Zeta电位实时在线测定方法与监测系统

摘要

混凝法是常用的废水处理方法,其本质是去除废水中带电的胶体颗粒和细小悬浮物,精确控制絮凝剂的投放量是其关键技术。絮凝剂的作用是改变胶体固液界面的电性,zeta电位是胶体双电层结构中滑移面上的电位。zeta电位越大,胶体稳定性越好;絮凝剂能够压缩双电层或电性中和作用,使zeta电位降低,胶体脱稳而聚沉,zeta电位越小,絮凝效果越好。因此,zeta电位不但可以表征絮凝效果,也可精确指导絮凝剂的投加。
　　针对目前zeta电位的测量设备都是离线的,不同批次废水zeta电位不同,最优絮凝剂投加量也不同,为精确得出絮凝剂的最优投加量,本文提出一种zeta电位在线测定方法,可以实时测定废水的zeta电位。利用界面动电现象,测定构造的毛细孔流道内的流动电位值,根据Helmholtz-Smoluchowski公式,间接测得废水的zeta电位。实验数据表明,在误差允许范围内,该方法测得的zeta电位可实时指导絮凝剂的投加;同时探究水质条件和操作条件对测量结果的影响,寻求合适的搅拌速度、PH值和压力差等条件,使测量结果的误差最小。此外,利用神经网络建模拟合zeta电位与絮凝剂投放量的曲线,该曲线可以准确预测废水的最优絮凝剂投加量。
　　最后,结合以上方法,设计了基于PLC和WinCC的监测系统,该系统在实验室中运行良好,为废水处理中絮凝剂的投放提供了很大的参考意义。

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2国内外废水处理现状

1.3研究内容

第二章 工业废水处理工艺和zeta电位

2.1 废水处理工艺流程

2.2 zeta电位简介

2.3 zeta电位的测定方法

2.4 本章小结

第三章 zeta电位的实时在线测定

3.1 zeta电位在线测定方法

3.2在线测定zeta电位的实现

3.3 zeta电位的实际测定和结果分析

3.4 操作条件对测量结果的影响

3.5 絮凝剂对混凝结果的影响

3.6 本章小结

第四章 zeta电位在线监测系统

4.1 监测系统总体方案设计

4.2 监测系统PLC端设计

4.3 监测系统WinCC端设计

4.4 本章小结

第五章 絮凝剂投放量的PID控制

5.1函数极值点

5.2 PID控制方法及其实现

5.3 Matlab与WinCC的数据交换

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

附录（主要程序）

致谢

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