程进[1]2003年在《建立经济实用的给水处理厂投药系统》文中进行了进一步梳理本文在分析研究国内外有关给水处理厂的投药系统的现状的基础上，结合我国的实际情况，提出了以数学模型为核心的给水处理厂的重力投药方式，成功的解决了长期困惑给水处理厂的投药系统运行不可靠的难题，系统建设既经济又可靠，适合于大、中、小型给水处理厂，具有较强的应用空间。 本文通过对影响加药的诸多因素进行分析，对那些连续变化的且很难找出它与投假量的函数关系的因素(例如，温度)，提出利用数学上的微分原理观点，将这些变量划成若干个小的区间，当这些变量在一个较小的区间上变化时，对加药量的影响很小，我们可以近似认为这些变量趋向某一定值。同时对那些常年在一个很小范围内变化，在个别较短时间段内，变化幅度较大的影响加药量的因素(例如，碱度、pH值)，我们可以将这些因素在小范围内变化时，作为常量处理，当这些变量在很短时间段内(这些变量常年稳定)有较大的变化时，我们可以加入试剂，调整这些因素值的大小，使它们处于正常的范围内，这样也可以将它们作为常量处理。通过这些处理方法，我们将影响加药量的诸多因素变成常量，只剩下浊度一个变量，我们就不难找出它与投药量之间的关系。 本文通过对混凝剂计几种量方式的研究，尝试性的利用流体力学(伯努利方程)和化学(溶液浓度稀释)的原理，制作一个定量投加装置，对混凝剂加量进行计量，该装置结构简单，但是安全投靠，投资和运行费用低，具有提广价值，这种计量方式已经申请专利。 有了投药的数学模型，就可以计算任何一种原水状态下的加药量，有了计量装置就知道向絮凝池投加混凝剂量，从而使得混凝过程朝着预期的目标进行，保证了水质的安全。这种以数学模型为核心的重力投药系统，在成都市自来水总公司二厂投入运行以来，取得了良好的经济和社会效益。
袁本松[2]2003年在《给水处理厂药液自动配投系统应用研究》文中研究指明本文在分析研究国内外有关给水处理厂的混凝剂药液配投系统的基础上，结合我国的实际情况，提出了以重力投加为核心的给水处理厂混凝剂药液自动配投系统，成功地解决了长期困扰给水处理厂投药系统运行不稳定的难题。该配投系统经济可靠，适用于大、中、小型给水处理厂、污水处理厂及其它类似场所(如化工厂)，具有较强的应用前景。 给水处理厂混凝剂投药系统一般由完成需要浓度药液配兑的配液子系统和将已配制药液按需要的量投送到投加点的投加子系统组成。通过配液子系统在生产实践中的应用研究，针对药液自动配兑过程存在的混凝剂原液计量问题制作专用计量装置取代普遍采用的电磁流量计，该装置结构简单、易于实现自动控制，采用这种方式实现自动配液减少了系统采用的仪器仪表数量。通过对投加子系统的应用研究，针对目前在水厂普遍使用的投加计量泵、电磁流量计技术要求和维护维修成本高等问题，运用流体力学(伯努利方程)的原理制作定量投液装置对药液加量进行投加计量；该装置易于控制，维护维修简单、成本低廉，功能上能取代系统中使用的计量泵和电磁流量计。采用新技术的自动配液子系统和自动投加子系统在生产中应用，使得水厂药液配投系统投资和运行费用大幅降低，这两种计量方式已经申请专利。 在实践中通过应用现代自动化技术将数据的采集、药液投加量的计算、药液的配兑及投加有机地结合在一起：使人工操作比较复杂的药液配投系统变成一套完整的设备，只用输入需要的药液投加量就能自动实现投加。这里研究的药液自动配投系统没有涉及混凝的机理等工艺方面的问题，只是完成工艺系统确定的混凝剂药量的投加。通过对采用透光率脉动、流动电位、数学模型等方法确定混凝剂投加量建立的自动配投系统的研究表明本文提出的自动配投系统能满足工艺的要求：同样该系统也适用于给水处理厂其他药剂的投加，适用于污水处理厂及其他类似场合药剂的投加。 这种新型的药液自动配投系统在成都市自来水总公司二厂投入运行以来，取得了良好的经济和社会效益。
唐德翠[3]2013年在《城市供水水处理系统的建模、控制与运行优化研究》文中指出城市供水水处理系统作为一个城市的生活基础设施，其供水质量关系到居民的身体健康，混凝沉淀和过滤作为水处理系统的关键工序，其中水的混凝效果及滤池工况既决定出水质量还影响制水成本。因此，对水处理系统建模，控制与运行优化进行深入研究,在保证供水质量安全的同时尽可能降低能耗是十分有意义的研究课题。在相关科研项目的支持和广东某水厂的协助配合下，对水处理系统的建模、控制与运行优化进行了四方面的研究，主要研究内容和取得成果如下：1．对混凝投药进行了建模研究，建立了叁种不同结构的数学模型。针对目前国内绝大部分水厂投药量由人工经验确定的不足，建立了一种简化适用的投药指数模型，提出了一种改进的差分进化算法，并用该算法来辨识指数模型中的参数；结合现有水厂的实际投药方法，建立了一种投药分段线性模型，该模型以源水浊度变化分区间，以源水浊度、源水流量为前馈量实现投药粗调，以待滤水浊度为反馈量实现投药细调；最后建立了一种性能较优的神经网络模型。各自的模型检验结果表明得到的叁种模型较为准确，可利用其计算结果指导现场操作人员投药，减少生产过程投药的盲目性，确保了待滤水浊度的稳定。2．对混凝沉淀过程的控制算法进行了分析，研究了几种控制算法并对其做了仿真分析。针对对象模型不易获取，提出了两种改进的PID算法：基于改进差分辨识的PID(MDE-PID)和基于迭代反馈的二自由度PID(IFT-PID)。MDE-PID算法中采用了一种根据个体适应值优劣来变异的改进策略，仿真结果表明该算法可以提高收敛速度和收敛精度。IFT-PID算法对迭代步长更新作了适当改进以确保获得解的准确性，仿真结果表明该算法辨识得到解比其它传统方法更优。针对对象受扰因素多和大滞后特性，提出了两种新的控制算法：基于Smith模型预估的双控制器控制和基于迭代反馈的内模控制(IFT-IMC)。Smith模型预估的双控制器方案将Smith的模型补偿优点和双回路的独立性控制优点结合起来，并对跟踪PI控制器进行非线性补偿。仿真结果表明此算法具有较好的自适应能力和稳定性，可实现对大滞后、干扰多的复杂系统的良好控制。IFT-IMC算法集合了内模控制鲁棒性强和IFT自适应强的优点，具有较好的自适应性和鲁棒性，控制性能优于IMC-PID和Smith-PID，可用于实现对此类难控系统的有效控制。3．对滤池水头损失和比沉积变化进行了实验研究，建立了滤池水头损失和比沉积两种数学模型。针对过滤过程中水头损失不易求取和比沉积无法获得的不足，建立了水头损失数学模型和比沉积数学模型。首先根据实验数据求取了不同滤层深度水头损失值，给出了水头损失随滤层深度变化的指数关系式以及一种新的水头损失与比沉积的定量关系式，求取了不同滤层深度比沉积。然后借助获得的关系和现有文献结果，给出了水头损失和比沉积随各种影响因素之间的关系式。最后借助获取的水头损失数据和比沉积数据，采用改进差分方法辨识各自模型参数，建立了水头损失模型和比沉积模型，各自的模型检验结果表明，求得的两种模型是准确的。借助两种模型可以从水头损失宏观角度和比沉积微观角度了解滤层堵塞情况，从而更好的设置过滤周期。4．建立了最优待滤水浊度数学模型，并对滤池过滤和反冲洗进行了运行优化实验研究。从总能耗角度出发，给出了能耗最低时的最优待滤水浊度具体表达式，采用回归辨识法获得了表达式中的未知参数，从而建立了最优待滤水浊度数学模型，证明了现有研究成果中定性提出的最优经济浊度概念的存在性。分析了课题水厂滤池的目前运行工况，提出了两种优化实验方案，并对滤池优化前后的水头损失做了对比分析，实验结果表明，本文提出的优化结论是合理的，实施该优化方案，可以比较明显地降低能耗，具有较好的经济效益和社会效益。最后在总结本文研究的基础上，对水处理系统中建模与控制技术的今后发展及联合优化运行方面进行了展望。
李玉仙[4]2007年在《给水处理工艺的系统集成与优化》文中提出随着水源水质污染的不断加剧和供水水质标准的进一步提高，对供水工艺的要求也逐渐提高。因此，在满足出水水质约束的条件下，水处理工艺的集成优化成为该领域研究的重要课题。水源水质的变化对给水处理工艺的选择提出了客观要求。本文以北方地区典型代表城市——天津市的地表水源为主要研究对象，对其给水处理工艺及技术开展了较为系统的研究。主要研究成果和结论如下：采用Kmeans聚类分析方法对天津市滦河水源和黄河水源水质进行水质分期，把滦河水源划分为3个水质期(低温低浊期、常温常浊期、高温高藻期)，黄河水源共划分为2个水质期(低污染期和高污染期)；并给出了各个水质期的日期界线、水质界线，以及主要的区分指标，为水厂处理工艺的优化调度提供依据。通过烧杯搅拌试验，确定了适合天津高藻水源的混凝沉淀单元最优运行控制参数：混合转速n=200转／min或Gt=11280～12000；一级反应转速n_1=80转／min；二级反应转速n_2=40转／min；投药量m=8mg／L，沉淀时间t=20min。考虑经济因素，因子重要性排序为：m＞G_2＞G＞t＞G_1。滤池级配优化的中试试验结果表明：煤砂双层滤池2中下部滤层的截污能力较大，水头增长速度较慢(3.5cm／h)；考虑出水水质和产水能力，煤砂双层滤池2为适合天津水源的较优级配。针对斜管沉淀池的布水不均匀性问题，首次提出了不均匀系数(k)的概念，并分析了不同结构参数对k的影响情况：当L／B大于4时，k急剧增加，且布水区的高度不宜小于1.3m。考虑水流对下滑絮团的影响，定性和定量分析了布水不均匀性对临界沉速u_0的影响：随着L／B的增加，u_0逐渐增大，当L／B大于6时(q=10m／h)，下滑絮团所受的合力(F_(合))下降为0；适宜的布水区高度h_1为1.2～1.6m。考虑絮体沉降，斜管管径越大，沉淀池平均临界沉速也越大，对絮凝效果的要求也就越高；从絮团下滑的角度考虑，不同表面负荷下存在斜管管径的最小要求：当q=15m／h时，min(d)=18mm；当q=30m／h时，min(d)=65mm。同时，一定管径下也对应有最大的表面负荷，当管径d=35mm时，最大表面负荷不能超过27m／h。针对划分的4个水质期(试验期间无滦河低温期)，建立了各水质期内给水处理工艺的神经网络(ANN)模型，精确预测常规工艺和深度处理系统的处理效率和出水水质。常规工艺ANN模型的浊度相关系数均大于0.85，COD_(Mn)的相关系数均大于0.89；黄河高污染期需要增加深度处理单元来提高出水水质，且COD_(Mn)的相关系数基本大于0.80。ANN模型预测的相关系数均远大于临界相关系数(R_(0.01))，说明了该模型的模拟精确性和预测稳定性。在原水水质变化的情况下根据所建立的ANN模型，利用遗传算法高效搜索功能确定了预设目标下(制水成本最低)的较优运行控制参数。结果表明，对于滦河高藻水源，优化参数结构下强化常规工艺出水COD_(Mn)≤3.0mg／L，出水浊度较非优化运行条件降低0.10～0.16NTU，制水成本降低0.017～0.049元／m~3；混凝剂HPAC(High-efficiency Poly-Aluminium Chloride)效果好于FeCl_3，较优预氧化剂为PPC(高锰酸盐复合药剂)、KMnO_4或O_3。对于有机物较高的黄河高污染期，选择工艺为“混凝-气浮-过滤-O_3-BAC”，且FeCl_3效果略好于HPAC，PPC预氧化措施较为经济。利用所建立的层次分析模型，从经济、管理因素和技术指标等多方面，确定了适合天津水源条件的较优组合工艺，为水处理系统的调度提供依据。对于天津滦河水源和黄河水源的低污染期，较优的常规或强化常规工艺排序为：“混凝(HPAC)-絮凝-气浮-过滤”＞“PPC预氧化-混凝(HPAC)-絮凝-气浮-过滤”＞“PAC预处理-混凝(FeCl_3)-絮凝-气浮-过滤”。在黄河高污染期或原水水质进一步恶化时，较优的深度处理工艺排序为：“混凝(FeCl_3)-絮凝-气浮-过滤-GAC”＞“PPC预氧化-混凝(FeCl_3)-絮凝-气浮-过滤-GAC”＞“混凝(FeCl_3)-絮凝-气浮-过滤-O_3-BAC”。从进一步提高饮用水安全性考虑，需要增加深度处理单元，且较优的处理工艺为“混凝-絮凝-气浮-过滤-O_3-BAC”。目前，该研究的优选工艺：“预处理-混合絮凝-气浮-过滤(-消毒)”已经在示范工程中投入运行，其部分运行控制参数和结构变量为本研究成果。
崔焕俞[5]2016年在《哈尔滨市某净水厂升级改造工程设计》文中认为随着哈尔滨市国民经济的迅速发展,水的匮乏已成为哈尔滨市实施可持续发展战略的制约因素。依据国民经济发展规划和水资源综合开发利用规划,科学合理利用现有水资源,使之满足社会的需要,是保证哈尔滨市社会、经济与环境可持续发展的重要条件。自2010年1月1日磨盘山净水厂全面运行以来,江南主城区已全部使用磨盘山水源,松花江供水设施基本处于备用状态,形成以磨盘山水库为单一水源的局面。随着新区的建设和城市的发展,哈尔滨市城区用水量将会有较大增长,现有磨盘山水库水源及地下水水源供水能力已不能满足发展用水需求。同时,现有供水设施还存在水源单一,供水安全可靠性差等问题,急需启动松花江水源供水工程设施建设。改造前水厂只有常规处理系统,且近年来处于“热备”状态,存在设备锈蚀、材料老旧等问题。通过对水厂现有净水设施改造并增加深度处理,使出水满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006),每日供水20万吨。通过对净水厂现有净水构筑物结构稳定性和工艺规划等方面的分析,在对各种处理工艺进行经济技术比较的基础上,确定本次工程内容包括改造常规净化系统、新建深度处理系统和排泥水处理系统。常规净化处理改造包括机械絮凝池增加进水渠道,絮凝池后增加继续混凝措施,以确保絮凝效果；将传统斜管沉淀池的材料更新,改为高效小间距斜管沉淀池；对滤池检查维修,更换滤料；根据改造后的工艺对加氯间、综合车间进行必要的维护、更新和补充。深度处理工艺采用臭氧氧化和活性炭滤池。排泥水处理系统包括排泥水调节池、贮泥池、浓缩设备间、脱水机间。具体工艺流程为：原水→预臭氧接触池→配水稳压井→竖式机械搅拌絮凝池→斜管沉淀池→气水反冲洗恒水位滤池→提升泵房→主臭氧接触池→活性炭滤池→送水高位水箱→送水泵房→市区配水。并经过设计、计算确定了各构筑物的主要设计参数,完成了工程设计。本次改造工程有效地提高了城市供水能力,保障了供水水质的安全性,产生了良好的社会效益和环境效益。
于东[6]2015年在《长治应急备用一水厂改建工程的工艺研究》文中提出长治市位于山西省东南部,辛安泉是城市的唯一供水水源。辛安泉水通过两条输水管道输送至第二水厂,管道输送能力为17.28万m3/d。水源一旦出现重大事件,长治市市区马上会无水可用,将会严重影响长治市人民群众正常生活和经济发展,进而影响到城市的长治久安。目前,第一水厂日供水规模7万m3,原为漳泽水库的配套水厂。但是,水库已停用多年,所以第一水厂也长期停产搁置,停用了近20年,设备严重老化,工艺落后,已经不能满足现有《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的要求。所以必须将第一水厂改造,在原址建设7.5万m3/d的水处理设施。第一水厂改建工程厂址选在现状一水厂院内,将原有设施拆除,形成改建工程的用地。新建建、构筑物包括综合净化间、清水池、送水泵房及变配电间、加药消毒间、排水池、排泥池、污泥浓缩脱水车间、综合楼等,总用地面积20067m2,总建筑面积14134.8m2。为了响应国家节能减排号的召,选择了污泥处理系统。本水厂经处理后的出水水质达到《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的要求。采用“气浮池+V型滤池”为主体的给水处理工艺以及“重力浓缩+离心脱水”为主体的污泥处理工艺。
李翠云[7]2010年在《基于PLC与模糊PID的混凝投药复合控制系统的研究》文中研究指明随着生产的发展和社会的进步,人们对自来水水质的要求越来越高。如何提高净水处理水平,保障供水质量,也就成了当前供水行业技术人员共同关注的热点问题。本文介绍了国内外自动加药控制技术的发展现状。通过对自动投加系统的检测环节、控制模式和控制策略进行分析,针对水处理工业中加药过程具有大时滞、非线性、难以建立精确数学模型等特点,提出了一种基于PLC(可编程逻辑控制器)的模糊PID控制实现方法,论述了模糊控制器的原理和结构,分析了PID控制和模糊控制的优缺点,考虑可以把它们相互结合,扬长避短,具体是采用模糊自整定PID控制。其目的是使控制器能够根据实际情况,调整K_P、K_I、K_D叁个参数,实现对混凝剂投加量在线调整的控制目标。使用MATLAB/Simulink软件,对控制系统进行了串级PID控制、串级模糊PID控制的控制性能仿真研究。仿真结果表明相对于串级PID控制,串级模糊PID控制可实现超调小、调节迅速,给定值抵抗一次扰动的能力强,使系统具有优良的控制精度和稳定性,从而改善了整个系统的动态品质。论文对自动投加系统进行了方案设计,系统由检测环节、控制单元、变频器和计量泵等构成。本课题的混凝剂自动投加系统属于复合控制系统。混凝效果通过加药后水的SCD值和沉淀池出水浊度反映出来,作为反馈信号送给PLC模糊控制器,组成串级控制系统,作为主要控制手段。为进一步提高原水流量大幅变化时的响应速度,加入流量比例前馈控制系统,使响应时间小于30 s,并作为辅助控制手段,以提高系统的稳定性。以上控制的输出分别作用于计量泵的转速和冲程,以控制投药量。将模糊控制与PLC相结合,克服了传统的调节器超调大的缺点,充分发挥PLC控制灵活、编程方便、适应性强的优点,实现了混凝剂科学合理在线投加,提高了系统的响应速度和稳定精度。
唐宇毅[8]2005年在《电厂含油污水处理的PLC控制系统设计》文中指出含油污水处理工艺是一个复杂的处理过程,在处理过程中由于受到原水浊度、PH值、配水流量、原水温度和其他水质污染等因素的影响,处理难度相当大,现时的含油污水处理系统普遍存在处理后的水质不稳定和处理成本高等问题,国内外含油污水处理采用的方法有物理法、化学法、物理化学法和生物法等,每种处理方法都有自己的特点,结合电厂含油污水的情况,本文主要采用化学法,具体来说是采用絮凝沉淀的方法,通过向废水中投加混凝剂,使细小的悬浮颗粒和带电胶体微粒聚集成较大颗粒而沉淀,使其与水分离,使含油污水得到净化,使处理后的废水各项指标达到排放标准。 配药和投药是絮凝沉淀工艺的关键,只有实现一定精度的控制才能保证工艺实施,本文采用PLC自动控制系统,实现工艺所需的控制算法和精度,有效地保证系统工艺参数的实现。 文章先简述国内外含油处理的情况,确定了本课题的研究内容和对象。重点探讨系统的投药自动化,包括系统的数学模型建立的过程,通过数据分析,采用图表和方程式建立系统排放指标(SS、CODcr、含油量),与各种因素(PAC用量、PH值、搅拌强度、时间)的关系,确定系统的最佳工作点;根据系统工艺特点以及控制要求,对控制系统设计方案进行了选择,确定以西门子PLC(S7-200 CPU222)为控制核心,V606IC10触摸屏作人机界面,通过对原水流量和PH计采样、分析,实现系统中的泵、风机、计量泵等控制;文中从功能上简要地介绍监控系统和给出了自动化原理构成图、PLC软件流程图及部分主要程序。在系统配药自动化方面精要的介绍配药系统的工作原理、软件控制流程和软件中的某些主要算法。最后从实际的运行情况分析本系统取得的成果和探讨进一步的工作思考。 佛山市发电厂含油污水采用PLC控制系统后,各项排放指标达到地方的一级排放标准,用药量有较大幅度的降低,达到预期的效果。
曹龙[9]2011年在《给水处理厂加药系统的控制研究》文中研究表明水是人类赖以生存的源泉,随着社会的发展,人们对水质的要求越来越高,这就对给水厂的水处理工艺提出了更高的要求。混凝加药是给水处理工艺最为重要的环节之一,加药量过少水质不达标,加药量过多也会影响混凝沉淀的效果,同时又会造成药剂的浪费,使水厂的运营成本增加。本文以给水处理工艺中的加药控制系统为研究背景。针对水厂中当原水的水质、水量等因素变化时,加药系统难以准确迅速的调整加药量保证混凝效果这一难题,进行了深入研究。通过调查发现水厂目前大部分的加药控制系统采用前馈一反馈的控制结构,当原水水质和水量发生变化时,利用前馈控制器来减小或消除干扰,利用反馈控制器来进行偏差的修正。而前馈控制器主要采用流量比例控制,即只根据流量的变化来控制加药量成比例的增加。水质变化产生的影响主要用反馈控制器来修正。但水质变化是影响加药量的重要因素,混凝反应又是个滞后的过程,利用反馈来修正水质的变化往往不够及时。因此本文利用最小二乘法对前馈控制器作了改进,加入了水质因素,使前馈加药量更为准确。目前水厂中反馈控制器主要采用传统的PID控制算法,当水质和水量稳定时,传统PID有比较良好的控制效果。但是当水质和水量变化时,导致干扰的加剧和混凝过程模型的变化,而传统PID控制器以一组不变的控制参数难以很好的应对这些变化,系统振荡加剧,对系统流动电流SCD设定值的跟踪效果不佳。针对以上问题,本文分别进行了内模-PID控制器和专家-PID控制器的设计,并与传统PID控制器进行了比较。仿真分析的结果表明,利用最小二乘法拟合出的前馈加药量与水厂烧杯试验得出的最佳加药量比较相近。当由水质和水量因素变化导致干扰的产生和混凝过程模型的变化时,内模-PID控制器和专家-PID控制器比传统的PID控制器有更好的跟踪性能,在抗稳定性、干扰能力和鲁棒性上都有所改善。
史靓, 颜一青[10]2014年在《给水处理厂混凝投药中无模型自适应控制系统的应用》文中进行了进一步梳理针对给水处理工艺中混凝投药过程这一难控对象,采用无模型自适应控制系统(MFA),以克服该过程的大惯性、大时滞、非线性和时变性等特点。该系统以沉淀池出口浊度为被控对象,混凝剂投加量为调节手段,与加药流量子回路构成串级控制系统,成功地解决了长期困扰净水行业的难题。通过试验表明,该系统较好地克服了原水流量的波动以及原水浊度的干扰,取得良好的控制效果。
参考文献：
[1]. 建立经济实用的给水处理厂投药系统[D]. 程进. 重庆大学. 2003
[2]. 给水处理厂药液自动配投系统应用研究[D]. 袁本松. 重庆大学. 2003
[3]. 城市供水水处理系统的建模、控制与运行优化研究[D]. 唐德翠. 华南理工大学. 2013
[4]. 给水处理工艺的系统集成与优化[D]. 李玉仙. 西安建筑科技大学. 2007
[5]. 哈尔滨市某净水厂升级改造工程设计[D]. 崔焕俞. 吉林大学. 2016
[6]. 长治应急备用一水厂改建工程的工艺研究[D]. 于东. 天津大学. 2015
[7]. 基于PLC与模糊PID的混凝投药复合控制系统的研究[D]. 李翠云. 山东农业大学. 2010
[8]. 电厂含油污水处理的PLC控制系统设计[D]. 唐宇毅. 广东工业大学. 2005
[9]. 给水处理厂加药系统的控制研究[D]. 曹龙. 东北大学. 2011
[10]. 给水处理厂混凝投药中无模型自适应控制系统的应用[C]. 史靓, 颜一青. 新形势下城镇水务及污泥技术发展论坛论文集. 2014