基于STM32的厌氧氨氧化工艺中氨氮实时检测研究

摘要

氨氮是一种氮素污染物，以游离态氨和铵根离子的形式存在水环境中，是现今水质处理工艺中的一个重要检测指标。因此，准确、稳定和实时的检测水体中氨氮含量有助于判断水体污染程度或污水处理工艺的效果。厌氧氨氧化工艺因其脱氮效率高、污泥产生量少、无二次污染、无需曝气和不需要额外添加有机碳源等优点，被国内外专家评为当前最为经济有效的氨氮污染治理技术之一。因此本研究基于厌氧氨氧化脱氮工艺，结合电子和电化学技术，设计了一种新型氨氮实时检测系统。　　论文针对常规氨气敏电极法检测氨氮过于依赖手工操作、检测过程繁琐、检测精度不够准确，设计了pH值自动调节系统和多参数信号调理电路，如pH值信号调理、氨氮信号调理，并通过STM32F103ZET6微控制器对检测过程中的氨氮、pH值和温度数据进行分析、运算以及必要的系统控制。另外，为方便后续系统调试、优化和功能升级，在硬件设计中预留了扩展接口。软件设计基于嵌入式实时操作系统μC/OS-II，采用多任务模式，对各个任务优先级进行划分，通过任务调度与管理功能和中断管理功能调控各个任务的执行顺序，保证了整个氨氮实时检测系统稳定可靠，并利用图形化编程语言LabVIEW对上位机显示界面进行设计。　　最后，采用本氨氮实时检测系统及纳氏试剂分光光度法（HJ535-2009）分别对配制的氨氮标准溶液和厌氧氨氧化工艺中的实际生活污水进行检测试验。试验结果表明，两种检测方法标准曲线的相关系数相近（R1=0.9997，R2=0.9991），且二者具有一定的相关性，精密度相似（F实=2.73

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第一章 绪论

§1.1研究背景与意义

§1.2国内外氨氮实时检测研究现状

§1.3本论文研究的主要内容

§1.4本章总结

第二章 理论研究与算法实现

§2.1氨气敏电极法的基本原理

§2.2提高氨气敏电极法检测准确度方法研究

§2.3常用氨氮检测方法介绍

§2.4厌氧氨氧化工艺介绍

§2.5本章总结

第三章 氨氮实时检测系统硬件设计

§3.1氨氮实时检测系统硬件总设计

§3.2 主控制系统芯片选型

§3.3 实时检测系统的温度采集

§3.4 实时检测系统pH值的采集

§3.5 实时检测系统氨氮的采集

§3.6 电机驱动模块与数据存储模块

§3.7 按键控制与液晶显示模块

§3.8 本章总结

第四章 氨氮实时检测系统软件设计

§4.1主控制模块软件设计

§4.2实时检测系统上位机软件设计

§4.3本章总结

第五章 系统测试与试验验证

§5.1系统测试

§5.2实验验证

§5.4本章总结

第六章 结论与展望

§6.1结论

§6.2展望

参考文献

致谢

作者在攻读硕士学位期间主要研究成果

附录