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污水处理系统自动加药系统设计
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内容简介：
摘　　要... I
AbstractII
1&污水处理概述... 1
1.1本课题研究的意义... 1
1.2污水处理厂工艺流程... 3
1.3污泥脱水过程中加药系统的国内外现状... 3
1.4本文的主要研究内容及目的... 5
2&全自动加药系统的工艺及控制要求... 7
2.1污泥的产生... 7
2.2污泥的处理处置... 9
2.3絮凝剂的使用... 9
2.4全自动加药系统的工艺流程... 10
2.5控制要求... 11
3&全自动加药系统主要设备的设计... 13
3.1絮凝剂浸润系统的总体构成... 13
3.2搅拌轴设计[1]14
3.2.1强度计算... 14
3.2.2搅拌轴刚度校核... 15
3.2.3临界转速校核... 16
3.3搅拌器的设计... 17
3.3.1特性与结构... 17
3.3.2确定搅拌器功率N.. 17
3.3.3强度计算... 19
3.4 电动机功率... 20
3.5搅拌罐的设计... 21
3.6 搅拌附件的设计... 22
3.7计量加药装置的设计... 23
3.7.1计量加药装置的结构... 23
3.7.2螺旋设计[2]23
3.8加热料仓设计... 27
3.9给水加料系统... 28
4&自动化控制系统的设计... 30
4.1工作过程... 30
4.2设计方案... 33
4.2.1系统硬件设计... 33
4.2.2系统PLC的选择... 33
4.3主电路电器组件的选择... 33
4.4操作面板的布置... 34
4.5系统软件设计... 35
4.5.1 PLC的1/O分配表... 35
4.5.2电气控制设计... 35
5 总结与展望... 40
5.1设备部分... 40
5.2控制系统... 41
5.3总结... 41
致&谢... 42
参考文献... 43
&&& 在水资源异常宝贵的今天，污水处理及回用尤成为当今世界性的重大问题，在目前的各种污水处理方案中，絮凝剂、助凝剂的使用是其中必不可少的一种辅助措施，这样用于溶解及投加这种物质的设备在污水处理工程中的应用就非常的普遍。
&&& 在过去传统的污水处理中，这种投药装置多采用人工控制。这种控制存在的问题是，药剂用量的不准确，控制缺少及时性等，这就直接影响到水质的处理结果，而且对于几万元一吨造价昂贵的高分子絮凝剂来说，长期非科学性的用量造成的资金损失也是非常可观的。
&&& 本文根据污水处理工程中的实际应用，提供一种全自动加药系统。对在搅拌过程中容易产生振动和偏摆的搅拌轴和搅拌浆叶，用有限元法进行子分析，确定了搅拌轴的临界转速，校核了搅拌桨叶的强度；并通过分析核算给出整个系统中其它主要设备的设计说明。
本系统的主要优点为：&&&
1)溶药罐和储药罐均设有液位计，罐内液位、各环节工作信息传送至PLC控制系统，从而使加药系统全自动运行，药液浓度恒定，投加准确；
2)储药罐的容积设计合理，既能满足溶药罐每2个小时为周期的排药储存，又能满足用药计量泵连续向絮凝器供药的流量要求。
3)通过搅拌机2个小时的搅拌，形成了独特的药剂浸润技术，避免了絮凝剂的溶解不均；具有加热性能的料仓结构，避免了干粉絮凝剂受潮结块；
4)利用可调转速的螺旋供料器保证可调的加药量，根据现场情况确定有效的药液浓度；
5)控制系统先进，设备运行连续、平稳安全可靠。
通过本文的论述旨在找到一种实用价值更高，应用前景更广阔的产品，从而达到环境效益与经济效益的统一。
关键词：污水处理全自动加药装置；PLC控制；絮凝剂搅拌
Nowadays water resources are becoming more and more precious. As a result,sewage disposal and recycling become major issues worldwide. Among varioussewage disposal techniques, the use of flocculating agent and coagulation-supporting agent is an auxiliary measure that is absolutely necessary. Thus, the use of the equipment for dissolving and feeding such agent in the process of sewage disposal is quite common.
For the old-fashioned and traditional sewage disposal techniques, mostly their agent-feeding devices are controlled manually. With such controlling method certain problems exist： the inaccuracy of the quantity of the agent, lack of timely response etc. Those problems directly affect the quality of sewage disposal. Moreover, as the price of macromolecule flocculating agent is extremely high, the financial losses caused by the inaccuracy of the quantity of the agent to be added are highly considerable.
According to the practical operation in sewage disposal, this thesis provides a completely automatic agent-feeding system. The mixing axle and the oar-shaped vane are apt to vibrate and sway during the mixing process. In order to solve this problem, the finity block was used to determine the critical speed of the mixing axle, and the strength of the oar-shaped vane was examined. Through analysis the design specifications of the other main equipment of the whole system were given.
The main strong points of this system：
1) Both the dissolution tank and the storage tank are equipped with level indicators. The liquid level in the tanks and the operation information of various parts are transmitted to PLC controlling system. Thus, the operation is completely automatic, the density of the agent is constant, the quantity of the agent is accurate；
2）The design of the storage tank's volume is reasonable. It can meet both the requirement for the dissolution tank to let off the agent every two hours, and the flow requirement for the measuring pump to feed the flocculating device continuously.
3) After two hours' mixing in the mixing machine, a unique technique of agent soakage is achieved. The uneven dissolution of the flocculating agent is avoided. The heating depository can prevent the dry flocculating agent from agglomeration due to damp.
4) The rotate speed of the spiral feeder is adjustable. Hence, the quantity of the agent can be adjusted according to the worksite conditions, the effective density of the agent is ensured；
5）The controlling system is advanced, the operation is continuous, stable, safe and reliable； The aim of this thesis is to find a product whose practical value is higher and whose application is wider. Ultimately, both environmental and economic benefits can be obtained.
Key Words：sewage disposal completely automatic agent-feeding device&PLC controlling&flocculating agent&& finity block&mixing& 1&污水处理概述
1.1本课题研究的意义
&&& 世界任何国家的经济发展，都会推向社会进步、促进工农业生产能力得到提高，使人民生活得到进一步改善，但是也随之带来不同程序的环境污染。污水也是造成环境污染的来源之一。这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注，治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程。中国政府历来重视环保治理工作，敬爱的周恩来总理提出了&全国规划，合理布局，综合利用，化害为利，领先群众，大家动手，保护环境，造福人民&32字方针，历届政府提出根治海河、三河三湖的治理的要求。由于各国政府的高度重视，我国的污水处理事业得到了长足的发展，但是我们要清醒的看到，我国工业农业生产发展的步伐很快，特别是改革开放的20年乡镇企业的诞生使我国的企业结构发生了变化，有些企业在追求经济效益时忽视了社会、环境效益，若长此下去将带来环境受到严重污染的后患。为此当今环境污染的治理不能停留在各级政府的重视，而要深化到全民族每位公民环保意识的提高。我们不仅要达到经济发展了，生活水平提高了，还要做到经济与环境保护协调发展，生活的质量不断提高。为此我们要唤起民众为21世纪可持续发展目标的实现，为人类健康的生存，为子孙后代留下优质的环境而努力付出自己的责任吧。
&&& 随着我国社会经济和城市化的发展，城市污水的产生及其数量在不断增长。目前全国已建成运转的城市污水处理厂约427座，年处理能力为113.6亿立方米。根据有关预测，我国城市污水量在未来二十年还会有较大增长，2010年污水排放量将达到440&106m3/d；2020年污水排放量达到536&108m3 /d。
&&& 城市废水指城市内生活污水、工业废水和大气降水的混合物，其性质因城市规模、气候条件、排水体制等因素，特别是城市中工业的多少和性质、工业废水预处理程度等而异，但当对工业所排放的特殊污染物，如重金属、酸、碱、有毒物质、油类等有一定的内部治理措施时，一般的城市废水的性质是相似的。城市废水所形成的水污染，以有机污染最为严重，表现为水体中的BODS, COD超标，还含有不少难以被生物降解的、甚至是有毒有害的有机物。此外，氮磷物质引起的富营养化污染也非常严重。传统上废水的处理方法分为物理法、化学法和生物法。物理法的去除对象是水中不溶解的悬浮物质。化学法是指向废水中投加化学物质，通过化学反应达到净化废水的目的。生物法指采取一定的人工措施，创造微生物生长、繁殖的环境，使微生物大量繁殖，从而提高微生物氧化、分解有机污染物的一种技术。目前，在城市废水处理中尤以活性污泥法的应用最广。
&&& 无论哪种处理方法，污泥都是污水处理后的副产品，成为污水污泥。污泥量通常占污水处理量的1%~2%(质量)，如果是日处理量为4万吨的水厂，其日产污泥量400800吨，是一个不少的数量。如果属于深度处理，污泥量会增加0.5~1倍。污水处理效率的提高，必然导致污水污泥数量的增加。而污水处理后的污泥中还会含有97%的水分，成为污水污泥。
&&& 目前，我国对污水污泥的处理处置还没有象污水处理那样引起足够的重视，大部分污水处理厂对含有各种有害污泥多采用直接排放、用于农肥和填埋的办法，这对环境就造成了二次污染，对人体健康造成转移性危害，大大削弱污水处理厂水质净化的积极作用，也造成了经济上的巨大损失。所以，对污泥进行无害化处理具有极强的必要性和紧迫性。
&&& 在目前的各种污泥处理方案中，为了节约占地面积，减少脱水设备的体积和数量，絮凝剂、助凝剂的使用是其中必不可少的一种辅助措施，以往的絮凝剂和助凝剂的添加都是靠人工控制，经常使用的絮凝剂是聚丙烯酰胺，而聚丙烯酰胺只有充分溶解于水中才能最好的发挥其絮凝作用，其溶解时间大约是1-2个小时，(1)人工倾倒的药剂直接进入浓缩池的污泥中，药剂又没有经过溶解，有时聚丙烯酰胺还会聚集在池底成陀，其絮凝效果受到了很大的影响；(2)人工撒药无法实现量的控制，而药量的大小也会影响到絮凝效果；(3)人工加药缺乏及时性，药剂撒落不够均匀。以上这些最终都会影响到水质的处理结果。对于几万元一吨的高分子絮凝剂来说，长期非科学性的用量造成的资金损失也是非常可观的。
&&& 本文所设计的全自动加药系统，能克服人工加药的弊病。(1)聚丙烯酰胺通过计量加药系统加入溶药罐，保证了药剂用量上的控制；(2)聚丙烯酰胺在溶药罐里被搅拌2个小时后才加入到絮凝器中，经过充分搅拌的药液其絮凝效果最好；(3)药液通过加药泵实现量的控制并被连续不断地送出，和污泥在管道中混合后被一起送入絮凝器，实现了药剂与污泥的均匀混合；(4)整个加药系统通过PLC自动控制，减少了人工操作，使絮凝过程更及时、准确、高效、降低了成本；(5)以往的水处理厂，大部分设备都很现代化，洁净、明亮、高效，唯独在絮凝加药的环节上显得落后不配套，本设计的使用也弥补了现代化水厂的这一缺陷，使污水处理厂更洁净、无味、现代化。
&&& 该工程的实施有利于水资源的综合治理，有利于走可持续发展的道路，有利于水环境质量的提高。抢占赚钱商机
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详细描述:&
加药装置是一种将水处理安装一定的程序设定，自动的将絮凝剂、阻垢剂、脱水剂等水处理药剂投加的装置。这种装置在水处理中使用的十分广泛。加药装置对于水质的处理效果十分的明显。加药装置分为三厢加药装置和全自动加药装置，它是由一个PE桶和一个计量泵组合而成的。宜兴丹频生产的加药装置可以实现定时定量的投加药剂，同时也可以实现延时的远程控制。加药装置主要有以下几个用途：&
第一，可以用于空调的冷却水加药。&
第二，可以用于医院的消毒加药。&
第三，可以用于污水厂的水处理加药。&
总而言之，加药装置正在水处理的给个方面发挥着重要的作用。本公司生产的加药装置正在不段的吸收经验，不段的改进。为了客户的使用，一直努力中。山东明基环保设备有限公司
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为了在水质变化的情况下达到最佳效果，需要对所加化学药剂量自动跟踪调节控制加药速度，因此锐志环保采用了先进的自动控制方式来控制全自动加药装置的加药量。
全自动加药装置能自动按水处理技术要求自动准确、定量投加水处理药剂，如：冷却塔循环水处理的阻垢剂，水处理中的絮凝剂、助凝剂，污泥处理中的脱水剂，以及除氧、加酸、加碱、消毒等等。水处理全自动加药装置适用于各种规模的水处理，如水量从每小时数百吨至数万吨的循环水絮凝剂加药设备系统，是新型的全自动加药装置、一体化加药装置。完成设备购置、制造、组装、调试，用户只需将组合式自动加药装置安放在加药间后，将计量泵出口与加药管路、计量箱进出口与进水管等连接好，并将控制柜电源和检测仪表信号送到控制柜就可以起动、投入运行。这样可以大大减少现场施工工作量，避免了中间环节的差错，有效地保证工期和工程质量，减少用户的麻烦和损失。
全自动一体化加药装置以计量泵为主要投加设备、将溶药箱、搅拌器、液位计、安全阀、止回阀、压力表、过滤器、缓冲器、管路、阀门、底座、扶梯、自动监视系统、电力控制系统等按工艺流程需要组装在一个公共平台上，形成一个组合式单元。配有搅拌系统、加药系统和自动控制系统，几个固定式可组合成一个整体。
加药过程可手动操作，也可通过PC机、磁翻板液位计、PH计、行程控制器、变频器等各种电器、仪表、使加药装置成为机电一体化产品、实现自动控制。
加药装置的加药量及加药压力，可根据工业流程的需要，选取合适的计量泵。流量从1L/h到8000L/h，压力从0.1MPa到25MPa范围内均可选择到合适的产品，计量泵的计量精度可高达±1%，并且可以实现多种介质同时输送，单独调整。
加药装置中溶液箱的容积可由最小0.1m3到20m3，可根据加药量选定，根据输送介质的不同，有多种材料可供选择，如碳钢(碳钢衬胶)、不锈钢、非金属材质(PE、PVC、PP、PTFE)等。
自动加药装置包括冷却水自动加药系统，冷媒(热)水自动加药系统，锅炉水自动加药系统。
整套自动加药装置是以一个装用中央控制器为核心，并配置1～3只加药桶、搅拌器、液位器、计量泵、检测探头、电磁阀等组成，以循环冷却水的电导率值(PH值、浊度、OPR)为检测对象，通过测定循环水的电导率值来衡量水质质量，发出加药信号，并通过外部设备完成加药或排污，从而实现系统的自动运行，在实现杀菌灭藻、阻垢、缓蚀的同时能保持水体的浓缩倍数要求，主要部件均采用原装进口产品。
工作原理：
空调循环水加药系统(冷却水加三种药剂，冷冻水加一种药剂)
1. 通过测定溶液中的电导率来自动控制排污和加药，能把溶液中的总溶解固形物控制在设定的范围内。
2. 通过时间控制器设定时间，根据用户的需求定时控制排污和加药。主要用于循环冷却水。锅炉等。
加药装置按用途及使用要求的不同分为SY型、SE型；
1.SY型定时定量加药：
用于敞开式或密闭式定时定量加药的场合，人中央空调循环水系统、工业循环水系统、游泳池循环水、喷水池水处理等，它可按预定的时间、预定的加药量自动启闭加药泵。
2.SE型电导率自动控制排污及加药：
通过测定溶液中的电导率来自自动控制排污和加药，能把溶液中的总溶解固形物控制在预定的范围内。主要用于敞开式或密闭式工业循环冷却水自动排污和加药系统。
全自动一体化加药设备由以下主要部分组成：
1、搅拌机：由搅槽机和搅拌装置组成。其作用是使需投加的溶质和水(溶剂)按一定比例配置后，使其充分混合。
2、溶液槽：使用存放已拌好的药液，供投加备用。
3、计量装置及投加方式：
①絮凝剂加药设备采用计量泵投加。
②絮凝剂加药设备用水射器投加，转子流量计计量。如泵前投加，水射器可以不用，水射器需要压投入在2kg/cm2以上。
工作方式：
开始加药时需启动水处理全自动加药装置内自备的药液提升泵，用软管将药液从药液桶内抽入储药箱，提升泵具有自吸能力，工作前不需向泵体灌注液体。一体化加药装置的储药箱注满药液后即可调定加药量，药量调节后即可投药运行。
适用范围：
全自动一体化加药设备的使用范围有：
1、水处理中投加混凝剂、助滤剂、消毒剂、酸碱液。
2、冷却水、循环水中投加阻垢剂等。
3、化工、印染中，投加酸、碱溶液与其他溶液。
设备特点：
全自动一体化加药装置具有以下特点：
1、性能稳定，溶液槽容积大，能耗低。
2、外形美观，结构紧凑，占地面积小。
3、操作方便，维修简单，投加能量大。
技术性能：
全自动加药设备的最大加药量：5000克/时；
全自动一体化加药装置的最小加药量：100克/时；
全自动一体化加药装置的工作周期：146小时(最大加药量时)；7300小时(最小加药量时)；
絮凝剂加药设备耗电量：0.12度(提升一次药液)&20瓦(加药操作时)；
以上是小型自动加药装置的详细信息，由自行提供，如果您对小型自动加药装置的信息有什么疑问，请与该公司进行进一步联系，获取小型自动加药装置的更多信息。
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