污水處理廠自動控制系統(tǒng)控制策略的研究與應(yīng)用

【摘要】：曝氣是生物污水處理的重要環(huán)節(jié),溶解氧(DO)濃度是保證污水處理達(dá)標(biāo)與否的重要參數(shù)。研究表明,將DO在某一階段控制在一個(gè)比較穩(wěn)定的濃度可以有效地提高污水處理出水水質(zhì),同時(shí)節(jié)約曝氣量。然而目前國內(nèi)大多數(shù)污水處理廠DO波動很大,同時(shí)DO的變化滯后于鼓風(fēng)機(jī)曝氣量的變化,因此非常不利于污水處理系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文針對實(shí)際污水處理廠存在的這個(gè)問題,首先進(jìn)行智能控制器的設(shè)計(jì),使DO能夠長期穩(wěn)定在設(shè)定的濃度附近,進(jìn)而節(jié)省曝氣量,降低污水處理能耗。 經(jīng)過查閱大量文獻(xiàn)和對實(shí)際污水處理廠運(yùn)行狀況進(jìn)行分析,得出過高或過低的DO設(shè)定濃度都有可能影響生物池缺氧段的反硝化效果。而在不同的進(jìn)出水水質(zhì)和進(jìn)出水量的情況下將DO設(shè)定為不同的值可以更好地控制污水處理過程。經(jīng)過深入研究和實(shí)驗(yàn),本文提出根據(jù)生物池出口處NH4-N、出水COD來動態(tài)調(diào)節(jié)溶解氧濃度設(shè)定值。生物池出口處NH4-N可以方便采用在線儀表進(jìn)行在線測量,但是出水COD在線檢測儀仍存在滯后較大、誤差較大及價(jià)格昂貴等問題,比如COD濃度一般每4-12小時(shí)測試一次。因此本文采用軟測量技術(shù)對污水處理出水COD進(jìn)行預(yù)測,進(jìn)而對調(diào)節(jié)溶解氧濃度設(shè)定值提供參考。 結(jié)果表明,本文建立的智能控制系統(tǒng)可以較好地對污水處理過程進(jìn)行控制,出水水質(zhì)較采用此控制系統(tǒng)前有很大提升,較大幅度節(jié)約能耗,對污水處理廠的穩(wěn)定高效運(yùn)行具有重要意義。 【關(guān)鍵詞】：污水處理 曝氣 DO 軟測量
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TP273
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景及來源10-11
• 1.1.1 課題背景10
• 1.1.2 課題來源10-11
• 1.2 污水處理過程控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11
• 1.2.1 污水處理曝氣控制技術(shù)11
• 1.2.2 DO濃度設(shè)定值控制技術(shù)11
• 1.3 污水處理軟測量技術(shù)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 污水處理過程傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模型11-12
• 1.3.2 污水處理過程智能模型12-13
• 1.4 活性污泥法處理工藝概述13-14
• 1.4.1 活性污泥法處理工藝簡介13
• 1.4.2 A~2/O污水處理法工藝流程13-14
• 1.4.3 A~2/O活性污泥處理系統(tǒng)主要工藝參數(shù)14
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排14-16
• 第2章 杭州七格污水處理廠三期工程自控系統(tǒng)設(shè)計(jì)16-31
• 2.1 全廠自控系統(tǒng)架構(gòu)16-17
• 2.2 全廠自控系統(tǒng)控制站功能配置17-19
• 2.2.1 中央控制室17
• 2.2.2 五座分控制站17-18
• 2.2.3 全廠監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)18-19
• 2.2.4 控制模式的設(shè)計(jì)19
• 2.3 自控系統(tǒng)PLC選型及編程軟件選型19-20
• 2.3.1 自控系統(tǒng)PLC選型19-20
• 2.3.2 PLC編程軟件20
• 2.4 自控系統(tǒng)各子模塊控制功能實(shí)現(xiàn)20-26
• 2.5 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)26-30
• 2.5.1 三維力控組態(tài)軟件26
• 2.5.2 上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)26-30
• 2.6 本章小結(jié)30-31
• 第3章 精確曝氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)31-41
• 3.1 曝氣過程控制方式31-32
• 3.1.1 傳統(tǒng)曝氣控制方式31
• 3.1.2 精確曝氣控制方式31-32
• 3.2 模糊控制和PID控制簡介32-34
• 3.2.1 模糊控制32
• 3.2.2 PID控制32-34
• 3.3 精確曝氣模糊控制器的設(shè)計(jì)34-37
• 3.4 設(shè)計(jì)存在問題及改進(jìn)措施37
• 3.5 曝氣過程控制仿真效果驗(yàn)證37-39
• 3.5.1 曝氣過程仿真模型的建立37-38
• 3.5.2 仿真分析38-39
• 3.6 DO設(shè)定值動態(tài)調(diào)整控制器的設(shè)計(jì)39-40
• 3.7 本章小結(jié)40-41
• 第4章 污水處理系統(tǒng)軟測量模型的建立41-53
• 4.1 軟測量技術(shù)41-43
• 4.1.1 輔助變量的選擇41
• 4.1.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理41-42
• 4.1.3 軟測量模型的建立方法42-43
• 4.1.4 在線校正43
• 4.2 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)43-47
• 4.2.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)44
• 4.2.2 BP算法的具體過程44-45
• 4.2.3 BP算法的學(xué)習(xí)規(guī)則45-46
• 4.2.4 BP算法的缺陷和改進(jìn)46-47
• 4.3 三次樣條插值法47-48
• 4.4 出水COD軟測量模型建立48-50
• 4.4.1 出水COD軟測量模型輔助變量選擇48
• 4.4.2 建模數(shù)據(jù)預(yù)處理48-49
• 4.4.3 多步記憶法處理數(shù)據(jù)49-50
• 4.4.4 采用改進(jìn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模50
• 4.4.5 數(shù)據(jù)反歸一化處理50
• 4.4.6 出水COD軟測量模型結(jié)構(gòu)50
• 4.5 仿真研究50-52
• 4.5.1 建模數(shù)據(jù)選擇50
• 4.5.2 軟測量模型評價(jià)指標(biāo)50-51
• 4.5.3 結(jié)果分析51-52
• 4.6 本章小結(jié)52-53
• 第5章 精確曝氣控制系統(tǒng)現(xiàn)場實(shí)施53-61
• 5.1 精確曝氣控制系統(tǒng)現(xiàn)場實(shí)施方案53-54
• 5.2 精確曝氣控制系統(tǒng)實(shí)際控制過程54-56
• 5.2.1 控制模塊介紹54-55
• 5.2.2 精確曝氣控制系統(tǒng)控制流程55-56
• 5.3 精確曝氣控制系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)56-57
• 5.4 精確曝氣系統(tǒng)實(shí)施效果57-60
• 5.5 本章小結(jié)60-61
• 第6章 總結(jié)與展望61-63
• 6.1 總結(jié)61
• 6.2 展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-66
• 致謝66-67
• 作者攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文67

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