中水回用反渗透系统中pH值的控制研究

论文摘要

近年来,随着我国国民经济的快速发展、工业企业的不断增加以及人口的增长,水资源供需的矛盾日益突出,中水回用技术的广泛应用就显得尤为重要；在众多中水回用技术中,反渗透是当今最先进和最节能有效的分离技术,而出水的pH值是反渗透系统的重要检验指标之一。本文以某中水处理厂为研究背景,深入研究了中水工艺流程及反渗透系统。根据中水处理厂的要求,经反渗透处理后水的pH值在7.0～9.0之间才可以作为后续的锅炉进水。通过学习国内外pH值的控制方法和对不同酸碱中和滴定曲线的研究,并结合工艺过程分析了目前大多数水厂采用的单回路PID控制,得出酸碱中和过程的pH值表现为严重的非线性并伴随一定的滞后,而且极易受到温度等外界因素的干扰,难以建立被控对象的数学模型；本文将实际工程的pH值中和过程简化为连续搅拌釜系统,在对酸碱中和过程的特点以及参数特性进行理论分析的基础上,通过化学反应中的物料守恒定律和电荷守恒定律,建立了被控对象的数学模型；应用现场的实际数据,对控制系统的输入量进行了模糊化,根据专家经验建立了模糊控制规则,利用模糊控制的鲁棒性强、动态响应好、超调量小等特点,与常规PID控制的可靠性相结合,设计了一种pH值模糊PID控制器,采用模糊推理的方法实现PID参数的在线整定,进而解决中和过程的非线性。最后,通过仿真分析了pH值模糊PID控制器的稳定性,结果表明,本文设计的pH值模糊PID控制器能将出水的pH值控制在要求的范围内。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 中水系统概述
• 1.1.1 我国水资源现状
• 1.1.2 回用水水质标准
• 1.1.3 中水回用的实际意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国内外中水回用情况
• 1.2.2 国内外pH值研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 中水处理厂工艺流程
• 2.1 中水回用处理工艺
• 2.2 反渗透工艺及系统结构
• 2.2.1 反渗透系统工艺
• 2.2.2 反渗透控制系统结构
• 2.3 pH中和过程机理分析
• 2.3.1 中和过程参数的特性
• 2.3.2 pH中和过程的特点
• 2.4 pH过程控制的重点和难点
• 2.5 本章小结
• 第3章 中和过程建模及控制实现方式
• 3.1 pH值中和过程模型的建立
• 3.1.1 动态模型
• 3.1.2 静态模型
• 3.2 pH值中和过程控制的实现方式
• 3.2.1 pH值传统PID控制方案
• 3.2.2 pH值串级控制方案
• 3.2.3 模糊PID控制算法的引出
• 3.3 本章小结
• 第4章 pH值模糊PID控制器的设计
• 4.1 pH值模糊PID的控制结构
• 4.2 pH值模糊PID参数的模糊化
• 4.2.1 pH值的模糊论域
• 4.2.2 量化因子和比例因子
• 4.3 pH模糊PID的模糊规则及隶属度函数
• 4.3.1 pH值模糊PID的模糊规则
• 4.3.2 pH值模糊PID的隶属度函数
• 4.4 pH值模糊PID控制器的模糊推理及解模糊化
• 4.4.1 pH值模糊PID的推理方法
• 4.4.2 pH值模糊PID控制器的解模糊化
• 4.5 本章小结
• 第5章 pH中和过程仿真及分析
• 5.1 pH中和过程的仿真实现
• 5.1.1 pH值PID控制的仿真
• 5.1.2 pH值模糊控制的仿真
• 5.1.3 pH值模糊PID控制的仿真
• 5.2 仿真结果分析
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢