【摘要】：廢水處理過(guò)程具有隨機(jī)性、大時(shí)滯性、強(qiáng)耦合性等特點(diǎn),是一個(gè)典型的非線性動(dòng)態(tài)生化反應(yīng)過(guò)程,優(yōu)化控制對(duì)于提高工藝的處理效率和降低處理過(guò)程的能耗與物耗具有重要意義。本文以間歇性曝氣序批式活性污泥處理工藝為基礎(chǔ),研究基于溶解氧的控制模型,建立一體化生物反應(yīng)器的廢水處理智能控制系統(tǒng),提高了廢水處理效率和效果,同時(shí)達(dá)到節(jié)能降耗的目的,實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化控制。本文研究的主要內(nèi)容包括:(1)通過(guò)相關(guān)文獻(xiàn)的閱讀和對(duì)廢水處理機(jī)理的了解,針對(duì)廢水處理工藝的特點(diǎn)和過(guò)程控制的難點(diǎn),分析廢水處理控制系統(tǒng)的研究情況,歸納總結(jié)了控制系統(tǒng)的廢水處理工藝特點(diǎn)和功能需求,提出了以一體化生物反應(yīng)器為控制對(duì)象的智能控制系統(tǒng)。(2)控制系統(tǒng)以模塊化設(shè)計(jì)的思路并融合了嵌入式技術(shù),主要包括采集從站、控制從站和監(jiān)控主站三部分。通過(guò)CAN總線連接起各個(gè)模塊,并搭建成完整的控制系統(tǒng),同時(shí)系統(tǒng)可靈活增減檢測(cè)參數(shù),結(jié)合不同的廢水處理控制策略,實(shí)現(xiàn)廢水處理的優(yōu)化控制,提高系統(tǒng)的智能性和通用性。(3)在系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中,采集從站和控制從站均采用基于ARM架構(gòu)的STM32微處理器,滿(mǎn)足系統(tǒng)采集和控制的要求,設(shè)計(jì)了水質(zhì)參數(shù)檢測(cè)電路、模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路、繼電器控制電路和CAN通信電路等,實(shí)現(xiàn)了溫度、pH、DO、ORP等參數(shù)的在線檢測(cè);泵、閥、電機(jī)的實(shí)時(shí)控制。系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)主要包括采集從站軟件設(shè)計(jì)、控制從站軟件設(shè)計(jì)和基于WinCE6.0的監(jiān)控主站軟件設(shè)計(jì)。(4)設(shè)計(jì)了基于溶解氧的自適應(yīng)模糊控制器,通過(guò)Simulink仿真驗(yàn)證了模糊控制技術(shù)在廢水處理優(yōu)化控制中的可行性,對(duì)擾動(dòng)和參數(shù)變化的適應(yīng)性能力強(qiáng),具有良好的控制品質(zhì),實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的基本設(shè)計(jì)目標(biāo)。最后對(duì)本文做的工作進(jìn)行了歸納和總結(jié),并對(duì)廢水處理控制系統(tǒng)的研究和發(fā)展進(jìn)行了展望。
[Abstract]:Wastewater treatment process has the characteristics of randomness, large time delay, strong coupling and so on. It is a typical nonlinear dynamic biochemical reaction process. Optimal control is of great significance to improve the treatment efficiency and reduce the energy consumption and material consumption of the treatment process. In this paper, based on the batch activated sludge treatment process of intermittent aeration sequence, the control model based on dissolved oxygen is studied, and the intelligent control system of wastewater treatment based on integrated biological reactor is established, which improves the efficiency and effect of wastewater treatment, and achieves the purpose of energy saving and consumption reduction, and realizes the optimal control. The main contents of this paper are as follows: (1) through reading the relevant literature and understanding the mechanism of wastewater treatment, according to the characteristics of wastewater treatment process and the difficulties of process control, the research situation of wastewater treatment control system is analyzed, and the characteristics and functional requirements of wastewater treatment process of the control system are summarized. An intelligent control system with integrated biological reactor as the control object is proposed. (2) the control system is designed by modularization and integrates embedded technology, which mainly includes three parts: acquisition slave station, control slave station and monitoring master station. Each module is connected through CAN bus, and a complete control system is built. At the same time, the system can flexibly increase and decrease the detection parameters, combine different wastewater treatment control strategies, realize the optimal control of wastewater treatment, and improve the intelligence and versatility of the system. (3) in the hardware design of the system, both the acquisition slave station and the control slave station adopt STM32 microprocessor based on ARM architecture to meet the requirements of system acquisition and control. The water quality parameter detection circuit, analog-to-digital and digital-to-analog conversion circuit, relay control circuit and CAN communication circuit are designed to realize the on-line detection of temperature, pH,DO,ORP and other parameters. Real-time control of pump, valve and motor. The software design of the system mainly includes the software design of acquisition and slave station, the software design of control slave station and the software design of monitoring master station based on WinCE6.0. (4) the adaptive fuzzy controller based on dissolved oxygen is designed. The feasibility of fuzzy control technology in optimal control of wastewater treatment is verified by Simulink simulation. The adaptability to disturbance and parameter change is strong, and the control quality is good. The basic design goal of the control system is realized. Finally, the work done in this paper is summarized and summarized, and the research and development of wastewater treatment control system are prospected.
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：X703;TP273.5

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本文編號(hào)：2498909