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基于PLC的污水处理厂生物池精确曝气量控制研究

作　者: 孙云辉
导　师: 匡永江；肖威
学　校: 机械科学研究总院
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 污水处理厂 生物池 精确曝气量控制 PLC
分类号: X703
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


污水处理厂生物池曝气系统的控制水平不仅关系到污水厂的出水水质,还对水厂的能耗有重大影响。因为生物池曝气系统具有大滞后、非线性、随机性和多变量的特点,国内大部分污水处理厂采用的手动或简单PID控制方式难以保证出水水质稳定,且过量的曝气造成能源的浪费。目前虽然市场上有成熟的精确曝气系统,但技术都掌握在少数厂家手中,成套出售,价格昂贵,不利于普及。本文利用污水厂现有的生物池经过改造建立了一个精确曝气量控制系统。首先分析了该生物池的工艺特点和原有控制水平,找到影响曝气系统控制效果的主要干扰因素——进水量的波动和滞后时间；然后针对主要干扰因素通过实验的方法加以抑制取得良好的控制效果；最后,通过理论分析和推导,建立了数学模型和自动控制程序,实现生物池的精确曝气量控制。该系统完全使用PLC作为控制器,控制效果明显,结构简单可靠,性价比高,具有广泛的应用前景。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-11
第一章 引言  11-20
  1.1 中国城镇污水处理发展历程与趋势  11
  1.2 活性污泥法污水处理机理  11-12
  1.3 生物池曝气的理论基础  12-13
    1.3.1 氧气传递理论  12-13
  1.4 生物池曝气控制的必要性及研究现状  13-18
    1.4.1 生物池曝气控制的必要性与难点  13-14
    1.4.2 生物池曝气控制方法的研究现状  14-18
  1.5 污水处理数学模型简介及应用现状  18-19
  1.6 论文主要研究内容  19-20
第二章 精确曝气量控制策略分析  20-32
  2.1 污水处理厂生物池工艺与控制系统简介  20-23
    2.1.1 生物池工艺介绍  20
    2.1.2 控制系统配置  20-21
    2.1.3 主要仪表与设备介绍  21-23
  2.2 生物池原有曝气控制水平与效果  23-24
    2.2.1 生物池原有曝气控制水平  23
    2.2.2 生物池原有曝气控制效果与分析  23-24
    2.2.3 影响生物池曝气控制效果的主要因素  24
  2.3 生物池精确曝气量控制实验探索与结果  24-29
    2.3.1 第一阶段实验探索与结果  24-26
    2.3.2 第二阶段实验探索与结果  26-29
  2.4 生物池精确曝气量控制系统的结构与分析  29-32
    2.4.1 控制系统原理图  29-31
    2.4.2 空气流量计算模型的功能  31
    2.4.3 滞后时间计算模型的功能、  31
    2.4.4 流量控制回路的功能  31-32
第三章 污水处理模型的建立与评价研究  32-41
  3.1 空气流量计算模型的建立与评价  32-35
    3.1.1 工程常用公式  32-33
    3.1.2 公式的实际简化  33-35
  3.2 滞后时间模型的建立与评价  35-39
    3.2.1 模型的建立  35-36
    3.2.2 模型的评价  36-39
  3.3 曝气流量控制回路的结构  39-41
第四章 精确曝气量控制的PLC实现方法  41-52
  4.1 PLC主要运算指令简介  41-43
    4.1.1 PID指令简介  41-43
    4.1.2 公式运算指令(CPT)简介  43
  4.2 曝气流量控制回路的PLC实现  43-46
    4.2.1 程序流程图  43-44
    4.2.2 PLC主要程序及说明  44-46
  4.3 空气流量计算模型的PLC实现  46-49
    4.3.1 模型计算流程图  46
    4.3.2 模型计算的PLC主要程序及说明  46-49
  4.4 滞后时间模型的PLC实现  49-50
    4.4.1 模型计算流程图  49
    4.4.2 模型计算的PLC主要程序及说明  49-50
  4.5 精确曝气量控制系统的控制流程  50-52
第五章 实际应用与结论  52-57
  5.1 实验过程与数据分析  52-55
  5.2 结论与优点  55-56
  5.3 问题与改进  56-57
参考文献  57-60
致谢  60-61
附录  61-62
在学期间发表的学术论文和参加科研情况  62

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 废物处理与综合利用 > 一般性问题 > 废水的处理与利用
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