污水处理CAST过程自动控制系统的研究

【摘要】： 淡水资源的短缺和人们环保意识的逐步提高,使得污水处理的重要性日益突出。目前最常用的污水处理途径是活性污泥法。它是一种水体自净的人工强化方法,具有机理复杂、非线性、时变性大的特点。为了更好的提高活性污泥法污水处理效果,我们首先要了解其机理;其次是建立先进的污水处理厂实时自动监控系统。 目前对活性污泥法CAST工艺的机理尚在研究之中,没有可用的动力学数学模型;同时,也没有能直接反映反应过程的水质参数的传感器。所以传统的控制方法并不能应用于这一场合。针对与这一问题,本文提出了应用智能控制方法中的模糊控制方法对活性污泥法CAST工艺处理污水的过程进行控制,以提高污水处理效率,降低能耗,防止出现污泥膨胀。 本文的主要研究工作和贡献如下: 1.分析进行污水处理的必要性和我国城市污水处理的现状,结合国外在污水处理方面的发展情况,指出我国污水处理的发展趋势。 2.对污水处理控制策略的发展进行详尽综述。 3介绍了活性污泥法污水处理的原理和过程,对其典型工艺SBR-CAST进行详述;并阐述污水处理厂污水处理工艺的选择标准。 4.针对活性污泥法CAST工艺溶解氧控制中存在的大惯性、长滞后和一定不确定性的问题,采取模糊控制策略。在简单模糊控制器的基础上,通过对当前状况的测量,修改量化曲线和反量化曲线从而调整离散化模糊量化和反模糊量化的过程,使新的模糊控制器能够在较小的误差范围内也能够自动调节,最终实现溶解氧的较高精度控制。 5.以作者参与的一个项目为例,详细的介绍了如何基于工业以太网和PLC实现污水处理厂的全厂实时自动监控系统;同时,对污水处理厂的重要环节-污水泵站,建立以泵组轮值为优化目标的思想,并介绍了该思想基于PLC的软件实现。 系统实际运行表明整个控制满足CAST工艺污水处理生产过程的工艺要求和控制要求。 【关键词】：污水处理 CAST工艺 自动控制 PLC 模糊控制
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TP273.5
【目录】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 污水处理厂自动化控制的意义7-8
• 1.2 国内外污水处理厂自动控制技术研究现状8-9
• 1.3 污水处理过程的控制策略9-12
• 1.3.1 污水处理过程的特点9-10
• 1.3.2 常规控制策略10-11
• 1.3.3 智能控制策略11-12
• 1.4 课题的来源12-14
• 1.4.1 控制系统的设计要求12-13
• 1.4.2 控制系统设计的基本思路13-14
• 1.5 本课题研究的目标和本文研究的内容14-15
• 第二章 SBR-CAST工艺介绍15-24
• 2.1 SBR污水处理工艺简介15-18
• 2.1.1 SBR 工艺的基本流程15-16
• 2.1.2 SBR 污水处理的工艺优点16-17
• 2.1.3 SBR法的净化原理17-18
• 2.2 CAST工艺18-23
• 2.2.1 CAST工艺脱氮系统及基本原理18-21
• 2.2.2 CAST工艺除磷系统及基本原理21-22
• 2.2.3 CAST工艺脱氮除磷系统及基本原理22-23
• 2.3 污水处理厂污水处理工艺选择23-24
• 第三章 CAST反应池模糊控制器设计和仿真24-43
• 3.1 模糊控制器被控制参数的选择24-25
• 3.2 CAST反应池的控制特点25-26
• 3.3 CAST反应池模糊控制器设计26-36
• 3.3.1 设计思想26-27
• 3.3.2 确定模糊控制器的结构27-29
• 3.3.3 建立模糊控制规则29-30
• 3.3.4 确定模糊变量的赋值表30-31
• 3.3.5 建立模糊控制表31-36
• 3.4 CAST反应池模糊控制器的仿真试验36-43
• 第四章 建德市污水处理厂CAST处理自动控制系统43-56
• 4.1 建德市污水处理厂CAST工艺43-44
• 4.2 建德市污水处理厂控制系统集成44-53
• 4.2.1 控制系统结构44-46
• 4.2.2 PLC各分控站设计46-53
• 1. 污水提升泵房分控站设计47-50
• 2. CAST反应池分控站设计50-52
• 3. 脱水机房分控站设计52-53
• 4.3 模糊控制实现53
• 4.4 监控系统设计53-56
• 4.4.1 监控系统的硬件组成53
• 4.4.2 监控系统的通信方式53
• 4.4.3 监控系统的软件设计53-56
• 第五章 总结与展望56-57
• 参考文献57-61
• 附录61-70
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研情况70-71
• 致谢71

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