污水處理過程中pH值專家控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、pH值對(duì)溶液的物理、化學(xué)性質(zhì)都有很大影響，在污水處理過程中，大都要對(duì)水的pH值進(jìn)行檢測(cè)與控制，其控制質(zhì)量的好壞直接影響污水處理的合格程度，因此在污水處理過程中占有舉足輕重的地位。然而pH中和反應(yīng)是一種典型的復(fù)雜過程，不但存在嚴(yán)重的非線性，而且受化學(xué)成分、溫度變化，以及工作地點(diǎn)變化的影響，實(shí)際上構(gòu)成一高維多變量的復(fù)雜反應(yīng)過程。采用常規(guī)的控制技術(shù)如PID控制對(duì)pH值進(jìn)行精密控制難以取得理想效果，故成為工業(yè)自動(dòng)化中較薄弱的環(huán)節(jié)之一，假如采用了

2、自動(dòng)化水平很高的控制系統(tǒng)和先進(jìn)的控制技術(shù)，將直接影響到水處理效率和質(zhì)量的高低，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益是十分可觀的。因此，該課題的研究具有較高的理論與應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)pH過程控制已廣泛應(yīng)用于化工、輕工以及其他環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，因此也具有一定的推廣價(jià)值。 本論文以山東某紙廠實(shí)際的污水處理系統(tǒng)為背景，就造紙污水處理過程中污水pH值的控制算法和自動(dòng)化控制系統(tǒng)展開理論和應(yīng)用技術(shù)研究，主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)包括以下四個(gè)方面： 1)污水pH值

3、PID串級(jí)控制。詳細(xì)分析pH值調(diào)節(jié)工藝，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝實(shí)際情況，對(duì)調(diào)制池酸堿液的投加進(jìn)行流量PID控制，但是酸堿液的濃度會(huì)對(duì)調(diào)制池出口的pH值產(chǎn)生較大影響，針對(duì)這個(gè)問題，文章提出了以該pH值PID控制回路為主環(huán)，以酸堿液的流量PID控制回路為副環(huán)的串級(jí)控制回路，通過對(duì)該回路的特點(diǎn)以及性能的分析，得出它能有效的抑制濃度二次干擾的影響以及大部分地克服了pH值調(diào)節(jié)過程的容積滯后和純延遲。 2)污水pH值PID專家切換控制。經(jīng)過進(jìn)一步分

4、析發(fā)現(xiàn)，在pH值控制過程中，入水pH值的波動(dòng)、酸堿液流量的波動(dòng)、以及由于工藝、設(shè)備、操作工況改變、設(shè)定改變而帶來的波動(dòng)等都將作為一次干擾對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生極大影響。而且污水處理pH值控制難于建立精確的數(shù)學(xué)模型，對(duì)它的調(diào)節(jié)很多是基于現(xiàn)場(chǎng)操作人員的經(jīng)驗(yàn)，整個(gè)pH值控制回路的有效運(yùn)作是建立在與溫度、流量等多個(gè)回路之間相互作用、相互協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)之上。針對(duì)以上問題，文章提出了專家控制系統(tǒng)結(jié)合串級(jí)控制回路的新思路。在pH值最佳范圍內(nèi)采用串級(jí)控制回路，一旦pH

5、值超出這個(gè)范圍，便采用專家控制系統(tǒng)進(jìn)行快速調(diào)節(jié)。專家控制器著重消除串級(jí)控制回路一次干擾的影響以及處理一些意外情況，其根本目的就是要讓控制回路盡可能擺脫這些因素對(duì)控制品質(zhì)的影響，使控制效果得以優(yōu)化。 3)數(shù)學(xué)模型的建立及仿真分析。建立該pH值調(diào)節(jié)過程的數(shù)學(xué)模型，并在MATLAB下進(jìn)行仿真。將pH值調(diào)節(jié)系統(tǒng)在PID控制回路，基于PID的串級(jí)控制回路，專家控制系統(tǒng)結(jié)合基于PID的串級(jí)控制回路下的仿真曲線進(jìn)行對(duì)比，其結(jié)果充分證明了專家