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污水处理厂节能控制策略的研究和工程应用

谭晶  
【摘要】: 传统的废水生物处理工艺由于采用简单而机械的运行模式,处理过程中能量的损耗和浪费(主要是电力)较为严重。随着自动控制理论和技术的进步,特别是二十世纪七十年代计算机技术的迅猛发展并应用于自控领域,基于生物方法的各种新型污水处理工艺(例如SBR工艺)逐渐取代了传统工艺。人们开始对污水处理系统中的生物代谢机理,反应模式作更深入的量化的研究,并利用更先进的自控技术和控制理念来改造系统,从而达到更节能,更高效的目的。 发达国家在污水的二级处理普及以后投入大量资金和科研力量加强污水处理设施的监测、运行和管理,逐步实现了计算机控制、报警、计算和瞬时记录。近年来更有学者把目光投向智能控制系统的研究上,包括模糊控制、神经网络控制、学习控制和专家控制等,并取得了一定的进展。国内受条件限制,在控制系统的研究和应用上起步较晚,直到二十世纪90年代污水厂才引入自动控制系统,且大多为引进成套的国外自控设备,价格昂贵,然而有些系统并不符合国内的实际需求。因此,研究如何设计适应我国目前发展水平,符合国内污水处理要求的自动控制系统则是放在我们眼前的一个迫切任务。 本课题是以在建的福建省龙海污水处理厂三期工程为应用基础,尝试自主开发一套适应当地发展状况,经济且符合节能增效目标的自动控制系统。 本文综述了应用于国内外污水处理系统中的各种类型的控制模式和自控系统的特点,以及当前在自动控制理论与模式研究上所取得的最新进展。通过对这些实例和研究成果的分析比较,并结合龙海污水处理厂ICEAS工艺的特点,研究确定了该厂的节能控制策略。该策略以学习控制为基础,既能够有效地降低能耗,又减少了系统对昂贵的在线仪表的过度依赖,在效果和投入上获得了一个平衡点,从而实现最佳的经济效益。在此基础上进行了软硬件的设计,并最终投入实际应用。


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