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摘要：铝型材生产废水自动处理装置系统包括控制单元、曝气单元、废水处理池、废水进水管、电磁阀、传感器等。曝气单元包括机座、机体部分固定在机座上的曝气马达，曝气头固定于机座的下方，曝气头内设置有同步联接于曝气电机转轴上的扇叶，机座上安装有向曝气头内输送空气的进气管，废水处理池内底部覆盖有石灰层，电磁阀设在废水进水管的进水口处，进水管的出水口面向石灰层，电磁阀、传感器单元均与控制单元无线连接，曝气电机与控制单元电连接。本装置结构简单，设备成本较低，采用自动控制系统，有效监控废水处理情况，处理效率高。
关键词：控制单元；曝气单元；电磁阀；传感器
一、背景技术
1.近年来，铝型材得到了广泛的使用，小到家庭用的晾衣杆，大到航天设备组件，铝型材的生产得到迅猛的发展。铝型材表面处理有氧化、电泳、喷涂等，表面处理工艺复杂，氧化、着色工艺使用了氢氧化钠、硫酸、磷酸、硫酸亚锡、硫酸镍、氟化铵等；喷涂工艺使用了钝化剂、酸洗剂等，电泳工艺使用了丙烯酸、聚氨酯涂料、水溶性漆等。经统计，每加工1吨铝型材约产生30吨工业废水，其成分复杂，含有锡、镍、铬、磷、氟、氨氮、化学需氧量（COD）等污染物，具有强酸或强碱性，需要对其治理后才能排放。
2.铝型材废水传统的处理工艺一般采用中和调节及混凝沉淀法，车间排出的废水收集入中和调节池，加入酸或碱中和，搅拌1-2小时，调节pH值在6～9；将废水抽入沉淀池中，加入絮凝剂，保持搅拌4-5小时，沉淀10～12小时。
3.传统的废水处理设备投入成本较高，处理过程主要依靠操作工的经验，处理效率较低。为此，本技术提出的铝型材生产废水自动处理装置系统，其结构简单，设备成本较低，采用自动控制系统，有效监控废水处理情况，处理效率高。
二、技术内容
1.铝型材生产废水自动处理装置系统包括：控制单元、曝气单元、废水处理池、进水管、电磁阀、传感器单元；曝气单元包括机座、机体部分固定在机座上的曝气马达，曝气头固定于机座的下方，且曝气头内设置有同步联接于曝气电机转轴上的扇叶，机座上安装有向曝气头内输送空气的进气管；处理池内底部覆盖有石灰层；电磁阀设在进水管的进水口处，进水管的出水口面向石灰层；电磁阀、传感器单元均与控制单元无线连接，曝气电机与控制单元电连接。
2.控制单元包括壳体，表面设置有液晶显示器，壳体内部设置有PLC控制器，PLC控制器与电磁阀、曝气电机、传感器单元电连接。传感器单元包括液位无线传感器和酸碱值无线传感器。曝气单元的进气管管口设置有防尘网。流量控制阀设置有阀门和流量传感器，用于检测和调节废水流量。
3.本装置系统使用时，在触摸屏显示器上输入控制参数，即可自动实现废水处理操作，期间，操作人员可以根据触摸屏显示器所显示的数据实时监控废水处理过程，整个处理过程自动化控制。
三、铝型材生产废水自动处理装置系统示意图
四、实施方法
1.如图1、图2所示，铝型材生产废水自动处理装置系统包括：控制单元1、曝气单元4、废水处理池5、废水进水管7、电磁阀8、传感器单元9；控制单元1包括壳体，壳体表面设置有触摸屏显示器2，壳体内部设置有PLC控制器；曝气单元4包括机座、机体部分固定在机座上的曝气电机，曝气头固定于机座的下方，且曝气头内设置有一同步联接于曝气电机转轴上的扇叶，机座上安装有一向曝气头内输送空气的进气管；废水处理池5由底壁和位于底壁上的侧壁围成，该废水处理池5上部开口，在底壁上覆盖有一层石灰层6，废水进水管7的出水口面向石灰层6，该出水口埋设在石灰层6内，以便于废水与石灰充分反应。
2.触摸屏显示器2是控制系统的输入、显示设备，可以控制目标参数设定、接收控制器的信号显示设备的工作状态、对控制过程进行关停等功能，可以显示参数，也可以进行修改与编辑，同时具备命令按钮，具有结构紧凑，操作便利等优点，可以直接与PLC控制器通讯。
3.为了实现自动控制，本装置安装了智能控制系统程序，采用了PLC作为控制器，因此可以采用梯形图语言来编写系统的运行程序，实现控制功能。在程序设计时，必须先充分研究系统的工作原理及工作过程，制定合理的控制策略，繪制程序控制流程图，然后编写程序代码，最后写入PLC存储芯片中。本控制系统的目的主要是基于人机交互界面的输入数据，PLC控制器接收输入数据进行处理，处理后的数据转换成电机控制信号，PLC控制器输出电机控制信号，实现对电机的自动控制。
4.本装置系统有流量控制阀10，设置在废水进水管7的中段位置，电磁阀8设在废水进水管7的进水口处，其用于控制是否允许废水的排入废水处理池5，而流量控制阀10则用于控制废水的进水流量。传感器单元9包括液位无线传感器和酸碱值无线传感器，电磁阀8、流量控制阀10、传感器单元9均与控制单元1无线连接，曝气电机与控制单元1电连接。为了防止灰尘进入曝气单元4，进气管管口设置有防尘网3。
5.操作时，在触摸屏显示器2上输入控制参数，包括废水酸碱值、废水处理池5的液位参数。打开电磁阀8，废水由废水进水管7进入到废水处理池5内，当液位无线传感器检测到废水处理池5的液位到达设定液位参数，PLC控制器控制电磁关断，停止废水进入废水处理池5。期间，可根据流量控制阀10自带的传感器检测到的流量数据，控制流量大小，以调节废水进入废水处理池5的流量。因为废水进水管7的水平段是水平的，废水顺延竖直段向下，在重力的作用下排进废水处理池5内时，具有一定的速度，这样能够使废水在从水平段排出时，能够与石灰层6充分的接触，从而与石灰层6反应，减少了废水的酸性。最后，通过曝气装置对废水曝气1-2小时，当酸碱值无线传感器检测到废水酸碱值达到参数，即完成了废水的中和处理，再把废水排到沉淀池内进行沉淀处理。上述液位无线传感器、 （下转第页）
（上接第页）酸碱值无线传感器以及流量传感器所检测到的数据均可在触摸屏显示器2显示，操作人员可以根据触摸屏显示器2所显示的数据实时监控废水处理过程，整个处理过程自动化程度高，操作简便，大大提高了废水处理的工作效率和处理效果。
6.为使铝型材生产废水自动处理装置系统达到最优效果，加入絮凝剂的原料配方按重量份数组成：十八烷基三甲基氯化铵10份；聚丙烯酰胺25份；偶氮氨基苯0.3份；十二水硫酸铝钾3份；腐植酸0.3份。絮凝剂的制备方法：先将十八烷基三甲基氯化铵和聚丙烯酰胺混合，加入5倍于该混合物质量的去离子水，采用旋转式摇床在60℃下以190转/分钟的速度震荡200分钟；将混合液体取出，加热，加热温度为70℃，在加热的同时进行搅拌，加热20分钟后，加入偶氮氨基苯，继续加热并搅拌20分钟后停止，自然冷却至室温，偶氮氨基苯的加入可以使其与十八烷基三甲基氯化铵和聚丙烯酰胺发生协同作用，使混合的物质具有比单纯的聚丙烯酰胺更好的絮凝效果；然后向该混合物加入十二水硫酸铝钾和腐植酸，搅拌10分钟，置于压力比一个标准大气压高50～80Mpa且温度为45℃的环境下静止2小时；取出，利用蒸发仪进行蒸发，得到固体物，将该固体物研磨成粉末，得到絮凝剂。使用方法：将絮凝剂倒入待处理废水中，在40～50℃下保持搅拌40～50分钟，然后静置8～10小时，待废水中悬浮物沉淀后，上层清液已经达到排放标准，可以直接回收利用，而底下沉淀物压渣后综合利用。
四、结束语
1.铝型材生产废水自动处理装置系统结构简单，设备成本较低，采用自动控制系统，有效监控废水处理情况，处理效率高。
2.工作人员只需在触摸屏显示器上输入控制参数，包括废水酸碱值、废水处理池液位参数。液位无线传感器、酸碱值无线传感器以及流量传感器所检测到的数据均可在触摸屏显示器显示，操作人员可以根据触摸屏显示器所显示的数据实时监控废水处理过程，整个处理过程自动化程度高，操作简便，大大提高了废水处理的工作效率和改善了处理效果。
3.本技术絮凝剂的絮凝效果是聚丙烯酰胺的2倍，处理相同的废水量，所使用的时间是单纯的聚丙烯酰胺的一半，治理后废水符合排放标准，可以直接回收利用，而底下沉淀物压渣后综合利用。
参考文献：
[1]王祝堂.铝及其表面处理手册[M].南京：江苏科学技术出版社，1992。
[2]水污染控制工程[M].西安：西安治金建筑学院。
[3]钱苗根.材料表面技术及其应用手册[M].北京：机械工业出版社，1998。
关键词：控制单元；曝气单元；电磁阀；传感器
一、背景技术
1.近年来，铝型材得到了广泛的使用，小到家庭用的晾衣杆，大到航天设备组件，铝型材的生产得到迅猛的发展。铝型材表面处理有氧化、电泳、喷涂等，表面处理工艺复杂，氧化、着色工艺使用了氢氧化钠、硫酸、磷酸、硫酸亚锡、硫酸镍、氟化铵等；喷涂工艺使用了钝化剂、酸洗剂等，电泳工艺使用了丙烯酸、聚氨酯涂料、水溶性漆等。经统计，每加工1吨铝型材约产生30吨工业废水，其成分复杂，含有锡、镍、铬、磷、氟、氨氮、化学需氧量（COD）等污染物，具有强酸或强碱性，需要对其治理后才能排放。
2.铝型材废水传统的处理工艺一般采用中和调节及混凝沉淀法，车间排出的废水收集入中和调节池，加入酸或碱中和，搅拌1-2小时，调节pH值在6～9；将废水抽入沉淀池中，加入絮凝剂，保持搅拌4-5小时，沉淀10～12小时。
3.传统的废水处理设备投入成本较高，处理过程主要依靠操作工的经验，处理效率较低。为此，本技术提出的铝型材生产废水自动处理装置系统，其结构简单，设备成本较低，采用自动控制系统，有效监控废水处理情况，处理效率高。
二、技术内容
1.铝型材生产废水自动处理装置系统包括：控制单元、曝气单元、废水处理池、进水管、电磁阀、传感器单元；曝气单元包括机座、机体部分固定在机座上的曝气马达，曝气头固定于机座的下方，且曝气头内设置有同步联接于曝气电机转轴上的扇叶，机座上安装有向曝气头内输送空气的进气管；处理池内底部覆盖有石灰层；电磁阀设在进水管的进水口处，进水管的出水口面向石灰层；电磁阀、传感器单元均与控制单元无线连接，曝气电机与控制单元电连接。
2.控制单元包括壳体，表面设置有液晶显示器，壳体内部设置有PLC控制器，PLC控制器与电磁阀、曝气电机、传感器单元电连接。传感器单元包括液位无线传感器和酸碱值无线传感器。曝气单元的进气管管口设置有防尘网。流量控制阀设置有阀门和流量传感器，用于检测和调节废水流量。
3.本装置系统使用时，在触摸屏显示器上输入控制参数，即可自动实现废水处理操作，期间，操作人员可以根据触摸屏显示器所显示的数据实时监控废水处理过程，整个处理过程自动化控制。
三、铝型材生产废水自动处理装置系统示意图
四、实施方法
1.如图1、图2所示，铝型材生产废水自动处理装置系统包括：控制单元1、曝气单元4、废水处理池5、废水进水管7、电磁阀8、传感器单元9；控制单元1包括壳体，壳体表面设置有触摸屏显示器2，壳体内部设置有PLC控制器；曝气单元4包括机座、机体部分固定在机座上的曝气电机，曝气头固定于机座的下方，且曝气头内设置有一同步联接于曝气电机转轴上的扇叶，机座上安装有一向曝气头内输送空气的进气管；废水处理池5由底壁和位于底壁上的侧壁围成，该废水处理池5上部开口，在底壁上覆盖有一层石灰层6，废水进水管7的出水口面向石灰层6，该出水口埋设在石灰层6内，以便于废水与石灰充分反应。
2.触摸屏显示器2是控制系统的输入、显示设备，可以控制目标参数设定、接收控制器的信号显示设备的工作状态、对控制过程进行关停等功能，可以显示参数，也可以进行修改与编辑，同时具备命令按钮，具有结构紧凑，操作便利等优点，可以直接与PLC控制器通讯。
3.为了实现自动控制，本装置安装了智能控制系统程序，采用了PLC作为控制器，因此可以采用梯形图语言来编写系统的运行程序，实现控制功能。在程序设计时，必须先充分研究系统的工作原理及工作过程，制定合理的控制策略，繪制程序控制流程图，然后编写程序代码，最后写入PLC存储芯片中。本控制系统的目的主要是基于人机交互界面的输入数据，PLC控制器接收输入数据进行处理，处理后的数据转换成电机控制信号，PLC控制器输出电机控制信号，实现对电机的自动控制。
4.本装置系统有流量控制阀10，设置在废水进水管7的中段位置，电磁阀8设在废水进水管7的进水口处，其用于控制是否允许废水的排入废水处理池5，而流量控制阀10则用于控制废水的进水流量。传感器单元9包括液位无线传感器和酸碱值无线传感器，电磁阀8、流量控制阀10、传感器单元9均与控制单元1无线连接，曝气电机与控制单元1电连接。为了防止灰尘进入曝气单元4，进气管管口设置有防尘网3。
5.操作时，在触摸屏显示器2上输入控制参数，包括废水酸碱值、废水处理池5的液位参数。打开电磁阀8，废水由废水进水管7进入到废水处理池5内，当液位无线传感器检测到废水处理池5的液位到达设定液位参数，PLC控制器控制电磁关断，停止废水进入废水处理池5。期间，可根据流量控制阀10自带的传感器检测到的流量数据，控制流量大小，以调节废水进入废水处理池5的流量。因为废水进水管7的水平段是水平的，废水顺延竖直段向下，在重力的作用下排进废水处理池5内时，具有一定的速度，这样能够使废水在从水平段排出时，能够与石灰层6充分的接触，从而与石灰层6反应，减少了废水的酸性。最后，通过曝气装置对废水曝气1-2小时，当酸碱值无线传感器检测到废水酸碱值达到参数，即完成了废水的中和处理，再把废水排到沉淀池内进行沉淀处理。上述液位无线传感器、 （下转第页）
（上接第页）酸碱值无线传感器以及流量传感器所检测到的数据均可在触摸屏显示器2显示，操作人员可以根据触摸屏显示器2所显示的数据实时监控废水处理过程，整个处理过程自动化程度高，操作简便，大大提高了废水处理的工作效率和处理效果。
6.为使铝型材生产废水自动处理装置系统达到最优效果，加入絮凝剂的原料配方按重量份数组成：十八烷基三甲基氯化铵10份；聚丙烯酰胺25份；偶氮氨基苯0.3份；十二水硫酸铝钾3份；腐植酸0.3份。絮凝剂的制备方法：先将十八烷基三甲基氯化铵和聚丙烯酰胺混合，加入5倍于该混合物质量的去离子水，采用旋转式摇床在60℃下以190转/分钟的速度震荡200分钟；将混合液体取出，加热，加热温度为70℃，在加热的同时进行搅拌，加热20分钟后，加入偶氮氨基苯，继续加热并搅拌20分钟后停止，自然冷却至室温，偶氮氨基苯的加入可以使其与十八烷基三甲基氯化铵和聚丙烯酰胺发生协同作用，使混合的物质具有比单纯的聚丙烯酰胺更好的絮凝效果；然后向该混合物加入十二水硫酸铝钾和腐植酸，搅拌10分钟，置于压力比一个标准大气压高50～80Mpa且温度为45℃的环境下静止2小时；取出，利用蒸发仪进行蒸发，得到固体物，将该固体物研磨成粉末，得到絮凝剂。使用方法：将絮凝剂倒入待处理废水中，在40～50℃下保持搅拌40～50分钟，然后静置8～10小时，待废水中悬浮物沉淀后，上层清液已经达到排放标准，可以直接回收利用，而底下沉淀物压渣后综合利用。
四、结束语
1.铝型材生产废水自动处理装置系统结构简单，设备成本较低，采用自动控制系统，有效监控废水处理情况，处理效率高。
2.工作人员只需在触摸屏显示器上输入控制参数，包括废水酸碱值、废水处理池液位参数。液位无线传感器、酸碱值无线传感器以及流量传感器所检测到的数据均可在触摸屏显示器显示，操作人员可以根据触摸屏显示器所显示的数据实时监控废水处理过程，整个处理过程自动化程度高，操作简便，大大提高了废水处理的工作效率和改善了处理效果。
3.本技术絮凝剂的絮凝效果是聚丙烯酰胺的2倍，处理相同的废水量，所使用的时间是单纯的聚丙烯酰胺的一半，治理后废水符合排放标准，可以直接回收利用，而底下沉淀物压渣后综合利用。
参考文献：
[1]王祝堂.铝及其表面处理手册[M].南京：江苏科学技术出版社，1992。
[2]水污染控制工程[M].西安：西安治金建筑学院。
[3]钱苗根.材料表面技术及其应用手册[M].北京：机械工业出版社，1998。