化工企业污水处理智能控制

【摘要】：化工污水处理与普通的生活污水处理有所不同,进水主要为装置废水,流量较城市污水稳定,水质方面以煤粉气化制氢为例,其进水化学需氧量(COD)1000mg/L,(氨氮)(NH4)200mg/L是生活污水的三倍多,使用常规处理方法进行处理,出水水质较难达到国家标准,因此在两级缺氧好氧(A/O)高效除氮工艺下,仅仅靠一种复杂的智能控制算法针对工艺和控制指标进行一次性控制,不如把工艺控制和控制指标的控制分开研究效果好。根据不同污水处理系统的发展适用特性,在分析活性污泥污水处理的内在生化反应机理的基础上,对A/O工艺进行分析,以国际水协(IAWQ)给出的活性污泥模型(ASM)模型为基础建立数学模型进行分析,进而在工艺要求的控制范围内,以节能和降低费用为指标,以出水水质为约束条件,得出溶解氧为1.6mg/L的最优结果。同时在最优控制指标的基础上,针对溶解氧的控制存在不确定性、大滞后性等特点,分析了模糊控制策略,并设计了增量式模糊PID,通过MATLAB仿真比较了PID和模糊PID控制效果,确定其更强的鲁棒性。最后根据实际工程要求,以PLC为基础设计了基于TCP/IP协议通讯的智能控制系统。在系统下位机中根据已经建立的模糊表实现了增量式模糊PID的程序化,在上位机中通过组态软件Win CC(Windows Control Center)实现了监控系统,以及相关的报表系统。最终完成污水处理控制系统。系统最终在南京某化工企业污水厂中得以实施调试,通过现场调试,系统逻辑控制实现,通过模糊PID控制的流量、溶解氧等参数控制效果较好。系统自动化程度得到提高。 【关键词】：化工污水处理 两级A/O 最优控制 溶解氧 模糊PID
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X78;TP273
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 第1章 绪论14-22
• 1.1 论文选题背景及意义14-15
• 1.2 化工污水处理过程现状15-17
• 1.2.1 化学处理15
• 1.2.2 活性污泥法处理15-17
• 1.3 污水处理过程控制现状17-20
• 1.3.1 常见活性污泥过程影响因素17-18
• 1.3.2 污水处理中优化控制方法的研究现状18-20
• 1.4 课题来源与主要研究内容20
• 1.5 本文章节安排20-22
• 第2章 污水处理过程建模及分析22-34
• 2.1 两级A/O工艺流程22-23
• 2.2 活性污泥法微生物模型23-24
• 2.3 ASM动态模型24-27
• 2.3.1 ASM1微生物生长方程25-26
• 2.3.2 主要物质消耗方程26-27
• 2.4 基于ASM1模型的A/O工艺建模分析27-32
• 2.4.1 基于ASM1的模型简化27-30
• 2.4.2 模型分析30-32
• 2.5 本章总结32-34
• 第3章 好氧池控制策略研究34-40
• 3.1 好氧池最优控制34-38
• 3.1.1 好氧池反应简化模型34-35
• 3.1.2 费用目标函数35-37
• 3.1.3 好氧池异养菌与二沉池系统仿真37-38
• 3.2 最优结果验证38-39
• 3.3 本章小结39-40
• 第4章 溶解氧控制策略40-49
• 4.1 曝气与检测模型40-42
• 4.2 增量式模糊PID42
• 4.3 模糊控制器设计42-48
• 4.3.1 控制器原理与设计43-46
• 4.3.2 仿真分析46-48
• 4.4 本章总结48-49
• 第5章 模糊PID在污水处理中应用及控制系统实现49-68
• 5.1 系统构架49-51
• 5.1.1 现代自动系统简介49
• 5.1.2 系统方案设计49-50
• 5.1.3 PLC控制系统设计步骤50-51
• 5.2 系统设备选型与设计51-53
• 5.2.1 动力设备分析设计51-52
• 5.2.2 系统相关仪表选型设计52-53
• 5.3 PLC硬件选型与设计53-58
• 5.3.1 I/O统计53-54
• 5.3.2 CPU选型54-55
• 5.3.3 扩展模块选型55-57
• 5.3.4 控制柜电气设计57-58
• 5.4 下位机程序设计58-67
• 5.4.1 硬件组态58-59
• 5.4.2 控制主程序组成59
• 5.4.3 数据处理程序59-62
• 5.4.4 液位和溶解氧模糊PID程序62-64
• 5.4.5 逻辑连锁与报警程序设计64-65
• 5.4.6 污泥处理设备控制设计65-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第6章 污水处理监控系统实现68-78
• 6.1 监控系统68
• 6.2 通讯连接及变量建立68-71
• 6.2.1 通讯连接69-70
• 6.2.2 变量建立70-71
• 6.3 过程画面设计71-76
• 6.3.1 主界面布局71-72
• 6.3.2 画面切换控制72-73
• 6.3.3 画面显示对象设计73-74
• 6.3.4 画面中对象控制设计74
• 6.3.5 归档与报警74-76
• 6.4 监控系统运行画面76-77
• 6.5 本章小结77-78
• 总结78-80
• 参考文献80-83
• 致谢83

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

基于遗传算法的污水处理过程优化控制方法    刘载文;张春芝;王小艺;薛福霞;程志强;

前置反硝化污水生化处理过程优化控制    张平;苑明哲;王宏;

Modification of the activated sludge model for chemical dosage    Shuai MA;Siyu ZENG;Xin DONG;Jining CHEN;Gustaf OLSSON;

基于新型免疫算法的污水处理过程最优控制    叶洪涛;罗飞;许玉格;杨红;梁瑾;

改进的粒子碰撞算法及其在化工优化中的应用    郑启富;苏国栋;陶晓红;

用BP神经网络与遗传算法优化γ-氨基丁酸的发酵培养基    赵亮;刘俏;宋莉;

三相生物流化床处理氨氮废水模糊控制系统研究    张慧妍;翁贻方;汪苹;冯旭东;朱佩佩;

全息搜索策略的改进及在参数优化中的应用    郑启富;

基于粒子群算法的污水处理优化控制策略    高月芳;梁永生;卢鑫;任仙怡;

基于神经元自适应PID的污水处理溶解氧控制系统    史雄伟;陈启丽;张以骞;柴伟;乔俊飞;

污水处理智能优化控制方法研究    王小艺;刘载文;齐杰;连晓峰;

免疫粒子群算法在污水生化处理过程中的应用    高月芳;梁永生;唐飞;湛邵斌;

污水生化处理的智能建模与优化控制策略应用研究    杨红

基于免疫算法的污水处理系统预测及优化控制研究    叶洪涛

油田注水采油系统的建模、优化与控制    谢超

基于计算智能方法的活性污泥系统的模拟、评价和优化    方芳

污水生物处理过程建模、优化与控制研究    杜先君

基于神经网络的污水处理过程实时优化控制研究    韩广

污水生化处理系统的软测量及自适应优化控制策略研究    罗隆

基于过程模拟的AAO工艺节能降耗优化控制系统研究    马帅

基于多目标优化的活性污泥工艺节能减排权衡分析    陈文亮

污水处理过程的智能优化控制方法研究    史雄伟

基于BSM1的污水生物脱氮系统的控制策略的研究    赵瑞

最优化控制在污水处理厂生化池中节能降耗的研究    李丽

生物生态污水处理系统协同优化及控制策略研究    王诚

基于改进差分进化算法的A~2O工艺过程COD建模    梁豆

基于差分进化算法的污水处理过程控制及优化    许文强

污水处理过程节能优化控制方法的研究    黄晓琪

基于ESN的污水处理过程优化控制方法研究    王莉莉

活性污泥法城市污水处理系统建模与仿真    石建峰

基于混合逻辑动态法的污水处理除氮过程的优化控制    张立炎,马龙华,钱积新

活性污泥法有约束条件多变量最优控制的计算方法    彭永臻;

活性污泥法的多变量最优控制Ⅰ.基础理论与DO浓度对运行费用的影响    彭永臻,王宝贞,王淑莹

一种新的求解多目标优化问题的混合遗传算法    牛志华,李乃成,肖国镇

通用遗传算法估算化学及生化反应动力学参数    高歌,罗金生

序批式活性污泥法污水处理系统溶解氧优化控制方法    刘载文;许继平;杨斌;侯朝桢;程志强;

一种改进的遗传算法及其在钢卷优化组合中的应用    王晓东,金吉凌,刘全利,潘学军,王伟

SBR污水生化处理系统的最优控制及改进    樊立萍,于海斌,袁德成,王秀兰

三峡大坝上游及坝下溶解氧变化规律研究    郭鸿博;

提高发酵过程中溶解氧浓度的探讨    张海龙;张帜;刘倩;

溶解氧浓度的电极法测定及其若干问题    

再论河流溶解氧的数学模型    陈焕章;

溶解氧浓度和补加苯乙酸对大肠杆菌工程菌青霉素酰化酶合成的影响    杨秀琴,张贺迎,吴经才

酿酒文摘[国内期刊(21)]    崔明;

浅谈如何提高发酵生产的溶解氧浓度    刘玉平 ,林建强

夏季珠江口水域溶解氧的特征及影响因素    罗琳;李适宇;厉红梅;

嫩江水体溶解氧变化规律的混沌研究    李国良;付强;冯艳;李伟业;刘仁涛;

流沙湾溶解氧的分布特征及其相关因素的探讨    谢群;张瑜斌;孙省利;张际标;

一种基于神经网络的溶解氧浓度建模与控制方法研究    韩广;乔俊飞;

亚铁配合物催化活化氧气-荧光法测定环境水样中溶解氧    罗玮;朱丽华;M.E.Abbas;唐和清;

长江口溶解氧(DO)分布特征研究    张素香;

基于模糊Smith-PID的污水处理溶解氧控制方法研究    李万东;刘载文;王小艺;许继平;齐杰;连晓峰;

在线溶解氧在污水处理厂中参与曝气量控制的作用    黄升;万众华;

促进废水中Fe~(2+)的氧化 提高出水水质    张英龙;胡金良;

根际氧浓度对水稻产量和后期衰老的影响    朱练峰;禹盛苗;刘法谋;张均华;金千瑜;

光纤溶解氧传感器    祁欣;周明军;陈海东;

代市长察看“母亲河”    本报记者　 尤海峰

日本利用钢渣降低内海水域中的硫化物    王丰祥 黄慧琴

长江口富营养化水域营养盐输送通量与低氧区形成特征研究    李祥安

新型溶解氧检测仪探头的研制    徐晓龙

炼油碱水预处理工艺的试验与数值模拟研究    黄健光

长江河口南支水域溶解氧动力学数值模型的应用    杨斌

气象场驱动下太湖水温及溶解氧的数值模拟研究    欧阳潇然

结冰湖泊冰下溶解氧浓度变化的离散小波分析    李明

超重力机在水体增、脱氧中的应用    刘松

基于Grails+Spring+Hibernate框架的水体溶解氧检测分析设计    李梦飞

掺气条件下洞塞水气二相混合泄流溶解氧行为特性研究    曹先伟

山地城市重污染河流溶解氧数值模拟研究    刘洪达

嘉兴平原河网溶解氧平衡研究    邓思思

基于自适应模糊广义预测控制的污水溶解氧浓度控制研究    张雍涛

溶解氧对碳氮硫共脱除工艺运行效能的影响研究    徐熙俊