运用数学模型方法建立水厂投药的自动化控制

摘要

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，尝试运用数学模型法来实现水厂投药系统的自动化控制，成功地解决了长期困扰水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、小型水厂，具有较强的应用空间。 本文通过对影响混凝剂投加量的诸多因素进行分析，对那些连续变化且很难找出它与混凝剂投加量函数关系式的因素(例如原水温度)划分成若干的区间范围，当其在一个较小的区间范围上变化时，对加药量的影响很小，我们就可以近似认为这些变量为常量。同时对那些常年在一个很小范围内变化，只是在个别较短时间段内变化幅度较大的影响加药量的因素(例如原水碱度、原水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，当变量在很短时间段内有较大的变化时，我们可以投加生产试剂，使它们处于正常的范围内，从而达到调整这些因素对混凝剂投加量大小影响的目的，因此我们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，只有原水浊度一个变量对混凝剂投加量有影响，我们就不难找出它与混凝剂投药量之间的关系。 通过对相关的水厂实际运行数据进行收集和整理，运用数学上的最小二乘法，我们找出了主要影响因素原水浊度与混凝剂投加量的定量数学关系式，并验证了该定量数学关系式，从而建立起了针对特定水厂的投药自动化数学模型，并将该数学模型运用到实际的生产中，取得了良好的实际生产效果。实践证明，运用数学模型法实现的水厂自动化投药系统具有运行稳定可靠的特点。这种以数学模型法为核心的投药自动化系统，在成都市自来水总公司二厂投入运行以来，保证了水质的安全，取得了良好的经济和社会效益。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1问题的提出和研究的意义

1.1.1问题的提出

1.1.2研究水厂投药系统及其自动化的意义

1.2本文研究的目的和内容

1.2.1研究的目的

1.2.2研究的内容

2国内外水厂投药系统及其自动化的现状

2.1国内投加方式的现状

2.1.1重力投加混凝剂方式

2.1.2压力投加混凝剂方式

2.2国内确定混凝剂加量的方法

2.2.1人工经验法

2.2.2烧杯搅拌实验法

2.2.3模型池法

2.2.4流动电流检测仪控制法

2.2.5数学模型法

2.3国外水厂投药系统及其自动化的现状和发展趋势

2.3.1国外混凝剂投加方式

2.3.2国外确定混凝剂加量的方法

2.4小结

3混凝机理

3.1胶体结构及性质

3.2水中胶体颗粒的稳定性

3.3水中胶体颗粒的不稳定性

3.4混凝机理

3.4.1压缩双电层机理

3.4.2吸附电中和机理

3.4.3吸附架桥机理

3.4.4沉淀物网捕机理

3.5影响混凝效果的因素

3.5.1原水水质的影响

3.5.2混凝剂的影响

3.5.3水力条件的影响

3.6小结

4影响混凝剂投加量大小的因素分析

4.1影响混凝剂投加量大小的因素分析

4.1.1原水pH值的影响

4.1.2原水碱度的影响

4.1.3原水温度的影响

4.1.4原水水量的影响

4.1.5原水浊度的影响

4.2小结

5投药量数学模型的建立

5.1数据的收集

5.1.1数据收集的原则

5.1.2数据获取的途径

5.1.3原始数据的收集

5.2数据的处理

5.2.1原始数据列表

5.2.2绘制混凝剂加量和原水浊度的关系图

5.3建立投药量的数学模型

5.3.1原理

5.3.2矩阵最小二乘法

5.3.3计算过程

5.4投药量数学模型的验证

5.5小结

6投药自动化系统的实现

6.1投药自动化控制系统的整合与优化

6.1.1沉淀出口水浊度微调控制

6.1.2生产运行数据的进一步收集

6.2投药自动化系统的组成和实现功能

6.2.1投药自动化系统的组成

6.2.2自动配药子系统的组成和实现功能

6.2.3自动投加子系统的组成和实现功能

6.3投药自动化系统应用软件的开发

6.4投药自动化系统的调试

6.4.1PLC程序调试

6.4.2人机界面程序调试

6.5小结

7结论

致谢

参考文献

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