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摘要

我国矿产资源十分丰富，其中已探明磷矿资源储存量位居世界第三位，贵州是我国

主要的磷矿资源开采地之一，仅乌江沿线就分布多家磷矿开采企业。工业磷矿开采会产

生大量废水，并且磷矿废水中含有大量磷化物，其主要成分 P

离子和 PO

离子是引起

水体富营养化的主要原因，水体中磷含量增大会造成生态环境严重破坏。本文针对磷矿

污水除磷控制系统进行研究，为磷矿污水稳定除磷提供技术支撑。主要内容包括：

（1）根据污水除磷工艺流程进行分析，设计出控制系统总体方案，确定污水除磷

控制系统的主要控制目标及功能，并根据设计要求对泵、阀、管道等设备进行选型。为

使磷矿污水中的磷化物得到充分处理，对方案中反应絮凝池进行结构优化设计，通过仿

真实验分析验证反应絮凝池设计结构的可行性。

（2）针对污水除磷工艺存在非线性、滞后性及时变性等特点，提出将控制技术与

PLC

控制器相结合的研究方式，通过

MATLAB

中

Simulink

对建立的控制模型进行仿真

分析，保证系统的可靠性及稳定性。在控制技术上采用模糊控制技术、PID 控制技术及

自适应模糊 PID 控制技术，通过仿真及试验比较，最终优选采用自适应模糊 PID 控制技

术，并设计开发了一套基于自适应模糊

PID

算法的磷矿污水除磷自动控制系统，通过对

历史数据、经验数据分析，设定模糊 PID 控制器中的隶属函数并对模糊规则中的 k

、k

、

参数进行实时修正，达到自适应优化控制性能效果，满足污水处理自动控制系统对高

效处理污水的要求。

（3）结合磷矿污水处理管理要求，开发了污水处理控制系统，系统采用控制室人

机界面控制及远程上位机界面控制相结合的方式，控制室控制由控制柜上 MCGS 触摸

屏控制，远程控制采用两台上位机由组态王组态控制。现场试验及应用表明：控制系统

具备良好的稳定性，可稳定、精准、高效处理污水，药剂使用量减少 30%左右，实现对

除磷药剂的高效利用。

关键词：污水除磷；MATLAB 仿真分析；自适应模糊 PID；自动控制系统；

现场试验

Abstract

III

Abstract

China is rich in mineral resources, among which the proven reserves of phosphate rock

resources rank the third in the world. Guizhou is one of the main phosphate rock resources

mining areas in China, and many phosphate rock mining enterprises are distributed along the

Wujiang River. Industrial phosphate mining will produce a lot of wastewater, and phosphate

wastewater contains a lot of phosphide, its main components P

ion and PO

ion is the main

cause of water eutrophication, the increase of phosphorus content in water will cause serious

damage to the ecological environment. In this paper, the phosphorus removal control system

of phosphate rock wastewater is studied, which provides technical support for the stable

phosphorus removal of phosphate rock wastewater. The main contents include:

（1）According to the analysis of the sewage phosphorus removal process, the overall

scheme of the control system is designed, the main control objectives and functions of the

sewage phosphorus removal control system are determined, and the pump, valve, pipeline and

other equipment are selected according to the design requirements. In order to fully treat the

phosphide in the phosphate rock wastewater, the structure optimization design of the reaction

flocculation tank in the scheme is carried out, and the feasibility of the design structure of the

reaction flocculation tank is verified through the simulation experiment analysis.

（

）

Aiming to the characteristics of wastewater phosphorus removal process, such as

non-linear, lag and time-varying, the research method of combining control technology with

PLC controller is proposed. The control model is simulated and analyzed by Simulink in

MATLAB to ensure the reliability and stability of the system. In the control technology, fuzzy

control technology, PID control technology and adaptive fuzzy PID control technology are

adopted. Through simulation and experimental comparison, the adaptive fuzzy PID control

technology is finally selected. A set of automatic control system for phosphorus removal from

phosphate rock wastewater based on Adaptive Fuzzy PID algorithm is designed and

developed. Through the analysis of historical data and empirical data, the parameters in the

fuzzy PID controller are set The membership function and the k

, k

parameters in the fuzzy

rules are modified in real time to achieve the effect of adaptive optimization control

performance and meet the requirements of sewage treatment automatic control system for

efficient sewage treatment.

（ 3 ） Combined with the management requirements of phosphate rock wastewater

摘要

..................................................................................................................................

Abstract

..............................................................................................................................

III

................................................................................................................................

第 1 章绪论

.......................................................................................................................

1.1 课题概述

..............................................................................................................

1.1.1 课题来源

...................................................................................................

1.1.2 课题研究背景

...........................................................................................

1.2 研究意义

..............................................................................................................

1.3 国内外研究现状

..................................................................................................

1.3.1 国内研究现状

...........................................................................................

1.3.2 国外研究现状

...........................................................................................

1.3.3 发展趋势

...................................................................................................

1.4 研究内容

..............................................................................................................

1.5 本论文的安排

......................................................................................................

第 2 章磷矿污水处理系统总体设计

...............................................................................

2.1 控制系统要求分析

..............................................................................................

2.1.1 整体性能要求

...........................................................................................

2.1.2 控制系统功能需求

...................................................................................

2.1.3 药剂投加需求

.........................................................................................

2.2 系统方案设计

....................................................................................................

2.2.1 系统总体结构设计

.................................................................................

2.2.2 反应絮凝池结构设计

.............................................................................

2.3 辅助硬件的选型

................................................................................................

2.3.1 泵的选型

.................................................................................................

2.3.2 阀的选型

.................................................................................................

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