城市生活垃圾堆肥生产过程控制技术理论与方法研究

摘要

过程控制在解决堆肥反应问题中扮演着重要的角色.该论文试图从堆肥过程动力学模型、堆肥生产过程自动监控系统的设计、人工智能控制系统在堆肥生产过程中的应用三个方面展开,对城市生活垃圾堆肥生产过程控制技术理论与方法进行初步的研究和探讨.堆肥过程动力学模型的研究能对过程机理有较深了解,从而优化过程控制水平,提高生活垃圾堆肥速率.该文在前人对堆肥过程模型研究的基础上,结合实验,以反应过程中涉及的关键控制因子温度、含水率、氧气含量作为研究对象进行模型描述,为后续的最优控制预测和计算机模拟提供基础.通过对上海某区生活垃圾综合处理厂垃圾处理工艺流程的探讨和分析,尝试提出了一套堆肥生产过程自动监控系统,该系统能实现对堆肥中关键控制因子氧气、温度、含水率的实时监控,能有效地提高处理效率,缩减堆肥周期,提高堆肥产品的质量.与传统的过程控制理论不同,人工智能控制理论作为一种新兴的过程控制理论其优越性和解决问题的能力是其它所不能比拟的.尽管人工智能控制理论已成功的应用到一些工业过程领域中,但在堆肥生产过程中还从未应用过.该文仅限于对人工智能控制系统做了简要的介绍,针对其在堆肥生产中的应用提出了一些初步构想.对于城市生活垃圾堆肥生产过程控制技术理论与方法的系统研究在国内外都还是初步发展阶段,具有挑战性.该文所做的还只是尝试性的研究探讨工作,要想继续深入下去还有许多相关工作要做.

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第1章绪论

1.1城市生活垃圾处理工艺概述

1.1.1城市生活垃圾处理技术现状分析

1.1.2国内生活垃圾无害化处理方法介绍

1.1.3堆肥化原理与工艺概略

1.2城市生活垃圾堆肥过程控制技术的现状

1.2.1堆肥处理过程控制的特点

1.2.2城市生活垃圾堆肥过程控制的现状

1.3城市生活垃圾堆肥过程控制技术的发展趋势

1.3.1堆肥过程动态模拟模型得到不断的完善

1.3.2由简单控制向先进控制发展

1.4面临的问题

1.5本文构想

第2章过程控制在堆肥反应中的研究及应用简述

2.1堆肥系统过程控制的理论基础

2.1.1堆肥过程的碳氮比控制

2.1.2堆肥过程的水分(含水率)控制

2.1.3堆肥过程的温度控制

2.1.4通风的过程控制

2.1.5堆肥过程的pH值控制

2.1.6发酵周期的确定

2.2堆肥过程的计算机控制

2.2.1堆肥生产过程特性和计算机控制

2.2.2集散型控制系统(DCS)及接口技术

2.2.3计算机控制中的PID控制算法

2.3结论

第3章城市生活垃圾堆肥过程动力学模型的研究

3.1堆肥过程动力学原理

3.1.1微菌——底物系统的分类

3.1.2多相系统—附着生长

3.1.3多相系统一固体底物

3.2堆肥过程动力学模型研究

3.2.1研究方法

3.2.2过程动力学模型分析

3.3堆肥过程关键控制因子的求解模型

3.4实验研究与结果分析

3.5结论

第4章城市生活垃圾堆肥生产过程自动监控系统的设计

4.1自动控制系统设计的基本原理

4.1.1简单控制系统

4.1.2复杂控制系统

4.2可编程序控制器(PLC)及功能

4.3生活垃圾堆肥厂生产的工艺流程

4.3.1工艺布置

4.3.2工艺流程

4.4堆肥生产过程自动监控系统

4.4.1温度自动控制系统

4.4.2氧浓度自动控制系统

4.4.3含水率自动控制系统

4.5结论

第5章人工智能控制系统在垃圾堆肥生产过程中的应用研究

5.1智能过程控制理论的简介

5.1.1智能控制系统的一般结构

5.1.2智能控制系统的主要功能特征

5.1.3几种类型的智能控制系统

5.2神经网络预测控制

5.2.1神经网络预测控制的结构预算法

5.2.2用多层前向BP网络设计的预测控制系统

5.2.3用单个神经元设计的预报控制系统

5.3堆肥过程模型控制器的设计

5.3.1双响应曲面优化方法

5.3.2模糊神经网络和逐步聚类方法

5.4人工智能控制系统

5.4.1人工智能控制系统的功能

5.4.2人工智能控制系统的实现

5.5结论

结论

参考文献

致谢

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