組合式生物—生態(tài)協(xié)同污水處理自動控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、針對小城鎮(zhèn)污水廠由于技術(shù)、經(jīng)濟發(fā)展滯后等導(dǎo)致自動控制技術(shù)水平低、運行管理費用高、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控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，編程實現(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

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，在出水達標(biāo)的前提下，使生物單元的曝氣能耗最小；②采用水位計和流量計聯(lián)合控制預(yù)處理池潛污泵的啟停和運行臺數(shù)，確定了潛污泵運行控制策略，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)機轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)對鼓風(fēng)機曝氣量的控制，以降低生物單元的曝氣能耗。
　　2）針對生物單元（單級）與生態(tài)單元串聯(lián)運行工況，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進行編程計算，得到生物單元在各季節(jié)下的最少曝氣時間和最佳DO值。并以澄溪鎮(zhèn)污水廠春季某天為例，對最優(yōu)化方程進行求解，得出：當(dāng)DO=4.58mg/L，t1=2

4、.3h時，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，運行一臺提升泵，流量小于120 m3/h時不啟動提升泵；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時運行一臺提升泵，流量大于等于120 m3/h時啟動第二臺提升泵；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時運行一臺提升泵，流量大于等于60 m3/h時運行兩臺提升泵；當(dāng)水位在最高水位（-2.8m）以上時，運行兩臺泵，并發(fā)出報警信號；當(dāng)水位下降至停泵水位（-6.2m）時，立即停泵，并發(fā)出報警信號。并利用AB PLC struct text進行編程，實現(xiàn)了提升泵的自動控制流程。
　　4）提出了生物池運行工況調(diào)節(jié)流程和各運行工況下的控制流程，并利用 AB PLC stru

6、ct text進行了編程；針對生物池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控制的試驗研究，結(jié)果表明：在保證出水達標(biāo)的前提下，工頻運行方式下每周期平均能耗1.13kWh；手動變頻控制每周期平均能耗