论文题目：铝灰处置中废水处理方法的研究与控制系统设计
摘要：我国是铝产业大国,2021年产量在4000万吨以上,而铝灰是铝加工行业中产生的固废,成分复杂且处理困难,历史累积量达1000万吨以上。在铝灰再生过程中,必然伴随废水的产生,废水若是处置不当,既会产生二次污染,也会降低铝灰再生产业的经济效益。本文研究是基于铝灰再生处置中废水处理方法,从来源到处理一体化,有效处置了铝灰处置中产生的废水,完成了以下工作:（1）铝灰再生过程废水产生机理研究及废水处理工艺流程设计。通过铝灰成分的分析以及再生工艺的研究,分析了废水产生的机理及废水成分,提出了一种基于全流程控制的废水综合处理工艺流程。（2）废水处理中试装备及控制系统的设计与实现。根据废水综合处置工艺和控制需求,设计了废水处理系统装置和基于PLC的分布式控制方案。设计了电气控制图并完成试验线的安装工作,分析了试验线运行效果和设备的存在问题,并提出了解决方案。（3）氟化物处置机理及处置过程的数学模型和控制算法研究。分析了氟化物与氢氧化钙浊液的中和过程,建立机理模型。针对弱酸弱碱反应非线性的特点,设计了内模PID控制器,并对该控制器的有效性进行仿真验证。（4）废水处理系统软件设计与实现。基于实际工艺流程和硬件系统,设计软件系统功能结构。根据各系统功能,设计出废水处理全流程的软件控制程序,实现pH中和控制算法,并完成现场控制系统联调。在中试线实验测试表明,论文设计的废水处理工艺流程能较好的实现废水处置,系统运行正常,废水的出水水质指标满足中水回用要求,实现了废水的零排放。
关键词：废水处理;废水循环利用;内模PID;pH中和控制;铝灰资源化利用
学科专业：控制工程
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 前言
1.2 高盐工业废水处理研究现状
1.2.1 物理化学法
1.2.2 生物处理法
1.2.3 混合工艺
1.2.4 存在问题及解决办法
1.3 研究目标及意义
1.4 章节安排
第2章 废水处理分析
2.1 引言
2.2 铝灰处置工艺概况
2.3 废水来源与特征分析
2.4 工艺方案
2.4.1 原料净化
2.4.2 尾气净化
2.4.3 废水处理
2.5 本章小结
第3章 废水处理控制系统硬件设计
3.1 引言
3.2 硬件系统总构架
3.2.1 工艺流程构架
3.2.2 控制系统构架
3.2.3 通讯系统构架
3.3 液位检测方法的设计
3.3.1 检测难点及解决办法
3.3.2 检测方法
3.4 硬件控制系统设计
3.4.1 硬件设备
3.4.2 控制点位分析
3.4.3 电气系统设计
3.5 本章小结
第4章 PH中和反应的控制算法研究
4.1 引言
4.2 中和过程分析
4.3 数学模型建立
4.3.1 机理模型
4.3.2 模型简化
4.4 pH中和控制算法设计
4.4.1 经典PID控制算法
4.4.2 内模控制算法
4.4.3 内模PID控制器设计
4.4.4 pH中和内模PID控制器设计
4.5 仿真分析
4.5.1 理想模型的情况
4.5.2 模型失配的情况
4.6 实际工况下的影响分析
4.7 本章小结
第5章 废水处理控制系统软件设计
5.1 引言
5.2 控制系统软件需求分析
5.2.1 软件设计目标
5.2.2 功能需求
5.2.3 技术需求
5.3 控制系统软件功能结构设计
5.3.1 废水处理软件功能结构
5.3.2 原料净化软件功能结构
5.4 废水处理程序设计
5.4.1 pH中和子系统
5.4.2 泵阀控制子系统
5.4.3 浓缩结晶子系统
5.5 原料净化程序设计
5.5.1 循环水洗子系统
5.5.2 抽滤烘干子系统
5.6 人机界面设计
5.6.1 废水处理界面设计
5.6.2 原料净化界面设计
5.7 本章总结
第6章 现场试验与测试分析
6.1 引言
6.2 试验线安装
6.3 调试工作
6.3.1 硬件联调
6.3.2 程序测试
6.3.3 整体调试
6.4 pH中和工程应用
6.4.1 控制算法效果
6.4.2 出水检测分析
6.5 产线运行效果和存在问题
6.5.1 液位计扰动
6.5.2 定制设备问题
6.6 本章小结
第7章 总结
7.1 研究总结
7.2 存在问题及展望
致谢
参考文献
附录A 部分工艺图和部分电气控制图