污染控制工程综合实验、实训
实验十五 污水生物处理及自动控制综合实训
1 综合实训教学项目系统组成
一、实训系统介绍
图15－1 污水处理实训系统
本实训系统模拟某全自动污水处理监控系统，该系统的情况如下：
&1. 设备材料
（1）反应池：1只，400&550&550，中间一道隔板，敞口
（2）沉淀池：1只，500&900&1800，斜管异向流，锥形泥斗，内置PE蜂窝斜管
（3）接触氧化池：1只，500&750&1800，内设曝气头1只，挂组合型填料
（4）CASS池：1只，400&，内设曝气头1只，电磁阀3只
（5）高位槽：有效容积25L，两只，配电磁阀
（6）水泵，1台；污泥泵，1台；气泵，4台；转子流量计，0～200L/h，1台；
搅拌机：1台；pH计：1只；溶氧仪：2只；浊度计：1只；
（7）联接管道若干
2.总工艺流程说明
该综合水处理系统设有污水池，用以收集污水；以及两个加药箱，用以调节废水的PH值；通过二个电磁阀控制流入反应池。
反应池（调节池），用以调节废水的各项指标，使之达到处理的各项要求。反应池中装配一台搅拌机，使加入的药物和废水充分混合反应后，通过一根输水管和一个手动球阀流入斜管沉淀池。
斜管沉淀池就是初沉池，通过其中铺设的斜管过滤掉粗大的颗粒。由于斜管的坡度设计，使越集越多的沉淀物在重力的作用下，沿着斜管缓慢的沉降到底部，最后经由底部的排泥阀通过污泥管排出系统，达到初步处理的效果；处于斜管沉淀池上层较清的废水再流入接触氧化池进行再处理。
在接触氧化池的底部通有曝气管，通过四个曝气泵供气，其中两台轮流工作；接触氧化池中装有填料，由于废水的长期驯化，氧化池中的细菌得以生长并附着在滤料上，加上底部供应氧气，使细菌进行有氧呼吸，消耗有机物，代谢产物通过沉降作用堆积到氧化池的底部，并通过底部安装的排泥阀进入污泥系统，这样，达到的二次处理的目的，使废水中各项指标都显著的下降了。接触氧化池的上部接有管路，连接CASS池。
池水进入CASS池后，先进行厌氧消化，使废水中的氮、磷指标显著下降，但是同时也会使COD、BOD有所上升；接下来的曝气使之进入好氧区，此处是用一根管子插到池底，通过连接曝气泵来进行供氧；在CASS池的大部分区域内，曝以空气，上部加以原废水，使其中的细菌对有机物充分的消化；在CASS池的底部装有排泥泵，用以防止CASS池的污泥堆积，从泵里排出的污泥分两路走，一路进入污泥系统，另一部分污泥回流进入CASS池，使CASS池的细菌数量保持在一定范围，维持该群落的有效行。因为时刻都有细菌死去，所以需要不断补充。
CASS池是该系统的最后处理设施，处理好后，清水由三个可以电控的清水阀排放；由三个阀的连续工作来实现滗水的功能。由此，实现了废水的处理。系统排出的污泥经过污泥系统的处理后可以外运或者填埋。该工艺流程如图15-2所示。
图15-2 污水处理实训系统工艺流程图
3．其它流程
&& 由于上述装置在设计过程中设置了几组跨越管，可以根据需要关闭或开启相关阀门组成以下流程等：
（1）废水&加药反应&沉淀&出水
（2）可生化废水&接触氧化&加药混凝&沉淀&出水
（3）可生化废水&CASS池&出水
（4）可生化废水&一级生化&沉淀&二级生化&出水
（5）可生化废水&加药混凝&沉淀&生化&出水
二、自动控制系统
1．控制系统概述
该系统采用PLC控制方式，其中下位机采用西门子公司的S7-300PLC系统，上位机的监控软件采用北京亚控公司的组态王6.5系统。电路控制采用继电－接触器控制方式。该控制系统控制灵活、性能可靠、性价比较高。
2．控制目标
该工艺流程包括以下被控设备：污水泵1台；加药阀2个；搅拌机1台；排泥阀1个；曝气泵4台；回流泵1台；排水阀3个；在线PH计；在线温度计；在线DO仪；在线浊度仪。
3．PLC系统构成
&&& PLC系统由西门子S7-300系列模块构建而成，主要控制器采用CPU 314，采用1块SM321数字量输入模块采集系统各种必需的数字量信号，如继电器触点、接触器触点、按钮触点等；采用1块SM322数字量输出模块控制系统的各种执行器动作，如搅拌机、排水阀等；采用1块SM331模拟量输入模块采集系统各种现场仪表的过程数据，如pH计、温度计、DO、Tu等。结合低压电气元件，如断路器、接触器、按钮、接线端子等，将所有的硬件组装在一台电控柜中，并连接好电控柜与外部系统设备之间的电气连接线。
4．控制软件
&&& 下位机软件采用西门子的STEP7软件编程，功能强大，符合工艺要求，同时具备灵活的编程环境，可以针对不同客户的不同的要求编制相应的控制软件。按照工艺流程需要，开发相应的PLC自动控制程序和手动控制程序。
&&& 上位机软件是工程师直接面对的人机界面，要求直观、醒目、鲜活。组态王6.5具有以上所有的特点，由该软件编制的HMI画面非常适合工程及教学的需要。监控的主界面如图15-3所示。
&&& 在监控界面中，工程师可以自由切换远程自动、本地自动和本地手动三种控制方法，以便于学员深刻领会自控系统的运行特点。
图15-3 组态王监控主画面
2 自动控制系统综合实训教学
2.1 STEP 7软件操作综合实训
一、实验目的
1．通过实例练习，熟悉STEP 7软件的使用方法和操作模式；
2．通过实例练习，掌握STEP 7软件创建项目的过程和硬件组态的方法；
3．通过实例练习，掌握STEP 7编辑程序的方法并熟悉梯形图程序语言；
二、实验内容
1．打开计算机中SIMATIC STEP7软件。
打开计算机后，双击桌面上的STEP 7软件图标，打开STEP7软件，界面如下：
图15-4 STEP 7软件界面
2．在STEP7软件的SIMATIC MANAGER中建立新项目。
（1）建立新项目的名字和存储路径
点击SIMATIC MANAGER窗口中图标或者点击工具栏上的File&New，弹出如图15-5的对话窗口。
图15-5&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 图15-6
在Name栏下，填入你要建立的新项目的名称，如：LG2004，然后通过BROWSE按钮选择你的新项目所要存储的路径。最后，点击OK按钮关闭改窗口。在SIMATIC MANAGER将会出现刚新建的项目LG2004，如图15-6所示。
（2）建立项目工作站
点击Insert&Station&2 SIMATIC 300 Station，建立一个S7-300的工作站。如图15-7和图15-8。
&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&& &图15－7&&&&&&&&&&&&& 图15－8 &
3．在工作站的HARDWARE 组态器中进行硬件组态。
点击SIMATIC MANAGER界面的的左边窗口的SIMATIC 300(1)，在右面的窗口出现Hardware图标，如图15-9。
双击Hardware图标，打开Hw configuration，如图15-10。
在右边的产品目录窗口选择SIMATIC 300中的机架，双击Rail，将在右边的窗口出现带槽位的机架示意，如图15-11。
在右边的目录窗口选择相应的模块插入到（0）UR的槽位中去。各模块的订货号可查看硬件实物的下方标识。切记选中的模块型号要与实际的模块型号一致。槽位1，插入电源模块PS；槽位2，插入CPU，槽位3，空白；槽位4及后面的槽位，插入的模块对应实际I/O模块的安装顺序。全部硬件插入完毕后如图15-12所示：
4．编译硬件组态，并下装到CPU。
点击画面上的图标，对刚刚完成的硬件组态进行编译。系统提示编译成功没有错误后，点击图标将硬件的组态下装到CPU。或者，在编译完成后，关闭HW configuration 窗口，返回到SIMATIC MANAGER窗口，用鼠标选中SIMATIC 300(1)图标，然后点击窗口上的图标，下装刚刚完成的硬件组态。
5．STEP 7编辑程序的方法
（1）如何输入梯形图组件：
&&&&&&& ①在段中选择一点，你想在该点后面插入一个梯形图组件。
&&&&&&& ②用下列方法之一，在段中插入所需的组件：
&&&&&&& 在菜单&Insert&中选择合适的菜单命令，例如，
&&&&&&&&&&&&&&& Insert&LAD Element&Normally Open Contact
&&&&&&& 用功能键F2、F3或F7输入一个常开触点、常闭触点或输出线圈。
&&&&&&& 选择菜单命令Insert&Program Elements 打开&program Elements（编程组件）&对话框并在目录中选择所需的组件。所选的梯形图组件被插入，问号被用来表示地址和参数。
（2）如何输入语句表语句：
①通过点击灰色注释框下面的任意区域就可打开正文框（或者若不显示段注释则在段标题的下面）。
&&&&&&& ②输入指令、按空格键，然后是地址（直接或间接地址）。
&&&&&&& ③按空格键并输入以双斜线//开始的注释（可选）。
&&&&&&& ④在完成一条（一行）带注释或不带注释的语句后按RETURN。
&&& ⑤一行完成后，运行语法检查，这条语句形成并显示，指令中或绝对地址中的任何小写字母都转换为大写。任何查到的语法错误都显示为红色斜体，在存储该逻辑块之前必须修改所有错误。
6．PLC梯形图设计规则
（1）触点的安排
梯形图的触点应画在水平线上，不能画在垂直分支上。
（2）串、并联的处理
在有几个串联回路相并联时，应将触点最多的那个串联回路放在梯形图最上面。在有几个并联回路相串联时，应将触点最多的并联回路放在梯形图的最左面。
（3）线圈的安排
不能将触点画在线圈右边，只能在触点的右边接线圈。
（4）不准双线圈输出
如果在同一程序中同一元件的线圈使用两次或多次，则称为双线圈输出。这时前面的输出无效，只有最后一次才有效，所以不应出现双线圈输出。
（5）重新编排电路
如果电路结构比较复杂，可重复使用一些触点画出它的等效电路，然后再进行编程就比较容易。
（6）编程顺序
对复杂的程序可先将程序分成几个简单的程序段，每一段从最左边触点开始，由上之下向右进行编程，再把程序逐段连接起来。
&&& 试着输入下面两段梯形图程序，输入结束后进行编译，检查有没有语法错误；并将梯形图语句转换成语句表语句，阅读两种语言编写的程序，分析它们的异同，并熟悉两种语言的编程风格。
三、实训结束后的整理
实训结束，关机，将一切复原，整个实验过程应注意爱护实训装置，养成良好实训习惯。
2.2继电-接触式电气控制综合实训
一、实验目的
1．通过电动机的启动、自锁、停止控制线路的实际电路安装连接，熟悉并掌握常用电压电气回路的原理图设计及实际连接方式；
2．通过实训，熟悉并掌握常用低压电器元件，如接触器、继电器、按钮等；
3．掌握电动机的控制回路原理；
4．通过实训，加深STEP 7软件的操作熟练程度，熟悉编程方法和编程语言；
5．通过实训，了解PLC自动控制系统的基本结构及其硬件连接模式。
二、实验原理
&&& 1．继电─接触控制在各类生产机械中获得广泛地应用，凡是需要进行前后、上下、左右、进退等运动的生产机械，均采用传统的典型的正、反转继电─接触控制。
&&& 交流电动机继电控制电路的主要设备是交流接触器，其主要构造为：
&&& (1) 电磁系统─铁心、吸引线圈和短路环。
&&& (2) 触头系统─主触头和辅助触头，还可按吸引线圈得电前后触头的动作状态，分动合（常开）、动断（常闭）两类。
&&& (3) 消弧系统─在切断大电流的触头上装有灭弧罩，以迅速切断电弧。
&&& (4) 接线端子，反作用弹簧等。
&&& 2．在控制回路中常采用接触器的辅助触头来实现自锁和互锁控制。要求接触器线圈得电后能自动保持动作后的状态，这就是自锁，通常用接触器自身的动合触头与起动按钮相并联来实现，以达到电动机的长期运行，这一动合触头称为&自锁触头&。使两个电器不能同时得电动作的控制，称为互锁控制，如为了避免正、反转两个接触器同时得电而造成三相电源短路事故，必须增设互锁控制环节。为操作的方便，也为防止因接触器主触头长期大电流的烧蚀而偶发触头粘连后造成的三相电源短路事故，通常在具有正、反转控制的线路中采用既有接触器的动断辅助触头的电气互锁，又有复合按钮机械互锁的双重互锁的控制环节。
&&& 3．控制按钮通常用以短时通、断小电流的控制回路，以实现近、 远距离控制电动机等执行部件的起、停或正、反转控制。按钮是专供人工操作使用。对于复合按钮，其触点的动作规律是：当按下时，其动断触头先断，动合触头后合；当松手时，则动合触头先断，动断触头后合。
&&& 4．在电动机运行过程中，应对可能出现的故障进行保护。
&&& 采用熔断器作短路保护，当电动机或电器发生短路时，及时熔断熔体，达到保护线路、保护电源的目的。熔体熔断时间与流过的电流关系称为熔断器的保护特性，这是选择熔体的主要依据。
&&& 采用热继电器实现过载保护，使电动机免受长期过载之危害。其主要的技术指标是整定电流值，即电流超过此值的20％时，其动断触头应能在一定时间内断开，切断控制回路，动作后只能由人工进行复位。
5．在电气控制线路中，最常见的故障发生在接触器上。 接触器线圈的电压等级通常有220V和380V等，使用时必须认请，切勿疏忽，否则，电压过高易烧坏线圈，电压过低，吸力不够，不易吸合或吸合频繁，这不但会产生很大的噪声，也因磁路气隙增大，致使电流过大，也易烧坏线圈。此外，在接触器铁心的部分端面嵌装有短路铜环，其作用是为了使铁心吸合牢靠，消除颤动与噪声，若发现短路环脱落或断裂现象，接触器将会产生很大的振动与噪声。
三、实验设备
名&&&&&& 称
单相交流电源
单相电动机
交流接触器
四、实验内容
1．电机的继电-接触式电气控制
单相电动机和三相电动机的启动、保持、停止电路如下图所示。
图15-13电机启动、保持、停止电路原理图
&& 从原理图可知，三相电动机控制电路与单相电动机控制电路相同，区别仅在于各自的主电路是三相连接还是单相连接，三相连接的输入线连接三相电源的三根相线U、V、W；而单相连接的输入线连接三相电源的一根相线L和一根中性线N。因本实训系统的负载，如水泵、搅拌机、曝气泵等均采用单相220V供电，所以实验内容也以单相电路连接为对象。需要说明的是，无论主电路是单相或三相，其控制电路是相同的。
&&& 按图15-13所示控制线路进行安装接线。
接线时，先接主电路，即从单相交流电源的输出端L开始，经接触器KM的主触头，热继电器FR的热元件到电动机M的两个线端A、B，用导线按顺序串联起来。
主电路连接完整无误后，再连接控制电路，即从单相交流电源L端开始，经过熔断器、停止按钮SB2的常闭触点、启动按钮SB1的常开触点、接触器KM的线圈输入触点、热继电器FR的常闭触头到单相交流电源的零线端N。接线完毕后，必须经过指导教师确认无误后才可通电运行。
（1）闭合2P断路器开关，接通单相交流电源。&&
（2）按起动按钮SB1，观察电动机是否运作；松手后观察电动机M是否继续运转。
（3）按停止按钮SB2，松手后观察电动机M是否停止运转。
&&& （4）切断2P断路器开关，断开实验线路电源；拆除控制回路中自锁触头KM，再接通电源，启动电动机，观察电动机及接触器的运转情况。从而验证自锁触头的作用。
实验完毕，切断2P断路器开关，切断实验线路的三相交流电源。
2．电机的PLC控制模式
&&& 在实现电机的继电-接触式控制的前提下，我们继续利用S7-300 PLC来实现对电机的自动控制。S7-300 PLC的端子接线图如图15-14所示。注意，输入端子I0.0、I0.1分别连接启动按钮SB1的常开触点和停止按钮SB2的常开触点。输出端子Q0.0连接接触器KM的电磁线圈。该图是示意图，故将DI模块和DO模块的接线绘制在同一张图片上，实际接线时要分别连接输入模块和输出模块的端子。
图15-14 电机启动、保持、停止PLC数字量模块接线示意图
&&& 符号地址定义如下表所示：
电机启动按钮SB1
电机停机按钮SB2
电机接触器线圈KM
&&& 在STEP 7软件中利用梯形图语言编写自动控制电机启动、保持、停止的程序，如图15-15和图15-16所示。其中，图15-15是利用普通输出线圈实现电机控制，而图15-16是利用置位、复位线圈实现电机控制，两种程序功能相同，注意在实训过程中加以比较并深入理解程序语言的运用。
图15-15 电机控制梯形图程序-1
图15-16 电机控制梯形图程序-2
&&& 利用PLCSIM软件对输入的程序进行调试，观察当&S1&变量强制为&1&时，电机的运行情况；观察当&S2&变量为&1&时，电机的运行情况。加深对程序的理解。实训结束后，关闭PLC电源，清理现场。
五、实验注意事项
&&& 1．接线时合理布线，接线要求牢靠、整齐、清楚、安全可靠。
&&& 2．操作时要胆大、心细、谨慎，不许用手触及各电器元件的导电部分及电动机的转动部分，以免触电及意外损伤。
&&& 3．通电观察继电器动作情况时，要注意安全，防止碰触带电部位。
六、思考题
&&& 1．试比较点动控制线路与自锁控制线路从结构上看主要区别是什么？从功能上看主要区别是什么？
&&& 2．自锁控制线路在长期工作后可能出现失去自锁作用。 试分析产生的原因是什么？
&&& 3．交流接触器线圈的额定电压为220V，若误接到380V 电源上会产生什么后果？反之，若接触器线圈电压为380V，而电源线电压为220V，其结果又如何？
&&& 4．在主回路中，熔断器和热继电器热元件可否少用一只或两只？熔断器和热继电器两者可否只采用其中一种就可起到短路和过载保护作用？为什么？
&&& 5．电机控制梯形图3-14中，S2采用的是常闭触点，而PLC的I0.1端子连接到停止按钮SB2的常开触点，为何是这样？如果I0.1端子连接到停止按钮SB2的常闭触点，那么PLC程序该如何修改？
&&& 6．利用RS方块指令实现电机控制的梯形图程序如下所示，试分析该程序有没有问题。
2.3 十字路口的交通指挥信号灯实训
一、实验目的
1．通过实训，加深STEP 7软件的操作熟练程度；
2．通过实训，掌握STEP 7的编程方法和编程语言；
3．通过实训，了解PLC自动控制系统的基本结构及其硬件连接模式。
二、实验原理
&&& 十字路口的交通指挥信号等布置如下图所示：
1．控制要求
（1）信号灯系统由一个启动开关控制，当启动开关接通时，该信号灯系统开始工作，当启动开关关断时，所有信号灯都熄灭。
（2）南北绿灯和东西绿灯不能同时亮。如果同时亮应关闭信号灯系统，并立刻报警。
（3）南北红灯亮维持30s。在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持25s。到25s时，东西绿灯闪亮，闪亮3s后熄灭，此时，东西黄灯亮，并维持2s。到2s时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮。同时，南北红灯熄灭，南北绿灯亮。
（4）东西红灯亮维持30s。南北绿灯亮维持25s，然后闪亮3s后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2s后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。
（5）以上南北、东西信号灯周而复始地交替工作状态，指挥着十字路口的交通，其时序如下所示。
2．PLC数字量模块接线示意图
该图是示意图，故将DI模块和DO模块的接线绘制在同一张图片上，实际接线时要分别连接输入模块和输出模块的端子。
3．元件地址列表
南、北绿灯
南、北黄灯
南、北红灯
东、西绿灯
东、西黄灯
东、西红灯
4．参考梯形图程序
三、实验设备
名&&&&&& 称
S7-300 PLC控制箱
带CP5611卡的上位机
四、实验内容
1．确认电源在关闭的状态，然后按照PLC接线示意图连接好实验设备，并按照十字路口信号灯的布置图排列LED灯；
2．在上位机STEP 7软件中编写交通信号灯控制程序，可以参考上面的梯形图程序，也可以自行开发；
3．利用PLCSIM软件仿真PLC运行，实时调试程序，观察程序的运行状态是否符合要求；
4．连接S7-300与上位机CP5611卡的通讯电缆，打开电源，下载程序；
5．将S7-300 PLC切换到&RUN&，按下启动按钮，观察信号灯的运行情况；如果有问题，切换PLC到&STOP&，进行调试、修改；
6．实训结束，关闭电源开关、仔细拆除电缆和设备，保持设备的完好。
五、思考题
1．如果要改变信号灯的点亮时长，如何更改？
2．参考程序中的移位方块指令的作用是什么？
3．说明定时器指令的工作原理，并绘制其工作时序图。
4．试着完成下面的练习：
用PLC对8台曝气泵实现控制，其具体要求如下：
&& 8台曝气泵启停的时序为第1台启动&第2台启动&第3启动&&&第8台启动，时间间隔为5s，全部8台泵启动后，保持运行10s；再反过来从8&7&&&1顺序停止。全不8台泵停止后，间隔2s，再从第8台泵开始启动，顺序启动7&6&&&1，时间间隔为5s，保持运行20s，再从1&2&&&8顺序停止。全部8台泵停止后，间隔2s，再从头开始运行，周而复始。
&& 参考梯形图程序：
2.4 污水处理系统的PLC硬件组态及软件开发
一、实验目的
1．通过组建污水处理系统PLC硬件模块，熟悉并掌握西门子S7-300系列PLC的常用模块型号、功能、特点和使用；
2．通过开发污水处理系统的PLC程序，熟悉并掌握西门子Step 7软件的使用方法，了解如何利用软件开发PLC程序；
3．熟悉并掌握梯形图的基本编程指令并了解开发工控PLC程序的过程及要点；
二、实验原理
污水处理系统自动控制方案：
系统工艺流程如下：首先启动污水泵将污水引入反应池和自由沉淀池，3min后停止污水泵；接着采样反应池和沉淀池中污水的PH数据，如果PH&6，开启加药阀1直到PH&7时关闭加药阀1；如果PH&8，开启加药阀2直到PH&7时关闭加药阀2；如果6.5&PH&7.5，启动搅拌机；搅拌2min后，停止搅拌机；污水在自由沉淀池中的自由沉淀时间设定为10min，然后开启排泥阀排除沉淀的污泥，时长1min；排泥的同时，污水进入接触氧化池，系统实时采样接触氧化池中溶解氧的数据，当DO&1.5ppm时关闭曝气泵，当DO&0.5ppm时开启曝气泵；10min后污水进入CASS池，回流泵同时开启；当浊度值TU&10NTU时，停止回流泵和曝气泵；静止1min后，从高到低依次开启3个排水阀，每个排水阀开启的时间为10s；当低位排水阀关闭后，延时30s启动污水泵，进入下一个循环，重复上述流程。
三、实验设备
1．污水处理自动控制系统硬件组成见下表：
在线浊度计
在线温度计
2．PLC系统硬件见下表：
PS 307 10A
PLC模块供电
SM321 32*DC24V
数字量输入
SM322 16*DC24V/0.5A
数字量输出
SM331 8*12BIT
模拟量输入
四、实验内容
1．创建S7项目
&&& 根据实训项目一的内容创建一个新项目，命名为&laboratory&。项目包含组织块OB1，添加两个功能FC1和FC2，以及一个数据块DB10。如下图所示。
2．组态硬件
&&& 根据实验原理中介绍的控制点数要求，在项目中添加相应的硬件模块并完成组态。
3．编辑符号表
为阅读程序方便，根据控制流程编辑程序需要的符号表。如下图所示。
完整的符号表内容见下表：
搅拌机遥控
搅拌机遥控信号
搅拌机运行
搅拌机运行信号
加药阀1遥控
1#加药阀遥控信号
加药阀1运行
1#加药阀运行信号
加药阀2遥控
2#加药阀遥控信号
加药阀2运行
2#加药阀运行信号
排泥阀遥控
排泥阀遥控信号
排泥阀运行
排泥阀运行信号
排水阀1遥控
高位排水阀遥控信号
排水阀1运行
高位排水阀运行信号
排水阀2遥控
中位排水阀遥控信号
排水阀2运行
中位排水阀运行信号
排水阀3遥控
低位排水阀遥控信号
排水阀3运行
低位排水阀运行信号
曝气泵1遥控
1#曝气泵遥控信号
曝气泵1运行
1#曝气泵运行信号
曝气泵2遥控
2#曝气泵遥控信号
曝气泵2运行
2#曝气泵运行信号
曝气泵3遥控
3#曝气泵遥控信号
曝气泵3运行
3#曝气泵运行信号
曝气泵4遥控
4#曝气泵遥控信号
曝气泵4运行
4#曝气泵运行信号
污水泵遥控
污水泵遥控信号
污水泵运行
污水泵运行信号
回流泵遥控
回流泵遥控信号
回流泵运行
回流泵运行信号
TEMPERATURE
搅拌机启停
搅拌机启停信号
加药阀1开关
1#加药阀开关信号
加药阀2开关
2#加药阀开关信号
排泥阀开关
排泥阀开关信号
排水阀1开关
高位排水阀开关信号
排水阀2开关
中位排水阀开关信号
排水阀3开关
低位排水阀开关信号
曝气泵1启停
1#曝气泵启停信号
曝气泵2启停
2#曝气泵启停信号
曝气泵3启停
3#曝气泵启停信号
曝气泵4启停
4#曝气泵启停信号
污水泵启停
污水泵启停信号
回流泵启停
回流泵启停信号
系统运行时间
系统运行时间
排泥阀触发时间
排泥间隔时间
排泥间隔时间
每次排泥时间
排泥阀每次排泥时间
启动曝气泵
曝气泵触发时间
曝气泵12－34
曝气泵12-34转换时间
曝气泵34－12
曝气泵34-12转换时间
启动回流泵
回流泵触发时间
高位排水阀运行时间
中位排水阀运行时间
低位排水阀运行时间
污水泵触发1#和2#加药阀开
启动搅拌机
1#和2#加药阀触发搅拌机
Cycle Time Fault
I/O Point Fault 1
OBNot Loaded Fault
Communication Fault
Programming Error
Module Access Error
4．编辑程序
&&& 根据控制流程要求，编写PLC自动控制程序，放入FC1中；同时，为了能够在上位机组态王监控软件上面实现远程手动控制，编写键控程序，放入FC2中；在OB1中编辑程序，实现自动程序FC1和手动键控程序FC2的分别调用。
&&& 下面给出FC1中的自动控制程序。
&&& 参考上述程序，按照流程的控制要求编写系统自动控制程序并输入到STEP 7项目中，输入完毕进行编译，找出语法错误进行修正。通过将梯形图转换成语句表进一步熟悉语句表的各种指令。
5．下载、调试
&&& 连接好MPI通讯电缆，电缆的一端连接在PLC的MPI通讯端口上面，另一端连接到插在上位机PCI插槽上的CP5611卡的端口上面。按照第1章说明的通讯连接方法，将PLC与上位机通过MPI电缆相连接。然后，将项目&Labrotary&的内容下载到CPU 314的内存中。
&&& 关闭S7-300 PLC的电源。在上位机上运行PLCSIM软件，使仿真PLC切换至&RUN-P&状态，开始仿真调试程序。PLC主程序在OB1中的运行状态如下图所示，运行远程键控程序FC2，自动程序FC1当前是没有被启动的。
&&& 强制将DB10.DBX0.0置&1&，则启动FC1中的自动控制程序，点击实时监控图标，查看FC1中程序的运行状态，实时监控并检测程序是否符合控制要求。
6．实际运行
&&& 仿真调试没有问题后，关闭PLCSIM软件，打开S7-300 PLC的电源，实际运行项目程序。这时，可以观察上位机组态软件画面的实时状态，以确定流程控制是符合要求的。
&&& 在上位机监控画面中，按照工艺流程绘制出全部可监控设备的平面或三维图像，设备之间的连接严格按照工艺流程的走向确定，所以在监控画面上可以一目了然地观察到整个污水处理项目的运行状态和设备状况。例如，对于污水泵，以一个青色的方块表示其是否出现故障，如果没有故障，则青色方块是显示的；而以一个红色的方块表示其是否正在运行，如果在运行，则红色方块是显示的。这样，在上面的画面中，我们可以清楚地看到曝气泵4上面没有显示青色方块，说明该设备出现了故障，需要立即检查、维修。
五、实训结束后的整理
&&& 结束本次实训后，推出工作软件并关闭全部设备的电源，整理电缆、接线，确认设备处于完好情况。
2.5 污水处理系统的上位机组态监控开发与调试
一、实验目的
1．熟悉组态王软件的操作规则；
2．掌握组态王软件绘制监控画面的方法；
3．掌握组态王软件动画功能的开发过程；
4．掌握组态王与S7-300之间的通讯方法及数据交换方法；
5．了解组态王的控制语言及编写程序。
二、实验内容
1．了解组态王的开发过程。
&&& 首先，打开组态王软件，出现工程管理器界面，如下图所示。
&&& 在工程管理器中，用户可以点击&新建&图标新建一个组态王项目。按照新建项目的向导一步一步地完成，如选择项目路径、项目命名等过程。
&&& 在工程管理器界面上双击新建立项目的名称，则打开工程浏览器窗口。窗口上部是菜单区和图标区，可以执行组态王的功能操作；左侧部分是项目菜单树，包含了项目的文件结构、数据库、设备、系统配置和SQL访问管理器，是项目的结构骨架，用户需要对其中的画面、命令语言、数据词典、设备、系统配置等进行必要地设置才能运行监控系统；右侧部分是编辑区，在这里完成新建画面、编辑画面等操作。
&&& 点击编辑区的&新建&图标，进入开发系统并打开一个新画面窗口。在这里，可以给画面命名、定义画面的位置和尺寸、改变画面的风格等。
&&& 点击&确定&，打开画面开发系统窗口，其中的&工具箱&是设计画面的主要元件，全部工作都可以在工具箱中实现。
&&& 利用工具箱，用户可以手工绘制各种图形，也可以从组态王自带的图库中选取所需的图形元素；可以编写文本也可以插入位图、声音；可以对图形元素进行对齐、置顶等操作；可以给图形或文字添加动画连接，实现动态的监控过程。
&&& 污水处理系统的组态王监控系统主画面如下图所示。
&&& 画面编辑好之后，需要添加一些变量，在组态王中称为数据词典。
污水处理系统用到的部分变量如下图所示。
&&& 为了能够与S7-300 PLC通信，在组态王中需要添加PLC设备，以识别PLC硬件，这个过程就相当于给PLC安装驱动程序一样。点击&设备&&&新建&，打开设备配置向导，选择项目使用的PLC厂家、类型，设定S7-300使用的通信地址为&2.2&等，即可完成设备的配置过程。
&&& 点击&命令语言&中的&应用程序命令语言&，打开命令语言编辑窗口，用户在此编辑所需的功能指令，组态王的命令语言类似于Visual Basic，简单易用。只是，在使用中有组态王自身定义的一些特殊用法需要特别注意，该部分的内容请参见组态王编程手册。
&&& 对应于某些特定的按钮操作，比如点击组态画面上的污水泵启动按钮，可以展开事件命令，其示意图如下图所示。
&&& 为了能够在上位机监控画面上面实现远程键控，需要对被控设备添加动画连接。例如，在搅拌机启动、停止小画面上面，点击&启动&图标则启动搅拌机，电机&停止&图标，则停止搅拌机。这就需要对&启动&图标和&停止&图标添加动画连接，如下图所示。
&&& 设置&按下时&的命令语言如下所示，可以实现远程键控搅拌机的功能。
2．联机调试组态王与PLC
&&& 给S7-300 PLC上电运行，连接好MPI电缆，启动上面开发好的组态王监控项目，切换到项目运行状态。显示如下画面。全部设备都处于可控但停止的状态。点击搅拌机图形，弹出搅拌机控制小窗口，可以看到搅拌机的&停止&图标以蓝色显示，说明搅拌机是停止的。
&&& 接下来，点击搅拌机控制窗口中的&启动&图标，则出现下图所示的工作状态，说明搅拌机已经运行，此时，查看现场的搅拌机是否真正在运行。同时，可以切换到STEP 7软件中，查看PLC键控程序FC2，实时状态显示搅拌机接触器是通电运行的。
三、实验结束后的整理
&&& 结束本次实训后，推出工作软件并关闭全部设备的电源，整理电缆、接线，确认设备处于完好情况。
3水处理综合实训
本实验装置可模拟多种典型的水处理工艺实验，设备能进行组合连续运行，工艺灵活，水力停留时间可自行控制，能连续运行，试验流量可达50L/H，达到中试的目的，在实训时，可以根据需要组成各种流程，进行中试，试验的结果参数可以放大至实际污水处理当中使用。
一、实训目的
1．掌握混凝沉淀、生物接触氧化、CASS处理的原理和方法
2．掌握废水中试的方法
3．学会生物膜的培养与驯化
4．学会活性污泥的培养、训化
5．学会污水处理的操作
二、实训单元简介
1．斜管沉淀池
给水处理中澄清工艺通常包括混凝、沉淀和过滤，处理对象主要是水中悬浮物和胶体杂质。原水加药后，经混凝使水中悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体，而后通过沉淀池进行重力分离。斜管沉淀池就是混凝、沉淀两种功能的净水构筑物。斜管沉淀池是由与水平面成一定角度（一般60度左右）的众多斜管放置于沉淀池中构成的，其中的水流方向从下向上流动或从上向下或水平方向流动，颗粒则沉淀于斜管底部，当颗粒累积到一定程度时，便自动滑下。斜管沉淀池在不改变有效容积的情况下，可以增加沉淀池面积，提高去除效率，因而斜管沉淀池在生产实践中有较高的应用价值。
通过实训，希望达到以下目的：
（1）进一步了解斜板沉淀池的构造及工作原理。
（2）掌握斜板沉淀池的运行操作方法。
（3）了解斜板沉淀池运行的影响因素。
2．生物接触氧化池
（1）生物接触氧化法
&&& 生物接触氧化（bio-contact oxidation ）是由浸没在污水中的填料和人工曝气系统构成的生物处理工艺。在有氧的条件下，污水与填料表面的生物膜反复接触，使污水获得净化。
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。
该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给，主要由曝气鼓风机和专用曝气器组成,生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。生物接触氧化法具有以下特点：
①由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；
②由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力；
③剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。
（2）生物膜的培养与驯化
①直接挂膜法
&& 该方法是在合适的水温、溶解氧等环境条件及合适的pH、BOD5、C/N等水质条件下，让处理系统连续进水正常运行.对于生活污水、城市污水或混有较大比例生活污水的工业废水可以采用直接挂膜法，一般经过7～10d就可以完成挂膜过程。
②间接挂膜法
&& 对于不易降解的工业废水，为了保证挂膜的顺利运行，可以通过预先培养和驯化相应的活性污泥，然后再投加到生物膜处理系统中，进行挂膜，也就是分步挂膜。通常的做法是先将生活污水或其与工业废水的混合污水培养出活性污泥，然后将该污泥或其它类似污水处理厂的污泥与工业废水一起放入一个循环池内，再用泵投入生物膜法处理设施中，出水和沉淀污泥均回流到循环池，循环运行形成生物膜后，通水运行，并加入要处理的工业废水，可先投配20%的工业废水，经分析进出水的水质，生物膜具有一定处理效果后，再逐步加大工业废水的比例，直到全部都是工业废水为止。也可以用掺有少量(20%)工业废水的生活污水直接培养生物膜，挂膜成功后再逐步加大工业废水的比例，直到全部都是工业废水为止。
③培养和驯化生物膜过程中需要注意以下事项：
1）开始挂膜时，进水流量应小于设计值，可按设计流量的20%～40%起动运转.在外观可见已有生物膜生成时，流量可提高至60%～80%，待出水效果达到设计要求时，即可提高流量至设计标准。
2）在生物转盘法中，用于硝化的转盘，挂膜时间要增加2～3周，并注意进水BOD应低于30mg/L，因自养性硝化细菌世代时间长，繁殖生长慢，若进水有机物过高，可使膜中异养细菌占优势，从而抑制了自养菌的生长。
3）当水中出现亚硝酸盐时，表明生物膜上硝化作用进程已开始;当出水中亚硝酸下降，并出现大量硝酸盐时，表明硝化菌在生物膜上已占优势，挂膜工作宣告结束。
4）挂膜所需的环境条件与活性污泥培菌时相同，要求进水具有合适的营养、温度、pH等，尤其是氮磷等营养元素的数量必须充足，同时避免毒物的大量进入。
5）因初期膜量较少，反应器内充氧量可稍少.使溶解氧不致过高;同时采用小负荷进水的方式，减少对生物膜的冲刷作用，增加填料或填料的挂膜速度。
6）在冬季13℃时挂膜，整个周期比温暖季节延长2～3倍。
7）在生物膜培养挂膜期间，由于刚刚长成的生物膜适应能力较差，往往会出现膜状污泥大量脱落的现象，这可以说是正常的，尤其是采用工业废水进行驯化时，脱膜现象会更严重。
8）要注意控制生物膜的厚度，保持在2mm左右，不使厌氧层过分增长，通过调整水力负荷(改变回流水量) 等形式使生物膜脱落均衡进行.同时随时进行镜检，观察生物膜生物相的变化情况，注意特征微生物的种类和数量变化情况。
（1）CASS工艺运行原理
　　CASS工艺是将序批式活性污泥法（SBR）的反应池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区。在主反应区后部安装了可升降的滗水装置，实现了连续进水间歇排水的周期循环运行，集曝气沉淀、排水于一体。CASS工艺是一个厌氧/缺氧/好氧交替运行的过程，具有一定脱氮除磷效果，废水以推流方式运行，而各反应区则以完全混合的形式运行以实现同步硝化一反硝化和生物除磷。对于一般城市污水，CASS工艺并不需要很高程度的预处理，只需设置粗格栅、细格栅和沉砂池，无需初沉池和二沉池，也不需要庞大的污泥回流系统（只在CASS反应器内部有约20%的污泥回流）
　（2）CASS工艺运行过程
　CASS工艺运行过程包括充水-曝气、沉淀、滗水、闲置四个阶段组成，具体运行过程为：
①充水-曝气阶段
　　边进水边曝气，同时将主反应区的污泥回流至生物选择区，一般回流比为20%。在此阶段，曝气系统向反应池内供氧，一方面满足好氧微生物对氧的需要，另一方面有利于活性污泥与有机物的充分混合与接触，从而有利于有机污染物被微生物氧化分解。同时，污水中的氨氮通过微生物的硝化作用转变为硝态氮。
②沉淀阶段
　　停止曝气，微生物继续利用水中剩余的溶解氧进行氧化分解。随着反应池内溶解氧的进一步降低，微生物由好氧状态向缺氧状态转变，并发生一定的反硝化作用。与此同时，活性污泥在几乎静止的条件下进行沉淀分离，活性污泥沉至池底，下一个周期继续发挥作用，处理后的水位于污泥层上部，静置沉淀使泥水分离。
③滗水阶段
　　沉淀阶段完成后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自上而下逐层排出上清液，排水结束后滗水器自动复位。滗水期间，污泥回流系统照常工作，其目的是提高缺氧区的污泥浓度，随污泥回流至该区内的污泥中的硝态氮进一步进行反硝化，并进行磷的释放。
④闲置阶段
　　闲置阶段的时间一般比较短，主要保证滗水器在此阶段内上升至原始位置，防止污泥流失。实际滗水时间往往比设计时间短，其剩余时间用于反应器内污泥的闲置以及恢复污泥的吸附能力。
（3）CASS工艺的优点
①工艺流程简单，占地面积小，投资较低
　　CASS的核心构筑物为反应池，没有二沉池及污泥回流设备，一般情况下不设调节池及初沉池。因此。污水处理设施布置紧凑、占地省、投资低。
②生化反应推动力大
　　在完全混合式连续流曝气池中的底物浓度等于二沉池出水底物浓度，底物流入曝气池的速率即为底物降解速率。根据生化动力反应学原理，由于曝气池中的底物浓度很低，其生化反应推动力也很小，反应速率和有机物去除效率都比较低；在理想的推流式曝气池中，污水与回流污泥形成的混合流从池首端进入，成推流状态沿曝气池流动，至池末端流出。作为生化反应推动力的底物浓度，从进水的最高浓度逐渐降解至出水时的最低浓度，整个反应过程底物浓度没被稀释，尽可能地保持了较大推动力。此间在曝气池的各断面上只有横向混合，不存在纵向的返混。
　　CASS工艺从污染物的降解过程来看，当污水以相对较低的水量连续进入CASS池时即被混合液稀释，因此，从空间上看CASS工艺属变体积的完全混合式活性污泥法范畴；而从CASS工艺开始曝气到排水结束整个周期来看，基质浓度由高到低，浓度梯度从高到低，基质利用速率由大到小，因此，CASS工艺属理想的时间顺序上的推流式反应器，生化反应推动力较大。
③沉淀效果好
　　CASS工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用，沉淀阶段的表面负荷比普通二次沉淀池小得多，虽有进水的干扰，但其影响很小，沉淀效果较好。实践证明，当冬季温度较低，污泥沉降性能差时，或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时，均不会影响CASS工艺的正常运行。实验和工程中曾遇到SV高达96%的情况，只要将沉淀阶段的时间稍作延长，系统运行不受影响。
④运行灵活，抗冲击能力强
　　CASS工艺在设计时已考虑流量变化的因素，能确保污水在系统内停留预定的处理时间后经沉淀排放，特别是CASS工艺可以通过调节运行周期来适应进水量和水质的变化。当进水浓度较高时，也可通过延长曝气时间实现达标排放，达到抗冲击负荷的目的。在暴雨时。可经受平常平均流量6倍的高峰流量冲击，而不需要独立的调节池。多年运行资料表明。在流量冲击和有机负荷冲击超过设计值2~3倍时，处理效果仍然令人满意。而传统处理工艺虽然已设有辅助的流量平衡调节设施，但还很可能因水力负荷变化导致活性污泥流失，严重影响排水质量。当强化脱氮除磷功能时，CASS工艺可通过调整工作周期及控制反应池的溶解氧水平，提高脱氮除磷的效果。所以，通过运行方式的调整，可以达到不同的处理水质。
⑤不易发生污泥膨胀
　　污泥膨胀是活性污泥法运行过程中常遇到的问题，由于污泥沉降性能差，污泥与水无法在二沉池进行有效分离，造成污泥流失，使出水水质变差，严重时使污水处理厂无法运行，而控制并消除污泥膨胀需要一定时间，具有滞后性。因此，选择不易发生污泥膨胀的污水处理工艺是污水处理厂设计中必须考虑的问题。由于丝状茵的比表面积比茵胶团大，因此，有利于摄取低浓度底物，但一般丝状茵的比增殖速率比非丝状茵小，在高底物浓度下茵胶团和丝状茵都以较大速率降解物与增殖，但由于胶团细菌比增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状茵占优势。而CASS反应池中存在着较大的浓度递度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件可选择性地培养出茵胶团细菌，使其成为曝气池中的优势茵属，有效地抑制丝状茵的生长和繁殖，克服污泥膨胀，从而提高系统的运行稳定性。
⑥适用范围广，适合分期建设
　　CASS工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比SBR工艺适用范围更广泛；连续进水的设计和运行方式，一方面便于与前处理构筑物相匹配，另一方面控制系统比SBR工艺更简单。对大型污水处理厂而言，CASS反应池设计成多池模块组合式，单池可独立运行。当处理水量小于设计值时，可以在反应池的低水位运行或投入部分反应池运行等多种灵活操作方式；由于CASS系统的主要核心构筑物是CASS反应池，如果处理水量增加，超过设计水量不能满足处理要求时，可同样复制CASS反应池，因此CASS法污水处理厂的建设可随企业的发展而发展，它的阶段建造和扩建较传统活性污泥法简单得多。
⑦剩余污泥量小，性质稳定
　　传统活性污泥法的泥龄仅2~7天，而CASS法泥龄为25~30天，所以污泥稳定性好，脱水性能佳，产生的剩余污泥少。去除1.0kgBOD产生0.2~0.3kg剩余污泥，仅为传统法的60%左右。由于污泥在CASS反应池中已得到一定程度的消化，所以剩余污泥的耗氧速率只有l0mgO2/gMISS/h以下，一般不需要再经稳定化处理，可直接脱水。而传统法剩余污泥不稳定，沉降性差，耗氧速率大于20mgO2/gMLSS/h，必须经稳定化后才能处置。
（4）CASS工艺的缺点
①微生物种群之间的复杂关系有待研究
　　CASS系统的微生物种群结构与常规活性污泥法不同，菌群主要由硝化菌、反硝化菌、聚磷菌和异氧型好氧菌组成。目前对非稳态CASS系统中微生物种群之间的复杂的生存竞争和生态平衡关系尚不甚了解，CASS工艺理论只是从工艺过程进行一些分析探讨，而理清微生物种群之间的关系对CASS工艺的优化运行是大有好处的，因此仍需加强对这方面的理论研究工作。
②生物脱氮效率难以提高
　　一方面硝化反应难以进行完全。硝化细菌是一种化能自养菌，有机物降解由异养细菌完成。当两种细菌混合培养时，由于存在对底物和DO的竞争，硝化菌的生长将受到限制，难以成为优势种群，硝化反应被抑制。此外，固定的曝气时间也可能会使得硝化不彻底。另一方面就是反硝化反应不彻底。CASS工艺有约20%的硝态氮通过回流污泥进行反硝化，其余的硝态氮则通过同步硝化反硝化和沉淀、闲置期污泥的反硝化实现，其效果不理想也是众所周知的。在沉淀、闲置期中，由于污泥与废水不能良好的进行混合，废水中部分硝态氮不能与反硝化细菌接触，故不能被还原。此外，在这一时期，由于有机物己充分降解，反硝化所需的碳源不足，也限制了反硝化效率的进一步提高。这两方面的原因使得CASS工艺脱氮效率难以提高。
③除磷效率难以提高
　　污泥在生物选择器中的释磷过程受到回流混合液中硝态氮浓度的影响比较大，在CASS工艺系统中难以继续提高除磷效率。
④控制方式较为单一
　　目前在实际应用中的CASS工艺基本上都是以时序控制为主的，其缺点是显而易见的，因为污水的水质不是一成不变的，因此采用固定不变的反应时间必然不是最佳选择。
&5．活性污泥的培养、训化
（1）活性污泥的培养
&&& 向CASS池注入清水同时引入（工业废水）或生活污水，至一定水位，并注意水温。按气泵操作规程启动气泵充气， 向CASS池投加经过滤的浓粪便水（当粪便水不充足时，可用化粪池和排水沟内的污泥补充。），使得污泥浓度不小于1000mg/L，BOD达到一定数值。有条件时可投加活性污泥的菌种，加快培养速度。按运行工艺对反应池进行曝气、搅拌、沉降、排水。通过镜检及测定沉降比、污泥浓度，注意观察活性污泥的增长情况。并注意观察pH值、DO的数值变化，及时对工艺进行调整。
测定初期水质及排水阶段上清液的水质，根据进出水NH3-N、BOD5、CODcr等浓度数值的变化，判断出活性污泥的活性及优势菌种的情况，并由此调节进水量、置换量、粪水、营养物质的投加量及周期内时间分布情况。注意观察活性污泥增长情况，当通过镜检观察到菌胶团大量密实出现，并能观察到原生动物（如钟虫），且数量由少迅速增多时，说明污泥培养成熟，可以进生产废水，进行驯化。
（2）活性污泥的驯化
1. 通过分析确认进水各项指标在允许范围内，准备进水。2. 开始进入少量生活污水或废水，进入量不超过驯化前处理能力的20％。同时补充新鲜水、粪便水及其它营养物质。达到较好处理效果后，可增加生活污水或生产废水投加量，每次增加不超过10～20％，同时减少营养物质投加量。待微生物适应巩固后再继续增污水或生产废水，直至完全停加营养物质。同步监测出水CODcr浓度等指标,并观察混合液污泥性状。在污泥驯化期还要适时排放泥水分离后上清液。继续增加生产废水投加量，直至满负荷。满负荷运行阶段,由于池中已培养和保持了高浓度、高活性的足够数量的活性污泥,池中曝气后混合液的MLSS达到5000mg/L,此过程同步监测溶解氧,控制曝气机的运行,并进行污泥的生物相镜检。
（3）试验期间的监测和控制&&&
&&& 在调试及运行过程有许多影响处理效果的因素，主要有进水CODcr浓度、pH值、温度、溶解氧等，所以对整个系统通过感官判断和化学分析方法进行监测是必不可少的。根据监测分析的结果对影响因素进行调整，使处理达到最佳效果。
温度是影响整个工艺处理的主要环境因素,各种微生物都在特定范围的温度内生长。生化处理的温度范围在10～40℃,最佳温度在20～30℃。任何微生物只能在一定温度范围内生存，在适宜的温度范围内可大量生长繁殖。在污泥培养时，要将它们置于最适宜温度条件下，使微生物以最快的生长速率生长，过低或过高的温度会使代谢速率缓慢、生长速率也缓慢，过高的温度对微生物有致死作用。
&& 微生物的生命活动、物质代谢与pH值密切相关。大多数细菌、原生动物的最适pH值为6.5～7.5，在此环境中生长繁殖最好，它们对pH值的适应范围在4～10。而活性污泥法处理废水的曝气系统中，作为活性污泥的主体，菌胶团细菌在6.5～8.5的pH值条件下可产生较多粘性物质，形成良好的絮状物。
③营养物质
&污水中的微生物要不断地摄取营养物质，经过分解代谢(异化作用)使复杂的高分子物质或高能化合物降解为简单的低分子物质或低能化合物，并释放出能量；通过合成代谢(同化作用)利用分解代谢所提供的能量和物质，转化成自身的细胞物质；同时将产生的代谢废物排泄到体外。水、碳源、氮源、无机盐及生长因素为微生物生长的条件。废水中应按BOD5∶N∶P=100∶4∶1的比例补充氮源、含磷无机盐，为活性污泥的培养创造良好的营养条件。
④溶解氧量DO
好养的生化细菌属于好氧性的。氧对好氧微生物有两个作用：在呼吸作用中氧作为最终电子受体；在醇类和不饱和脂肪酸的生物合成中需要氧。且只有溶于水的氧(称溶解氧)微生物才能利用。在活性污泥的培养中，DO的供给量要根据活性污泥的结构状况、浓度及废水的浓度综合考虑。具体说来，也就是通过观察显微镜下活性污泥的结构即成熟程度，测量曝气池混合液的浓度、监测曝气池上清液中CODCr的变化来确定。根据经验，在培养初期DO控制在1～2mg/l，这是因为菌胶团此时尚未形成絮状结构，氧供应过多，使微生物代谢活动增强，营养供应不上而使污泥自身产生氧化，促使污泥老化。在污泥培养成熟期，要将DO提高到3～4mg/l左右，这样可使污泥絮体内部微生物也能得到充足的DO，具有良好的沉降性能。在整个培养过程中要根据污泥培养情况逐步提高DO。特别注意DO不能过低，DO不足，好氧微生物得不到足够的氧，正常的生长规律将受到影响，新陈代谢能力降低，而同时对DO要求较低的微生物将应运而生，这样正常的生化细菌培养过程将被破坏。
&⑤混合液MLSS浓度
&& 微生物是生物污泥中有活性的部分,也是有机物代谢的主体,在生物处理工艺中起主要作用,而混合液污泥MLSS的数值即大概能表示活性部分的多少。对高浓度有机污水的生物处理一般均需保持较高的污泥浓度,本工程调试运行期间MLSS范围在:4.4～5.6g/l之间,最佳值为4.8g/l左右。
⑥污泥的生物相镜检
活性污泥处于不同的生长阶段：各类微生物也呈现出不同的比例。细菌承担着分解有机物的基本和基础的代谢作用,而原生动物、后生动物则吞食游离细菌。污水调试运行期间出现的微生物种类繁多,有细菌、绿藻等藻类、原生动物和后生动物,原生动物有太阳虫、盖纤虫、累校虫等,后生动物出现了线虫。混合液中固着型纤毛虫如累枝虫的大量存在，说明处理系统有良好的出水水质。
⑦污泥指数SVI
& 污泥指数（SVI）是指曝气池出口处混合液经30分钟静沉后，1g干污泥所占的容积，以ml计。污泥指数也是表示活性污泥的凝聚沉降和浓缩性能的指标。SVI低时，沉降性能好，但吸附性能差。SVI高时，沉降性能不好，即使有良好的吸附性能，也不能很好的控制泥水分离，一般认为：
SVI＜100污泥的沉降性能好
100＜SVI＜200污泥的沉降性能一般
SVI＞200污泥的沉降性能不好
正常情况下，城市污水SVI值在50～150之间。
三、按下列流程进行实训
1．废水&加药反应&沉淀&出水
2．可生化废水&接触氧化&加药混凝&沉淀&出水
3．可生化废水&CASS池&出水
4．可生化废水&一级生化&沉淀&二级生化&出水
5．可生化废水&加药混凝&沉淀&生化&出水}