SPR污水处理系统的智能控制

出 水 水 质 和 化 学 药 剂 用 量 大 小 是 依 靠 紊 流 速 度 、 合 时 问 和 混
污 水 净 化 罐 特 有 的 水 力 学 结 构 设 计 ． 过 污 水 在 瓷 球 污 水 净 通
化 罐 内与 药 剂 取 得 最 佳 混 凝 净 化 效 果 来 保 证 的 ， 样 ， 们 这 它
定 量 后 ， 靠 涡 流 形 成 的 向 心 力 、 滤 水 力 学 形 成 的 牵 引 力 依 过
和 自身 的重 量 ， 快 速 引 入 污 泥 浓 缩 室 沉 降 分 离 ， 污 泥 浓 被 当
基 金项 目 ： 宝鸡 文 理 学 院 重点 项 目（ ｋ ０ ７ Ｚ １３ ） 作者 简 介 ： 军 生 （ ９ ３ ） 男 ， 李 １ ６ 一 ， 陕西 宝鸡 人 ， 副教 授 。研 究方 向 ： 力 电 子及 传 动 智 能控 制 。 电 ８８ －
Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ｂ ｄｆｚｙｃ ｎｒｌ ｒ ｈ ｍｉａ ｙ ｅ ｍａ ｄ（ ｙ ｗｏ ｄ ： ｙ ｒ ｚ ｏ ｔ ｌ ；Ｃ ｅ ｃｌＯｘ ｇ ｎＤｅ ｎ ＣＯＤ） ａｖ ｐ ｎｎ ｉ ｕ ｏｅ ；ｖ ｌｅｏ ｅ ｉｇ；ｍｅ ｅｓ ｉ ｏ ｕ ｔｅｓ ｍｂ ｒｈｐ；ｒｂ ｓ ｓ ｎ
现 代 城 市 污 水 处 理 大 多 采 用 传 统 的 Ｓ Ｒ工 艺 和 Ｃ Ａ Ｂ Ｃ Ｓ 工 艺 ． 相 应 的处 理 系 统 均 存 在 污 水 输 送 管 道 长 、 理 工 艺 其 处 流程长 、 占地 面 积 大 、 系统 组 成 庞 大 、 入 大 、 发 臭 气 、 理 投 散 处
ｄ ｍａ ｄ （ Ｄ）ＣＯ ｃ ｎ ｔｎ ｎ ｕｅｔｅｏ ｄ ｔ ｔｒｑ ａｉ ｎ ｅ ｉｅｅ ｔｃｎ ｉｏ ｓ ｉｄｏ ｙ ｒ ｕ ｚ ｏ ｔｏｌｒ ｅ ｎ ＣＯ Ｄ ｏ ｓａ ｔｏｅ ｓ ｒ ｈ ｕ ｅ ｅ ｕ ｌ ｙｕ ｄ ｒｄｆ ｒｎ ｏ ｄｔ ｎ ，ａｋｎ ｆｈ ｂ ｄｆｚｙｃ ｎｒｌ ｔ ｗａ ｔ ｆ ｉ ｉ ｅ
１ 药 筒 阀 门开 度 的 控 制 原 理
Ｓ Ｒ 污水 处 理 工 艺 流 程 为 ： 被送 入 污 水 池 的 高 浊 度 高 Ｐ 已 浓 度 污 水 经 水 泵 泵 前 管 道 、 筒 流 人 处 、 泵 叶 轮 和 蛇 形 管 药 水 道 以 一定 的 流 速 被 送 入 瓷 球 污 水 净 化 罐 内 ， 学 药剂 通 过 泵 化
Ｅ 的模 糊 集 取 ８个 元 素 ，有 Ｎ 和 Ｐ Ｏ Ｏ之 分 ； Ｃ及 Ｕ 的模 糊 Ｅ
情 况 和处 理 的效 果 有 合 理 的 开 度 。 择 处 理 后 水 中 的 化 学 需 选
氧 量 Ｃ Ｄ大 小 作 为衡 量 出 水 水 质 好 坏 的 标 准 ．通 过 监 测 出 Ｏ 水 Ｃ Ｄ大小 ， 制药简阀门的开度及 化学药剂 的流人量 ， Ｏ 控 使 出水 Ｃ Ｄ基 本 保 持 不 变 ，从 而 组 成 了 Ｃ Ｄ闭 环 控 制 系 统 模 Ｏ Ｏ 式； 由于 在 Ｓ Ｒ 污 水 处 理 工 艺 流 程 中 存 在 物 理 、 学 、 Ｐ 化 流体 力 学等过程 ＿使整个 过程非 常复杂 ， 对 象为一 个非线性 、 ｌ １ ， 此 大 滞后 、 变 不 确 定 环 节 ， 时 因而 ， 用 二 维 模 糊 控 制器 和 传 统 的 采
第 ｌ ９卷 第 ｌ ２期
Ｖ０ ． ９ １１
Ｎｏ １ ．２
电子 设 计 工 程
Ｅｌ ｃ ｒ ｎ ｃ Ｄｅ ｉ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ ｅ ｔｏ ｉ ｓｇ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ
２ １ 年 ６月 ０１
Ｊ ｎ ２ １ ｕ．０ｌ
Ｓ Ｒ 污水 处 理 系统 的智 能控 制 Ｐ
李 军 生
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｉ ｎ ｔｔ ｅ ｅ ｉ ｉ ｇ ｐ ｏ ｌ ｍｓ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｐ ｅ ａ ｅ ｔｅ ｔ ｎ ｙ ｔｍ ，ｂ ｏ ｔ ｌ ｎ ｆ ｕ ｎ ｈ ｍｉａ ｘ ｇ ｎ ｓ ｒ ｃ ： ｍｉ ｇ ａ ｘｓ ｎ ｒ ｂ ｅ ｆｐ ｅ ｅ ｔ Ｒ ｓ ｗ ｇ ｒ ａｍｅ ｔ ｓ ｈ ｔ Ｓ ｓ ｅ ｙ ｃ ｎ ｒ ｌ ｇ ｅ ｅ ｔ ｅ ｃ ｌｏ ｙ ｅ ｏｉ ｌ ｃ
（ 鸡 文理 学 院 陕 西 宝鸡 宝 ７ １１） ２ ０ ６
摘 要 ： 对 Ｓ Ｒ 污 水 处理 系统 ＿ 作 中所 存 在 的 问题 ， 制 出水 化 学 需 氧 量 Ｃ １ 持 恒 定 ， 保 证 在 各 种 条 件 下 出水 针 Ｐ Ｔ － 控 Ｏ ）保 以 的 水 质 ． 绍 了一 种 采 用 混 合 型 模 糊 控 制 器控 制 的 Ｓ Ｒ 污 水 处 理 系 统 的 控 制 原 理 ， 设 计 了模 糊 控 制 器 、 Ｉ 节 器 介 Ｐ 并 Ｐ调 和 控 制 软 件 。 真表 明控 制 速 度 快 ， 调 量 小 ， 节 时 间 短 。 仿 超 调 系统 动 态 性 能 和 静 态 性 能 良好 ， 有 较 高的 鲁 棒 性 和性 价 具
靠 化 学 反 应 、 理 吸 附 、 浮 泥 层 精 细 过 滤 与 流 体 力 学 分 离 物 悬 原理的巧妙结合 ， 可直 接 进 行 高 浊 度 高 浓 度 污 水 处 理 的 新 技 术 ， 于 Ｓ Ｒ 污水 处 理 系 统 具 有 高 效 、 省 、 由 Ｐ 节 占地 少 、 臭 气 无
从上 面 的 工 艺 流 程 中可 以看 出 ， 筒 阀 门 开 度 的大 小 在 药 整 个 污 水 处 理 过 程 中 起 着 很 关 键 的 作 用 ， 度 过 小 ， 污 水 开 随 流 入 的药 量 小 ． 足 以 达 到 化 学 反 应 所 需 的 药 量 ， 能 保 证 不 不 出水 的 Ｃ Ｄ 指 标 ； 度 过 大 ， 污 水 流 人 的 药 量 大 ， 成 投 Ｏ 开 随 造 入 浪 费 和 二 次 污 染 ： 了使 阀 门 开 度 能 根 据 流 入 污水 的 实 际 为
后 的水 不 能 回用 、 行 费 用 高 等 问 题 ； 着 我 国社 会 经 济 的 运 随
不 断 发 展 ， 兴 工 业 城 市 规 模 的 不 断 扩 大 ， 们 对 水 资 源 的 新 人 需 求 在 不 断 地 扩 大 ，城 市 可 持 续 发 展 中 的水 污染 和 节 水 、 居 住 环 境 的好 坏 已 越 来 越 成 为 人 们 关 注 的焦 点 ， 别 是 那 些 产 特
前 吸 药 管 道 、 速 旋 转 的 水 泵 叶 轮 的 搅 拌 、 形 反 应 管 的 紊 高 蛇
流 切 割 和 瓷 球 反 应 罐 内 球 面趋 肤 效 应 等 途 径 后 得 以充 分 的
散 发 、 水 净 化 后 可 再 生 利 用 等 特 点 ， 其 成 为 解 决 城各 种 条 件 下 出 水 的 水 质 ， 到 合 理 投 达
药 量 的 目的 。
生 高 浊 度高 浓 度 污 水 的 高 污 染 企 业 ， 城 镇 人 类 生 存 环 境 带 给 来 巨 大 的 压 力 ． 们 迫 切 需 要 一 种 专 用 于 高 浊 度 高 浓 度 污 水 人 处 理 的 新 技 术 ．Ｐ 污 水 处 理 技 术 正 是 应 这 种 实 际 需 求 ， ＳＲ 依
ｂ ｓｄｏ Ｐ ａｔ ａ ｒｒａ ｅ ｔｙｔｍ ｃｎｒｌ ｒ ｃ ｌ ｗ ｓ ｎｒ ｕｅ ， ｎ ｅｆｚｙ ｏｔ ｌ ｒ Ｐ ｄｕｔ ｎ ｏｔ ｌ ａｅ ｎＳ Ｒ ｗ ｓ ｗ ｔ ｅｔ ｎ ｓ ｏ ｔ ｉ ｉ ｅ ａ ｔ ｄ ｃｄ ａｄｔ ｚ ｎｒ ｌ ， Ｉ ｊｓ ｒ ｄｃｎｒ ｅ ｅｔ ｍ ｓ ｅ ｏ ｐｎｐ ｉ ｏ ｈ ｕ ｃ ｏｅ ａ ｅａ ｏ
浓 度 变 化 、 内 压 力 变 化 的 影 响 ， 出 水 水 质 变 差 ， 因水 中 罐 使 或
含 有 化 学 药 剂 成 分 较 大 而 造 成 二 次 污 染 ，降 低 系统 效 率 ； 为
此 ， 出一 种 通 过 对 药 筒 阀 门 开 度 的模 糊 控 制 ， 制 流 人 泵 提 控 前 管 中的 化 学 药 剂 量 ，达 到 控 制 出 水 化 学 需 氧 量 Ｃ Ｄ保 持 Ｏ
极 易 受 到 电 机 转 速 、 流 速 度 、 网 电压 波 动 、 入 污水 浊 度 紊 电 输
收稿 日期 ： ０ １ ０ — １ ２ １ － ３ ３ 稿 件 编 号 ：０ １３ ７ ２ １０ １８
处 理 水 ； 罐 内 的 污 泥 处 理 ， 罐 内 形 成 的悬 浮 泥 层 达 到 一 对 当
比 ． 用性 强 。 实
关 键 词 ： 合 型 模 糊 控 制 器 ； 学 需氧 量 ；阀 门 开度 ；隶属 度 ；鲁 棒 性 混 化 中 图 分 类 号 ： Ｍ３ １ Ｔ ５ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ７ — ２ ６ ２ １ ）２ ０ ８ — ３ ６ ４ ６ ３ （０ １ １— ０ ８ ０
本 论 域 为 ［６ ６， － ，］模糊 量 Ｅ 的模 糊 论 域 为 卜６ ６， 模 糊 量 化 Ｃ ，］则 因 子 Ｋ ＝ ； 制 量 Ｕ的 基本 论 域 为 『 ８ ，８］ 其 模 糊 量 的 钾 １控 ｒ － 。７ 。 ， ７ 模 糊 论 域 为 卜６ ，。， 比例 因子 Ｋ ＝ ３ 。６】则 ｏ１ 。为 了 提 高稳 态精 度 ，
Ｉ ｔ ｌｉ ｅ ｔｃ ｎ ｒ ｌｏ ＰＲ ｅ ｇ ｒ ａ ｍ ｅ ｙ ｔ ｍ ｎ ｅ ｌ ｎ ｏ ｔ ｏ ｆＳ ｇ ｓ ｗａ ｅ ｔ ｅ ｔ ｎｔｓ ｓ ｅ
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（ ａ ｉ ｎｖｒ ｔ ｏ ｒ Ｂ ｏ ｉ ｓｙ ｆＡ ｔ Ｓ ｉ ｃ ， ｏｊ ７ １１ ，ｈｎ ） ｊ Ｕ ｅ ｉ ｓ＆ ｃ ｎｅ ８ｏｉ ２ ０ ６ Ｃ ｉａ ｅ
ｓ ｆ ｒ ｅ ｅ ｄ ｓｇ ｅ ． ｈ ｉ ｌｔ ｎ ｓ ｏ ｓ ｔ ａ ｈ ｏ ｔ ｌｈ ｓ ａ ｈ ｇ ｐ ｅ ，ｓ ｌ ｏ ｅ ｓ ｏ ｔ ，ｓ ｏ ｔｓ ｔ ｉ ｇ ｔ ． ｈ ｏｔ ｅ ｗ ｒ ｅ ｉ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｓｍｕａ ｉ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ａ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ｍａｌ ｖ ｒｈ ｏ ｓ ｈ ｒ ｅｔ ｎ ｉ ｗａ ｏ ｏ ｌ ｍｅ Ｔ ｅ ｓ ｓ ｍ ｙ ａ ｃ ｐ ｒｏｍａ ｃ ｎ ｔｔ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｓ ｆ ｅ ａ ｄ ｈ ｓ ｈ ｇ ｒ ｂ ｓ ｅ ｓ ｃ ｓ ｅ ｏ ｍａ ｃ ，ａ ｄ ｐ ａ ｔ ａ ｙｔ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｅ ｒ ｎ ｅ ａ ｄ ｓａ ｉ ｅ ｏ ｍａ ｃ ｉ ｉ ｎ ａ ｉ ｈ ｏ ｕ ｔ ｓ ，ｏ ｔ ｐ ｒ ｒ ｎ ｅ ｎ ｒｃ ｉｌ ｆ ｃ ｆ ｎ ｎ ｆ ｃ ａ ｐ ｉａ ｉ ｔ ． ｐ ｌ ｂｌｙ ｃ ｉ
－
李 军生
缩室蓄满时被定期排出。
Ｓ Ｒ 污水 处理 系统 的 智能控 制 Ｐ
３ ／ 设 偏 差 ｅ的 基 本 论 域 为 卜３ ３ １其 模 糊 量 Ｅ 的模 ０ｍｇ Ｌ， ０，０，
糊 论 域 为 卜６ ６ ， ，］ 则模 糊 量 化 因 子 Ｋ ＝ ． ； 差 变 化 率 ｅ ｅ０２ 误 ｃ的基
污 染 和节 水 问题 的最 好 途 径 之 一 ： 由于 Ｓ Ｒ 污 水 处 理 系 统 但 Ｐ
混 合 ， 污 水 中 处 于 溶 解 状 态 的 有 机 污 染 物 、 金 属 离 子 和 使 重 有 害 的 盐 类 从 水 中析 出 。 为 有 固 相 界 面 的 微 小 颗 粒 ， 依 成 并 靠 污 水 净 化 罐 内 部 结 构 凝 聚 吸 附 ， 罐 体 的 中 上 部 形 成 一 个 在 几 十厘米厚 、 密的悬浮泥层 ， 出水进行过滤 ， 出达标 的 致 对 输