組合式生物—生態(tài)協(xié)同污水處理自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、針對(duì)小城鎮(zhèn)污水廠由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展滯后等導(dǎo)致自動(dòng)控制技術(shù)水平低、運(yùn)行管理費(fèi)用高、出水水質(zhì)不穩(wěn)定等問題，以重慶墊江縣澄溪鎮(zhèn)組合式生物-生態(tài)協(xié)同污水處理廠為研究對(duì)象，通過分析生物-生態(tài)協(xié)同污水處理過程的節(jié)能降耗途徑，從生物-生態(tài)協(xié)同優(yōu)化、提升泵控制、鼓風(fēng)機(jī)曝氣控制等幾方面，提出了其基于節(jié)能降耗的過程控制策略；給出了該污水廠自動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，編程實(shí)現(xiàn)了主要工藝環(huán)節(jié)的控制功能，給出了關(guān)鍵程序代碼；構(gòu)建了生物-生態(tài)協(xié)同污水處理智能控制試驗(yàn)

2、系統(tǒng)，以考查智能控制的節(jié)能效果。
　　主要研究結(jié)果及結(jié)論如下：
　　1）分析了污水廠節(jié)能降耗途徑，針對(duì)澄溪鎮(zhèn)組合式生物-生態(tài)協(xié)同污水處理工藝，提出了其基于節(jié)能降耗的過程控制策略：①最大限度地發(fā)揮生態(tài)單元的處理效能，以降低生物單元的處理負(fù)荷，并在此基礎(chǔ)上，利用最優(yōu)化理論，在出水達(dá)標(biāo)的前提下，使生物單元的曝氣能耗最??；②采用水位計(jì)和流量計(jì)聯(lián)合控制預(yù)處理池潛污泵的啟停和運(yùn)行臺(tái)數(shù)，確定了潛污泵運(yùn)行控制策略，以減小潛污泵反復(fù)啟停造成的

3、能耗；③采用自適應(yīng)模糊 PID控制系統(tǒng)控制鼓風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)對(duì)鼓風(fēng)機(jī)曝氣量的控制，以降低生物單元的曝氣能耗。
　　2）針對(duì)生物單元（單級(jí)）與生態(tài)單元串聯(lián)運(yùn)行工況，以生物單元允許出水濃度為約束條件，DO為控制變量，曝氣能耗最小為目標(biāo)函數(shù)建立了最優(yōu)化方程，采用 Matlab2010a進(jìn)行編程計(jì)算，得到生物單元在各季節(jié)下的最少曝氣時(shí)間和最佳DO值。并以澄溪鎮(zhèn)污水廠春季某天為例，對(duì)最優(yōu)化方程進(jìn)行求解，得出：當(dāng)DO=4.58mg/L，t1=2

4、.3h時(shí)，曝氣能耗取得最小值31.7 kWh。
　　3）提出了預(yù)處理池提升泵基于節(jié)能降耗控制策略的控制流程：當(dāng)水位在停泵保護(hù)水位與第一啟泵水位之間（-6.2m~-5.1m）、流量大于等于120 m3/h時(shí)，運(yùn)行一臺(tái)提升泵，流量小于120 m3/h時(shí)不啟動(dòng)提升泵；當(dāng)水位在第一啟泵水位與第二啟泵水位之間（-5.1m~-3.8m）、流量小于120 m3/h時(shí)運(yùn)行一臺(tái)提升泵，流量大于等于120 m3/h時(shí)啟動(dòng)第二臺(tái)提升泵；當(dāng)水位在第二啟泵

5、水位與最高水位之間（-3.8m~-2.8m）、流量小于60 m3/h時(shí)運(yùn)行一臺(tái)提升泵，流量大于等于60 m3/h時(shí)運(yùn)行兩臺(tái)提升泵；當(dāng)水位在最高水位（-2.8m）以上時(shí)，運(yùn)行兩臺(tái)泵，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)水位下降至停泵水位（-6.2m）時(shí)，立即停泵，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。并利用AB PLC struct text進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了提升泵的自動(dòng)控制流程。
　　4）提出了生物池運(yùn)行工況調(diào)節(jié)流程和各運(yùn)行工況下的控制流程，并利用 AB PLC stru

6、ct text進(jìn)行了編程；針對(duì)生物池DO控制，構(gòu)建了自適應(yīng)模糊PID控制系統(tǒng)，確定了模糊控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，給出了ΔKI、ΔKP、ΔKD的模糊控制規(guī)則表，并用查表法編程實(shí)現(xiàn)了溶解氧的模糊控制，使生物池中的DO濃度維持在最佳值。
　　5）為考查智能控制的節(jié)能效果，開展了生物-生態(tài)協(xié)同污水處理生物段DO自適應(yīng)模糊 PID控制的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：在保證出水達(dá)標(biāo)的前提下，工頻運(yùn)行方式下每周期平均能耗1.13kWh；手動(dòng)變頻控制每周期平均能耗