基于改良型A~2/O工艺城市污水处理控制系统的研究

【摘要】：随着我国经济的快速发展和城市化进程的快速推进,城市污水的排放量也在迅速增长,大量没有经过处理的城市污水排放到河流、湖泊等地表水系,严重污染了水环境。“水危机”日趋严重,水环境污染和水资源紧缺已成为城市可持续发展的严重制约因素。为保护环境,将自动化技术、计算机技术、通信技术应用于污水处理控制过程,研制一套适合我国国情的污水处理自动检测与控制系统,综合应用先进的仪表仪器、自动化装置、各种新型专用设备和可靠性的PLC及计算机,不仅能保证污水处理过程的稳定、可靠、安全运行,而且对于提高污水处理的质量和效率、实现我国节能减排具有重大的经济和社会效益。 本文以山东某城市污水处理厂工程的开发为背景,分析了国内外城市污水处理发展现状、城市污水处理系统的基本原理、基本工艺流程及对控制系统的要求,从实现企业综合自动化目标出发,设计了一套适合我国国情的分布式污水处理控制系统,详细阐述该控制系统的总体设计方案以及主要环节的具体控制方案,从选型、整体结构、功能、软硬件设计到实施的全过程。 反应池溶解氧控制是污水处理厂最为关键的环节,对污水处理效果和节能降耗发挥着重要作用。针对污水处理溶解氧对象具有大时变、大滞后、强非线性和干扰量大等特点,难以建立精确的数学模型,采用传统PID控制难以获得理想控制效果。本文结合模糊控制和PID控制的优点,根据模糊推理离线生成的PID参数控制表,在线修改PID参数。利用VC开发优化控制软件,设计并实现了溶解氧模糊PID控制系统。仿真和实际运行表明该系统有效提高了系统的抗干扰能力和适应参数变化的能力,具有鲁棒性强、动态响应快及稳态精度高的优点。 本文设计的城市污水处理自动控制系统在自动化程度和安全可靠性上满足了现代污水处理的要求,减少了日常的运行管理工作,降低了污水处理的成本。该系统已经投入运行,并通过验收。该系统处理后的各项出水指标均达到GB18918-2002一级A排放标准,产生了良好的社会和经济效益,具有较大的推广价值。 【关键词】：污水处理 PLC 控制系统 溶解氧 模糊控制
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP273
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景9-13
• 1.1.1 国内外城市污水处理发展及研究现状9-11
• 1.1.2 国内外污水处理自动控制系统现状及问题11-12
• 1.1.3 污水处理控制系统发展趋势12-13
• 1.2 课题研究目的和意义13-14
• 1.3 课题来源及主要内容14-16
• 第二章 改良A~2/O污水处理工艺16-26
• 2.1 城市污水的来源与组成16
• 2.2 城市污水处理的一般方法16-18
• 2.3 城市污水处理的排放标准18-19
• 2.4 改良A~2/O工艺简介19-23
• 2.4.1 改良A~2/O工艺特点19-20
• 2.4.2 改良A~2/O工艺流程20-23
• 2.5 改良A~2/O工艺主要技术参数23-24
• 2.6 污水处理控制特征及难点分析24-26
• 第三章 城市污水处理控制系统设计及实现26-49
• 3.1 设计指导思想和原则26-27
• 3.2 控制系统方案设计27-31
• 3.2.1 控制系统的选型27
• 3.2.2 设备控制方式27-28
• 3.2.3 控制系统的结构28-31
• 3.3 监控系统设计31-37
• 3.3.1 WINCC概述31-33
• 3.3.2 监控系统的组态33-37
• 3.4 PLC现场控制站的设计37-40
• 3.4.1 S7-300系列PLC的技术指标37-38
• 3.4.2 现场控制站的具体配置38-40
• 3.5 控制方案的实施40-48
• 3.5.1 粗格栅控制系统40-42
• 3.5.2 进水泵控制系统42-43
• 3.5.3 细格栅控制系统43-44
• 3.5.4 旋流沉砂控制系统44-45
• 3.5.5 改良A~2/O反应池控制系统45-46
• 3.5.6 污泥泵房控制系统46-47
• 3.5.7 二沉池控制系统47
• 3.5.8 污泥脱水控制系统47-48
• 3.6 投运结果48-49
• 第四章 模糊PID在溶解氧控制中的研究49-63
• 4.1 控制算法原理50-52
• 4.1.1 PID控制50-51
• 4.1.2 模糊控制51-52
• 4.1.3 模糊自适应PID控制52
• 4.2 模糊自适应PID控制器设计52-57
• 4.2.1 模糊自适应PID控制器的结构52-53
• 4.2.2 PID控制器设计53
• 4.2.3 模糊控制器的设计53-56
• 4.2.4 模糊PID控制算法56-57
• 4.3 仿真研究57-59
• 4.4 控制算法实现59-61
• 4.4.1 PLC组态软件编程59-60
• 4.4.2 VC开发控制软件60-61
• 4.5 系统投运结果61-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-70
• 学位论文评闽及答辩情况表70

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