某化工厂污水处理过程微机控制系统的设计-文献综述

文 献 综 述随着人类社会的发展，随着现代工业的高速发展，工业废水污染已成为人们生活的主要危害之一。工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。对于保护环境来说，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。目前，常用的污水回用处理方法有：（1）固液分离：絮凝、沉淀和过滤；（2）生物处理：好氧生物处理、氧化塘和消毒；（3）深度处理：活性炭、空气吹脱、离子交换、石灰处理、膜工艺和反渗透。现今，一些国家投入大量资金和科研力量来开发和研制更新的、更有效的污水处理设备和工艺。并对处理设备的监测、运行和管理实现了计算机控制、报警、计算和瞬时记录。美国在20 世纪 70 年代中期开始实现污水处理厂的自动控制，而且对主要污水处理厂已实现了工艺流程中主要参数的自动测试和控制。与国外相比，我国污水处理自动化控制和起步较晚。进入 20 世纪 90 年代以后，污水处理厂才开始引入自动控制系统，但多是直接引进国外成套控制设备，国产自动控制系统在污水处理厂应用很少。今年来，国内均有学者对污水处理自动控制工艺进行研究，以寻求更精确、更可靠的方法实施自动控制。我国研制成功了带有实时 ORP 和 pH 控制系统的连续 SBR 反应器。该系统由传感器、计算机、人机对话界面和控制部件组成。传感器的模拟信号通过 AD/DA 转换成数字信号，对计算机实时采集的数据进行分析后，通过控制线路传递到继电器，由它开/关搅拌器、鼓风机等设备。目前，我们已经开始远程测控污水处理系统。在污水处理自动化装置中，PLC、DCS 是两类应用最广泛的控制系统，上世纪 80 年代之前，这些控制系统的 I/O 卡件均集中在远离现场的控制室内，与现场装置的连接线都是一对一直接接线。在 80 年代后期，PLC、DCS 两类控制系统先后推出远离控制室安装的远程 I/O 卡件，它安装在现场，可就近与现场装置连线，而这些远程 I/O 卡件与 PLC、DCS 系统安装在控制室的控制器是通过单根电缆的通讯实现信息交换。远程测控终端将监控点的数据（包括排放污水流量值、污水处理设备处理量以及运行时间等数据）以短信息方式，通过电信部门提供的短信业务定时将以上数据传送到控制中心，录入 SQL Server 数据库，并对录入的排放污水流量值、污水处理设备处理量以及运行时间进行实时累计。在每天晚上的固定时间将当日累计数据上报数据中心。此外，控制中心监控人员可随时察看分个分散监控点的实时运行数据，了解各监控点的实际运行情况，如污水的处理量、污水处理情况、污水处理装置是否运行，实际排放污水量的大小等数据。一般来说化工废水呈酸性或碱性。而酸性废水对土壤、水源的危害最大，容易使土壤酸化，水源不能饮用。理想的情况是采用在线处理的方法，即一边排放，以便根据检测的 PH 值加一定两的碱或酸。过去的方法是靠人工中和，由于没有精确的设备，加酸碱的量只能凭感觉，经常不能较好的中和污水。同时污水处理系统具有不稳定性和不确定性。起处理过程的特点是多边的、非线性、随机的，故建立精确的数学模型比较困难。而且需要抑制外部环境的变化（扰动）对处理过程的影响，以确保处理过程的稳定性。因此，其控制需要多个变量的支持且知识工程系统、感知信息处理系统、认知系统、规划与控制系统及计算机算法也要更复杂一些，即应开发控制功能更强、控制品质更好、智能化程度更高的综合智能控制系统。因此，我们提出设计了工厂污水处理处理系统的微机控制系统。要使污水处理处理系统能更好达到中和污水的目的，我们必须解决几个必要的问题：首先，控制系统是采用开环控制还是闭环控制。由于要中和 PH 等于7，而中和不可能完全等于 7。就需要采用闭环控制系统。要确定系统的精度，考虑传感器等的检测精度和满足系统稳定性所需要的调节器类型 。数据采集的准确性和实时性，因此我们采用多点测量法，并用了采样保持器以保证模拟 量的精确以及分时操作的实时性。其次系统要有良好的的抗干扰技术，必须加抗干扰元件（如光电隔离器） 。为了保证系统的快速性、控制精度和可靠性方面的具体要求。我们在软件设计方面采用了 PID 数字控制器。工厂污水处理处理系统的微机控制系统在运行时，为了更好的测量来自现场的 PH 值信息，我们采用5 点测量，取平均值的方法。在污水渠道里设置 5 个 PH 传感器，5 路 PH 值信号经光电元件去干扰后送多路开关。选择其中的一路经 I/V 转换，信号放大，送入采样保持器。ADC0809 由 3 位地址输入线 ADDA、ADDB、ADDC 决定 8 路模拟信号中的 1 路进入 A/D 转换器。将模拟信号转换为数字信号，送单片机进行数据处理。单片机采用较为常用的 PID 数字处理法对数据进行处理