污水处理过程自动控制系统的设计与实现

【摘要】：城市污水处理系统对解决水资源缺乏,促进社会可持续发展有着十分重要的意义。目前城市污水处理厂存在运行成本高,经济效益差,控制系统落后等问题。提高污水处理厂自动控制的程度和引入先进控制技术,是降低运行成本、提高生产运行效率的关键。 本文以杭州七格污水处理厂三期工程的自动控制系统作为研究背景。根据污水处理的工艺过程,进行了污水处理过程自动控制系统方案的设计,整个自动控制系统由可编程逻辑控制器PLC、监控上位机、各种现场检测仪表、实时传感器以及各种形式的执行机构所组成。利用PLC强大的实时数据采集以及控制功能,借助于工业以太网和现场总线技术实现数据的通讯,并利用组态软件进行图形化方式的监控,实现分散式控制、集中化管理,部门间信息共享,不断提高自动化水平,优化工艺控制过程,实现工作强度的降低、污水处理效率的提高。在实现污水厂自动控制系统的基础上,针对污水处理工艺中的鼓风曝气环节进行了控制研究。通过对活性污泥水处理系统进行分析,给出了溶解氧浓度DO、活性污泥微生物与底物等污水参数的关系。在对活性污泥水处理系统了解后,选用溶解氧浓度DO作为控制对象,采用了模糊控制为主要控制策略的智能控制系统,并进行了仿真实验。 本文最后介绍了以上述智能控制系统为基础的七格鼓风曝气控制系统的设计过程、功能实现以及系统的调试,并对系统投入使用后的运行数据进行了分析。现场应用效果表明该系统能够克服多种扰动,实现溶解氧的稳定控制,降低鼓风曝气量,达到了节能减排的目标。 【关键词】：污水处理 自动控制 溶解氧DO 模糊控制 鼓风曝气
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题的背景与意义9
• 1.2 活性污泥法污水处理9-11
• 1.3 污水处理自动控制的现状11-16
• 1.3.1 污水处理控制的现状11-13
• 1.3.2 污水处理过程实时控制技术13-14
• 1.3.3 污水处理控制策略14-16
• 1.4 课题的来源和主要研究内容16-18
• 第2章 污水处理厂自控系统的设计和实施18-39
• 2.1 系统概述18-19
• 2.2 控制系统19-31
• 2.2.1 控制系统方案19
• 2.2.2 系统配置19-21
• 2.2.3 工艺过程的自动控制21-31
• 2.3 上位机监控系统31-38
• 2.3.1 上位机系统配置31
• 2.3.2 上位机系统功能31-32
• 2.3.3 上位机监控画面32-38
• 2.4 本章小结38-39
• 第3章 活性污泥法水处理系统的分析39-44
• 3.1 活性污泥法水处理系统39-40
• 3.2 活性污泥法主要参数40
• 3.3 活性污泥反应机理40-42
• 3.4 活性污泥数学模型42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 鼓风曝气系统智能控制44-55
• 4.1 曝气系统的特点44
• 4.2 被控变量的确立及特性分析44-45
• 4.3 鼓风曝气智能控制的研究45-54
• 4.3.1 模糊控制45-46
• 4.3.2 DO的模糊控制方案46-53
• 4.3.3 模糊控制+积分环节53-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第5章 鼓风曝气系统的实践应用55-67
• 5.1 鼓风曝气系统的概述55-57
• 5.1.1 系统配置55
• 5.1.2 系统控制构成55-56
• 5.1.3 系统数据链路架构56-57
• 5.2 系统调试以及数据分析57-66
• 5.2.1 上位机监控系统57-60
• 5.2.2 下位机控制系统60-61
• 5.2.3 智能计算模块61-64
• 5.2.4 系统调试过程64
• 5.2.5 数据分析64-66
• 5.3 本章小结66-67
• 第6章 总结与展望67-69
• 6.1 总结67-68
• 6.2 展望68-69
• 参考文献69-73
• 致谢73

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