性等。虽然在小型的污水处理系统当中PLC已经能比较好的提高自动化程度，但是在更加大型的系统中单单只有PLC控制柜已经无法满足自动化控制要求。不过目前各大PLC生产厂家已经对应于市场需求开发了上位机技术，可以有一台上位机远程监控和操控多台PLC。实现大型系统的控制管理要求。
[参考文献]
邱关源，罗先觉主编.电路[M].北京：高等教育出版社, 2006.06
张保会,尹项根.电力系统继电保护[M],第2版.北京:电子工业出版社,2010
戴文进,杨植新.电气工程及其自动化专业英语[M].北京:电子工业出版社,2009
论文作者:黄子锐
论文发表刊物:《科技中国》2016年11期
论文发表时间:2017/1/6
标签：污水处理论文; 系统论文; 熔断器论文; 水池论文; 回路论文; 曝气论文; 水位论文; 《科技中国》2016年11期论文;