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毕业设计（论文）开题报告

题目：基于PLC的污水处理系统的设计

院（系）信息科学与工程学院
专业电气工程及其自动化
学生
学号
指导教师
开题报告日期2010.04.07

哈尔滨工业大学教务处制
2010年4月

参考资料
哈尔滨工业大学（威海）毕业设计（论文）开题报告

基于PLC的污水处理系统的设计
开题报告

1.课题来源及研究目的和意义

研究目的：
世界上任何国家的经济发展，都会推进社会进步、促进工农业生产能力，
使人民的生活得到进一步改善，尤其在工业革命之后，各国经济飞速发展，
全球大量的不可再生资源（例如石油）被利用。
如果这些污水无净化排出必定会给周围环境造成很大的污染，而且我国
是一个严重缺水的国家，已经被联合国列为世界上13个缺水国家之一。目
前我国约300个城市缺水，其中严重缺水城市有50个，据中国经济信息网
分析统计，全国按目前正常需要，年缺水总量约为300亿~400亿立方米，因
缺水造成的经济损失达2300亿元，超过洪涝灾害。水资源的匮乏和水资源
的污染已经严重的影响了人民的日常生活，严重的影响了全国的经济建设和
发展。特别是我国北方城市，如北京、天津、沈阳等城市水资源更为短缺。
在这种情况下，油田的污水更加不能随便外排，而是要净化之后合理利用。
我国污水处理的电耗为0.365kWh/m3、日本为0.304kWh/m3、美国为
0.243kWh/m3，因此建设符合我国具体情况的污水厂自动控制系统对降低污
水处理成本、改善环境、建立可持续发展社会、保持我国经济高速发展具有
重要意义。
2．国内外在该方向的研究现状及分析
国外发展情况：
国外一些发达国家，如美国、日本、西欧等国，由于这些国家经济发达，
并较早的实现了工业现代化。环境问题特别是水资源污染的严重性也较早的
体现出来，对污水的处理更先进一些，同时也得到了这些国家政府的重视，
投入了大量的人力、物力进行油田污水处理的研究。这些国家在研究水处理
新理论和工艺的同时，也重视污水处理自控系统的研究。先后投资研究高效
型、智能型、集约型污水处理设备和自动化控制仪表。一些发达国家经过几
十年的努力，污水处理率已经达到80%~90%，成功地解决了来自于工业的点
源污染问题。同时一些国家开始重视污水的回用，如以色列的污水回用率达
到了90%。
由于控制技术、网络通信技术以及现场总线技术的飞速发展，国外的污

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哈尔滨工业大学（威海）毕业设计（论文）开题报告
水厂很早就实现了网络控制，如DCS、FCS系统。同时国外较早的SCADA技
术引入到了给排水工程当中，并取得了良好的经济效益与社会效益。国外同
时注重水处理中PLC的开发，相继研制出了一些智能、稳定、小巧的控制单
元，如AB公司的SLC系列、Siemens的S7系列、Schneider的TSXQuantum
系列。同时国外也很重视在线仪表的研制，如德国E+H公司，美国的哈希公
司相继研制了溶解氧DO（DissolvedOxygen）、化学需氧量COD（Chemical
OxygenDemand）分析仪。国外污水处理自控系统主要存在以下特点：
（1）采用集散控制系统DCS和现场控制系统FCS。按照厂区的自身情况
和工艺段来划分若干个控制站，站与站之间可以平级关系也可以是上下级关
系，站与站之间一般独立运行。设立中控室，中控室友操作员站和工程师站，
负责全厂的数据管理与记录、报表等工作。
（2）大量采用在线监测的水质分析仪表对全厂的水质进行实时监测，
并有上位机记录下来，提高了测量精度。
（3）生产过程中不同程度上采用了智能控制，可以根据水质和水源的
变化自动的调整相应的控制方式。
（4）大量采用遥测、遥控设备，并开始有效地利用社会信息资源，如
电话网络、移动电话网络、国际互联网、气象信息等。
国内发展情况：
随着工业的发展，各项先进、成熟的污水处理技术逐渐引进、应用于现
场生产。主要污水处理设备及配套没备基本实现了国产化，并逐步形成了系
列化、规模化，如用于不同条件下的过滤设备、气浮选、压力除油、液—液
旋流除油等除油处理设备、药剂投加设备等。水处理的自动化程度有了提高。
过滤处理、污泥脱水、气浮装置、加药装置等实现了PLC集成面板自动控制；
流量、液位、以及悬浮周体含量等水质指标也实现了实时在线监测。水处理
更加重视工艺和化学的有机结合。水处理剂的品种增多、效能提高。水化学
的研究手段增强、水平提高。特别是针对污水达标外排处理的要求。开展了
水微生物学的研究，发展应用了生化处理技术，特别是开展生化处理以后，
水微生物学的研究从无到有逐步发展，开始建立用于污水、污泥处理的菌种
库，适应了达标外排处理的需要。
尽管我们在水处理方面取得了一