基于统计技术的污水处理软控制系统研究

上海交通大学硕士学位论文基于统计技术的污水处理软控制系统研究姓名：张滋润申请学位级别：硕士专业：管理科学与工程指导教师：吴瑞明20100101上海交通大学硕士学位论文基于统计技术的污水处理软控制系统研究IV基于统计技术的污水处理软控制系统研究摘要城市生活污水是我国水污染的主要源头之一，企业化运营后的城市污水处理厂面临污水进水量不可控、运营收入与处理结果挂钩而处理要求日益提高、管理目标日益严格等问题。要将污水处理过程进行的有条不紊，要在多变的外部环境下始终保持污水处理厂的良好运营，在通过改进工艺、设备和自动化控制系统的同时，管理运营方法仍需要进一步的改进。应用统计过程控制（SPC）理论研究针对污水处理过程周边环境内影响生产质量多个因素下的过程质量实施过程控制可以为污水处理管理者提供一种有效的管理方法。本文首先阐述了国内污水处理的现状和针对国内污水处理研究的现状。国内污水处理的需求日益提高，大量的城镇污水处理厂在建，提高污水处理厂的管理水平十分有必要。目前国内针对污水处理的研究主要是简化生化反应过程模型和仿真预测，污水处理设备可靠性研究、网管可靠性研究、运行成本模型等。第二部分综述了SPC原理及其核心部分控制图的种类与使用特点，国内外SPC理论的发展，SPC在改进自动控制系统中的应用，SPC在工业生产外其他领域的应用。通过比较统计过程控制与其他控制理论，本文分析了统计过程控制的特点与控制图应用在污水处理过程中的适应性。上海交通大学硕士学位论文基于统计技术的污水处理软控制系统研究V第三部分首先分析了污水处理过程周边环境内影响其处理质量的诸多因素，并在此基础上给出针对污水处理过程的软控制思想的定义并建立污水处理过程软控制指标体系。在软控制指标体系的基础上，本文设计了污水处理软控制系统，给出计算过程与运行步骤，并对系统可能的输出结果（控制图、失控变量）进行初步的分析。第四部分以安徽舒城污水处理厂为研究对象，按照软控制系统分析步骤与计算过程，借助质量管理统计软件Minitab，分析该厂运营者某水务公司提供的生产数据，得到统计受控状态下的各因素样本组与控制限，在此基础上检验2009年上半年产生的新样本得到结论：设备维修时间、低效运行时间偏长、未处理污水量偏多与有害气体浓度偏高，并给出一定的应对建议与方案。应用结果证明软控制系统可以有效地检验出污水处理过程周边环境内影响运行质量的过程是否统计受控，也证明了污水处理软控制系统可以有效地为污水处理厂的管理者提供辅助控制。关键词：软控制，污水处理，统计过程控制，多元控制图上海交通大学硕士学位论文基于统计技术的污水处理软控制系统研究VISTUDYONSOFTCONTROLSYSTEMOFWASTEWATERDISPOSALPLANTBASEDONSTATISTICALTECHNIQUEABSTRACTCityLivingSewageisoneofthemainwaterpollutionresourcesofChina.Afterreformingtocommercialrunning,municipalsewageplantfacesproblemsofuncontrolledquantityofinputwastewater,operationrevenuelinkedwithdisposalquality,higherstandards,andstrictermanagementobjectives.Besidesimprovingtechniques,equipmentsandprocessingcontrolsystem,itisalsonecessaryforoperatorstoimprovemanagementmethodwhenmaintaininghighprocessquality.ApplyingSPC(StatisticalProcessControl)intheenvironmentofwastewaterdisposalprocesscouldprovideaneffectiveassistcontroltooperators.ThefirstpartofthisthesisdescribedcurrentsituationofwastewatertreatmentinChinaandthecurrentresearchesaroundit.Demandofwastewatertreatmentisincreasingandreformationofplanthasbeentakenforseveralyears.Itishighlyrequiredtoimprovetreatment'smanagementquality.Currently,mostofresearch