膜法造纸废水处理实验装备监控软件的设计文献综述

 2021-09-25 08:09

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一、膜法造纸废水处理监控的背景

造纸工业是一个耗水大户,排放的废水量很大,对环境的污染也相当严重。因而,造纸废水的处理已普遍受到各国政府和企业部门的高度重视。而使用常规和传统处理工艺很难满足有些行业水回用的要求,超滤工艺由于出水水质优良,易实现重复利用,近年来在中水回用及工业用水循环利用方面的研究和应用取得了较大的进展。污水处理工业具有技术复杂、高速、高效的特点,因而对自动化提出了越来越高的要求[1]。为适应这种要求,上世纪80年代提出了建立高度集成的计算机测量、控制、调度、管理、经营、决策一体化的综合自动化发展方向[2]。即使用虚拟仪器进行监控,从而更有效,更方便快捷的了解废水处理的情况。

现代仪器仪表技术是计算机技术和多种基础学科紧密结合的产物。随着微电子技术、计算机技术、软件技术、网络技术的飞速发展,新的测试理论、测试方法、测试领域以及新的仪器结构不断出现,在许多方面已经冲破了传统仪器的概念,电子测量仪器的功能和作用发生了质的变化。在此背景下,1986年美国国家仪器公司(National Instruments, NI)提出了虚拟仪器(Virtual Instrument, VI)的概念[3]。尽管迄今为止虚拟仪器还没有一个统一的定义:[4]但是一般认为虚拟仪器是在PC基础上通过增加相关硬件和软件构建而成的、具有可视化界面的可重用测试仪器系统。

二、膜法造纸废水处理监控的意义

在可预见的将来,社会还是离不开纸张的,但纸张生产的过程中势必牵涉到造纸污水的排放,如何想方设法将产生的造纸污水进行处理,并且使处理后的造纸污水能继续被使用而不对环境造成影响或者造成的影响减小到环境可以承受的水平,是我们必须面临和对待的挑战,也是我们必须承担的历史责任。

由于 SBR 污水处理工艺流程清晰简单,能够节约建设成本、控制形式灵活且可控性高、对污水处理效果好,广泛应用于多种污水处理场合,并且在实际的造纸污水处理中也有应用。虽然在实际的造纸污水处理过程中能够体现操作简单灵活易控的优点,但是也出现了不少的问题,如控制策略使用不够有效、不能控制水体溶解氧浓度等,这些问题需要解决[5]本文从工业污水处理自动监控技术的现状中发现,国内在该技术领域有待提高,尤其造纸污水处理自动监控技术领域。从工厂实际应用情况来看,国内应用的造纸污水处理的监控技术很多是直接从国外引进或者在国外的基础上进行粗略的改造[6]。因此,对造纸污水处理监控技术的研究是及时和有意义的。

三、国外膜法造纸废水处理监控的现状

近年来,国外学者对污水处理自动控制工艺及控制系统研究比较活跃,以寻求更精确、更可靠的方法来实施自动控制。

MIN Woo-lee 等人[7]利用多元统计过程控制和基于虚拟传感器的神经网络技术开发了农村生活污水处理厂远程监控系统。包括蠕动泵、升流式反应塔和对其状态进行监测的六个在线传感器,分别用来测量 DO、ORP、pH、温度、浊度和导电率。基于主元分析技术和虚拟传感器技术设计的远程监控中心,通过远程通讯系统的 CDMA(码分多址通讯技术)实现对各污水处理厂的监控、数据采集和指令发布。

Yoo, ChangKyoo等[8]以实际工业污水曝气池为研究对象设计了DO控制系统,采用过程辨识的方法对DO设定值进行快速必要的调整,增强了对低频扰动的鲁棒性。

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