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本文通过对pH中和反应的模型进行分析，建立理想状态下pH中和反应的数学模型，确立模型的优化目标函数，再建立反馈校正环节实现对pH值自动控制系统的组建。然后利用Matlab对系统建模仿真，对系统的抗干扰及跟踪性能进行检测，证明该系统能很好的跟踪pH变化且对干扰有较强的抗干扰作用。
摘 要：我国目前在印染、造纸、化工生产等工业生产中有大量的污水排出，对污水的恰当处理显得愈发重要。其中对pH值的控制在此过程中是最不可或缺的一环。污水有关pH控制的不恰当处理不仅会导致不达标，还会使后续对污水处理的效果大打折扣，且更重要的是造成难以修复的环境污染，导致后期排污的成本升高。由于pH中和过程剧烈的强干扰性、滞后性、时变性、非线性，使pH值控制成了工业上的难题之一。所以对pH值控制的研究十分有意义。
本文将基于组态王及西门子S7－200设计一套在污水处理过程中pH值的自动控制系统，包括上位机组态、下位机硬件模拟。硬件装置主要由调节池、反应池、沉淀池、消毒池、溶药罐、计量泵、流量计、pH计、阀及相关工艺接管组成。力求该控制系统操作简单、经济环保、功能齐备。
关键词：污水处理；pH值控制；西门子PLC；自动控制系统
引言
我国地域广阔，水资源总量十分丰富，但人均水资源却十分稀少，据相关统计，我国在二十世纪末，有约400多个城市缺水，其中有110个城市严重缺水[1]，缺口多达390亿立方米，每年粮食因缺水减产120亿～170亿kg，8000万人口用水困难[2]。由于对水资源的开发利用存在很多问题，导致我国部分地区的气候、土壤发生改变，影响了人们的生活质量[3-4]。此外，我国季风性气候明显，南北水资源分布不均，对我国经济发展有明显的局限性[5-6]，南水北调或能解决我国相干问题。
过酸过碱的污水处理排放是国家工业发展历程中躲不掉的一环，但同时过酸过碱的污水处理排放对于国家环保安全也存在巨大隐患，因此排放的污水的正确处理就成了保卫国家环保安全坚固壁垒中不可或缺的一部分[7]。然而，想要越过合格线对于传统的人工酸碱污水处理系统而言，还是很困难的。主要是其系统在处理酸碱污水的过程中有些难以弥补的缺陷：依靠着十分庞大的人力物力却效率低下，对于酸或碱的调和剂的量很难把握，而其中最大的缺陷就是人工操作不仅可靠性不高而且十分危害劳动者的身体健康。而随着工人工资水平的不断提高，企业对于污水处理所要承担的成本愈加繁重，探究如何降低对污水处理的成本成了新的关注焦点[8]。相对于机械化生产过程中机械的磨损折旧，人工成本显得愈加高昂。因此，目前开展基于PLC控制调节pH自动控制系统对处理关于pH污水是很有必要且合理的。
2 研究现状
国内外研究概况
2.1.1 国外研究概况
美国是世界上水资源中富的国家之一,人均水资源拥有量约为1000立方米,是我国人均水资源拥有量的4倍以市环境、工业冷却、锅炉补水以及回灌地下水和娱乐上。美国的污水资源化取得了较大的成功,城市污水回用范围较广,涉及到农业灌溉、城养鱼等多个方面;据统计,目前全国有357个城市回用污水,再生回用点536个,城市污水回用总量约为9.4*10,立方米/年。其中灌溉用水为5.8x109m,/立方米年,占污水回用总量的60%;工业用水占总用水量的30%,城市生活等其它方面的回用水量不足10%[9-11]。
1973年日本东京市政府颁布了有关节约水资源的新政策,同时开始提倡污水的回收和再利用。1984年东京市政府又制定了污水回用指南及相应的技术处理措施。1991年建立起的新市政府大楼用回用水冲洗的厕所,每年节约大约300m3/day的水资源,污水回用率达到37%[12][13]。
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