智能恒温箱控制系统设计
基于单片机的恒温箱控制系统设计

基于单片机的恒温箱控制系统设计一、引言在现代科技的众多应用领域中,恒温控制技术扮演着至关重要的角色。
无论是在医疗、化工、科研还是在食品加工等行业,对环境温度的精确控制都有着严格的要求。
恒温箱作为实现恒温控制的重要设备,其性能的优劣直接影响到相关工作的质量和效率。
基于单片机的恒温箱控制系统凭借其精度高、稳定性好、成本低等优点,得到了广泛的应用。
二、系统总体设计(一)设计目标本恒温箱控制系统的设计目标是能够在设定的温度范围内,精确地控制箱内温度,使其保持恒定。
温度控制精度为±05℃,温度调节范围为 0℃ 100℃。
(二)系统组成该系统主要由温度传感器、单片机、驱动电路、加热制冷装置和显示模块等部分组成。
温度传感器用于实时采集恒温箱内的温度数据,并将其转换为电信号传输给单片机。
单片机作为核心控制单元,对采集到的温度数据进行处理和分析,根据预设的控制算法生成控制信号,通过驱动电路控制加热制冷装置的工作状态,从而实现对箱内温度的调节。
显示模块用于实时显示箱内温度和系统的工作状态。
三、硬件设计(一)单片机选型选择合适的单片机是系统设计的关键。
考虑到系统的性能要求和成本因素,本设计选用了_____型号的单片机。
该单片机具有丰富的片上资源,如 ADC 转换模块、定时器/计数器、通用 I/O 口等,能够满足系统的控制需求。
(二)温度传感器选用_____型号的数字式温度传感器,其具有高精度、低功耗、响应速度快等优点。
传感器通过 I2C 总线与单片机进行通信,将采集到的温度数据传输给单片机。
(三)驱动电路驱动电路用于控制加热制冷装置的工作。
加热装置采用电阻丝加热,制冷装置采用半导体制冷片。
驱动电路采用_____芯片,通过单片机输出的控制信号来控制加热制冷装置的通断,从而实现温度的调节。
(四)显示模块显示模块选用_____型号的液晶显示屏,通过单片机的并行接口与单片机进行连接。
显示屏能够实时显示箱内温度、设定温度以及系统的工作状态等信息。
恒温箱温度控制系统的设计任务书

编号:毕业设计任务书题目:恒温箱温度控制系统的设计学院:机电工程学院专业:电气工程及其自动化学生姓名:孙卉学号:1200120304指导教师单位:机电工程学院姓名:韦寿祺职称:教授题目类型:☐理论研究☐实验研究☑工程设计☐工程技术研究☐软件开发2015年12月28日一、毕业设计(论文)的内容恒温箱广泛应用在医疗、工业生产和食品加工等领域,其对温度稳定性要求较高,如何实现对温度的精确控制是恒温箱温度控制系统的关键。
温度控制系统通常由被控对象、测量装置、调节器和执行机构等组成。
目前,测量装置大多采用温度传感器采集温度,但是在常规的环境中,温度受其它因素影响较大,而且难以校准,因此,温度也是较难准确测量的一个参数,常规方法测量温度误差大、测量滞后时间长。
当前,普遍使用单片机或者PLC实现恒温箱温度的智能控制,两种控制方式各有优势。
本课题要求设计一种智能恒温控制系统,选择合适的控制方式实现温度的智能控制,具体任务如下:1、收集有关恒温箱的文献资料,了解恒温箱的工作原理、工艺要求等,重点学习掌握恒温箱温度控制系统的构成、运行参数、控制特点等,选择合适的控制方式,制定恒温箱电热温度控制系统的控制方案。
2、建立恒温箱电热温度控制系统的数学模型,应用仿真软件进行仿真,选择调节器参数,分析系统稳态和动态控制性能指标。
3、完成恒温箱电热温度控制系统的硬件电路设计和相关控制软件程序的编写,绘制系统原理图,计算元器件参数,选择元器件型号。
4、制作演示模拟样机,进行软硬件联调。
二、毕业设计(论文)的要求与数据1、收集恒温箱温度控制系统的工作原理和控制方法的相关文献资料15篇以上,其中英文文献不少于2篇。
2、恒温箱电热温度控制系统的输入电源为单相220V,电加热额定功率5kW,温度调节范围室温~200℃,温度控制精度在±1℃以内。
3、恒温箱对加热电源电流的传递函数为18.4e ,采用PID调节器或九点1.2s控制器设计恒温箱电热温度控制系统,选择单片机或PLC作为控制器。
恒温箱的控制设计毕业设计论文

摘要温度与生物的生活环境密切相关,不同的生物或物体对温度的要求都不同。
随着智能控制技术不断的发展,在现代工业生产以及科学实验的许多场合,为了获取生物或物体所需求的温度,需要及时准确的获取温度信息,同时完成对温度的预期控制,这时候温度检测与控制系统就显得尤其的重要。
因此,温度检测系统的设计与研究一直备受广大科研者重视。
本次课题设计了一个低成本,高精度的恒温箱。
该设计主要从硬件和软件两个方面出发:1)在硬件上,选择AT89C52单片机为核心,采用了TL431组成2.5V的恒流源,并以Pt100温度传感器作为温度检测仪器,通过ICL7135模数转换器采集数据,用LED数码管作为显示器,构成了一个恒温箱;2)在软件上,设计了温度检测算法,并在C语言编程环境下,编写了相应的程序来实现所设计的算法。
最后通过Proteus ISIS与Keil的联合仿真,保证了算法的可行性。
通过仿真实验可以发现所设计的系统可以较好的检测、控制并且保持温度。
但是由于温度调节的迟滞性以及设计上的不足,该系统具有一定的局限性。
关键词:温度检测;AT89C52单片机;恒温箱;C语言编程ABSTRACTTemperature is closely related to life and environment. Different creature or object have different requirements to temperature. With the development of the intelligent-control- technology, and in order to arrive to the creature's or object's temperature-demand, we should take the information of temperature timely and accuratly, and control the temperature to the expected degree, in the modern industrial production and scientific experiment many occasions . I n this situation, the testing and controlling system for temperature is especially important. Therefore, the designs for temperature detection system attract researchers' attentions.In this dissertation, we designed a box with constant temperature which has low cost as well as high accuracy. We designed the system mainly from two aspects: hardware and software1)Hardware's design: At first, we chosed AT89C52 SCM as the core of the system. And then we selected TL431 to compose the 2.5 V constant and Pt100 temperature sensor for testing temperature. At last, we collecte data througn theICL7135 ADC and display data them on the LED. All of this consists of a the constant-temperature-box;2)Software's design: In this papar, we designed a algorithm detecte temperature and implemented it based on the C programming language's environment. Finally we did a series of simulation experiment through the Proteus ISIS and Keil to ensure that the algorithm is feasible.Simulation results show that the system designed had a very good effect on temperature's detection, controlling and keeping . Because of the adjustmentand of the temperature and the insufficiency of the design, this system has some limitations.Keywords:Temperature detection;AT89C52 SCM; Box of constant temperature ;C language programming毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
HWS-500恒温箱说明书

HWS-500恒温箱说明书
仪器名称:智能恒温恒湿箱
仪器型号:HWS-500
智能恒温恒湿箱仪器简介:
HWSX系列智能恒温恒湿箱是由箱体、加热器、制冷机、循环风扇、控制器、温度传感器、湿度传感器、加湿器等组成。
它能根据用户需要将箱内温度和湿度分别稳定在某一数值,可用作微生物培养、物体的物理性能试验、昆虫和小动物的饲养、植物发芽、生物制品存放、化学药品贮藏及药品试验等。
智能恒温恒湿箱仪器功能特点:
大屏幕液晶显示,中文指导操作流程,操作简单,控制精确,蓝色背光,便于夜间查看。
程序可设置时间、温度、湿度等梯度控制。
时段控制99段编程,温度范围0-50℃,湿度30~95%RH
直观显示北京时间,时段剩余时间,箱内温湿度及室外温度(选配)。
可设置内胆保护温度,高于内胆保护温度软硬件自动切断电源,保护测试样品。
具有超温和传感器异常保护保护功能,保证仪器和样品安全。
具有掉电记忆、掉电时间自动补偿功能。
停电后再次开机都可延续原来的工作状态。
智能恒温恒湿箱仪器技术参数:
●容积:500L
●控温范围:0℃~50℃
●温度波动度:±1.0℃
●温度不均匀度:≤1.5℃
●湿度调节范围:30~95%RH
●加热功率:300W~500W
●压缩机功率:190W~450W
●压缩机延时保护时间:3min
●噪音:<70dB
●工作方式:连续运行
●工作环境:温度0~40℃、湿度80%RH以下,无腐蚀性气体●电源:220±22V,50±0.5Hz。
单片机恒温箱温度控制系统的设计说明

课程设计课题:单片机培养箱温控系统设计本课程设计要求:温度控制系统基于单片机,实现对温度的实时监控,实现控制的智能化。
设计了培养箱温度控制系统,配备温度传感器,采用DS18B20数字温度传感器,无需数模/数转换,可直接与单片机进行数字传输,采用PID控制技术,可保持温度在要求的恒定范围内,配备键盘输入设定温度;配备数码管L ED显示温度。
技术参数及设计任务:1、使用单片机AT89C2051控制温度,使培养箱保持最高温度110 ℃ 。
2、培养箱温度可预设,干燥过程恒温控制,控温误差小于± 2℃.3、预设时显示设定温度,恒温时显示实时温度。
采用PID控制算法,显示精确到0.1℃ 。
4、当温度超过预设温度±5℃时,会发出声音报警。
和冷却过程没有线性要求。
6、温度检测部分采用DS18B20数字温度传感器,无需数模/数转换,可直接与单片机进行数传7 、人机对话部分由键盘、显示器、报警三部分组成,实现温度显示和报警。
本课程设计系统概述一、系统原理选用AT89C2051单片机作为中央处理器,通过温度传感器DS18B20采集培养箱的温度,并将采集的信号传送给单片机。
驱动培养箱的加热或冷却。
2、系统整体结构总体设计应综合考虑系统的总体目标,进行初步的硬件选型,然后确定系统的草案,同时考虑软硬件实现的可行性。
经过反复推敲,总体方案确定以爱特梅尔公司推出的51系列单片机为温度智能控制系统核心,选用低功耗、低成本的存储器、数显等元器件。
总体规划如下:图1 系统总体框图2、硬件单元设计一、单片机最小系统电路Atmel公司的AT2051作为89C单片机,完全可以满足本系统所需的采集、控制和数据处理的需要。
单片机的选择在整个系统设计中非常重要。
该单片机具有与MCS-51系列单片机兼容性高、功耗低、可在接近零频率下工作等诸多优点。
广泛应用于各种计算机系统、工业控制、消费类产品中。
AT 89C2051 是 AT89 系列微控制器中的精简产品。
基于PLC的热水箱恒温控制系统

基于PLC的热水箱恒温控制系统温度是工业生产中常见的工艺参数之一,任何物理变化和化学反应过程都与温度密切相关。
在科学研究和生产实践的诸多领域中, 温度控制占有着极为重要的地位, 特别是在冶金、化工、建材、食品、机械、石油等工业中,具有举足轻重的作用。
对于不同生产情况和工艺要求下的温度控制,所采用的加热方式,燃料,控制方案也有所不同。
例如冶金、机械、食品、化工等各类工业生产中广泛使用的各种加热炉、热处理炉、反应炉等;燃料有煤气、天然气、油、电等。
温度控制系统的工艺过程复杂多变,具有不确定性,因此对系统要求更为先进的控制技术和控制理论。
可编程控制器(PLC)可编程控制器是一种工业控制计算机,是继承计算机、自动控制技术和通信技术为一体的新型自动装置。
它具有抗干扰能力强,价格便宜,可靠性强,编程简单,易学易用等特点,在工业领域中深受工程操作人员的喜欢,因此PLC已在工业控制的各个领域中被广泛地使用。
第一章绪论1.1 引言可编程序控制器(Programmable Controller,简称PLC)是以微处理器为基础,综合了计算机技术、控制技术、通讯技术等高新技术的工业装置。
现代PLC不仅具有传统继电器控制系统的控制功能,而且能扩展输入输出模块,特别是可以扩展一些智能控制模块,构成不同的控制系统,将模拟量输入输出控制和现代控制方法融为一体,实现智能控制、闭环控制、多控制功能一体的综合控制系统。
在工农业生产中,常用闭环控制方式控制温度、压力、流量等连续变化的模拟量,PID控制是常见的一种控制方式。
由于其不需要求出控制系统的数学模型,算法简单、鲁棒性好、可靠性高,在使用模拟量控制器的模拟控制系统和使用计算机(包括PLC)的数字控制系统中得到了广泛的应用。
本文针对恒温水箱温控系统的要求,以PLC为温度控制系统的核心,利用PID控制算法实现水箱的恒温控制。
1.2选题的背景温度是是工业上常见的被控参数之一,特别在冶金、化工、机械制造等领域,恒温控制系统被广泛应用于热水器等一些热处理设备中。
基于单片机的恒温箱温度控制系统毕业论文带pid控制

第1章绪论1.1研究的目的和意义温度是工业生产中主要被控参数之一,温度控制自然是生产的重要控制过程。
工业生产中温度很难控制,对于要求严格的的场合,温度过高或过低将严重影响工业生产的产质量及生产效率,降低生产效益。
这就需要设计一个良好温度控制器,随时向用户显示温度,而且能够较好控制。
单片机具有和普通计算机类似的强大数据处理能力,结合PID,程序控制可大大提高控制效力,提高生产效益。
本文采用单片机STC89C52设计了温度实时测量及控制系统。
单片机STC89C52能够根据温度传感器DS18B20所采集的温度在LCD1602液晶屏上实时显示,通过PID控制从而把温度控制在设定的范围之内。
通过本次课程实践,我们更加的明确了单片机的广泛用途和使用方法,以及其工作的原理。
1.2国内外发展状况温度控制采用单片机设计的全数字仪表,是常规仪表的升级产品。
温度控制的发展引入单片机之后,有可能降低对某些硬件电路的要求,但这绝不是说可以忽略测试电路本身的重要性,尤其是直接获取被测信号的传感器部分,仍应给予充分的重视,有时提高整台仪器的性能的关键仍然在于测试电路,尤其是传感器的改进。
现在传感器也正在受着微电子技术的影响,不断发展变化。
恒温系统的传递函数事先难以精确获得,因而很难判断哪一种控制方法能够满足系统对控制品质的要求。
但从对控制方法的分析来看,PID控制方法最适合本例采用。
另一方面,由于可以采用单片机实现控制过程,无论采用上述哪一种控制方法都不会增加系统硬件成本,而只需对软件作相应改变即可实现不同的控制方案。
因此本系统可以采用PID的控制方式,以最大限度地满足系统对诸如控制精度、调节时间和超调量等控制品质的要求。
现在国内外一般采用经典的温度控制系统。
采用模拟温度传感器对加热杯的温度进行采样,通过放大电路变换为 0~5V 的电压信号,经过A/D 转换,保存在采样值单元;利用键盘输入设定温度,经温度标度转换转化成二进制数,保存在片内设定值单元;然后调显示子程序,多次显示设定温度和采样温度,再把采样值与设定值进行 PID 运算得出控制量,用其去调节可控硅触发端的通断,实现对电阻丝加热时间的控制, 以此来调节温度使其基本保持恒定。
基于单片机的恒温箱温度控制系统的设计

基于单片机的恒温箱温度控制系统的设计课程设计题目:单片机恒温箱温度控制系统的设计本课程设计要求:本温度控制系统为以单片机为核心,实现了对温度实时监测和控制,实现了控制的智能化。
设计恒温箱温度控制系统,配有温度传感器,采用DS18B20数字温度传感器,无需数模拟∕数字转换,可直接与单片机进行数字传输,采用了PID控制技术,能够使温度保持在要求的一个恒定范围内,配有键盘,用于输入设定温度;配有数码管LED用来显示温度。
技术参数和设计任务:1、利用单片机AT89C2051实现对温度的控制,实现保持恒温箱在最高温度为110℃。
2、可预置恒温箱温度,烘干过程恒温控制,温度控制误差小于±2℃。
3、预置时显示设定温度,恒温时显示实时温度,采用PID控制算法显示精确到0.1℃。
4、温度超出预置温度±5℃时发出声音报警。
5、对升、降温过程没有线性要求。
6、温度检测部分采用DS18B20数字温度传感器,无需数模拟∕数字转换,可直接与单片机进行数字传输7、人机对话部分由键盘、显示和报警三部分组成,实现对温度的显示、报警。
一、本课程设计系统概述1、系统原理选用AT89C2051单片机为中央处理器,经过温度传感器DS18B20对恒温箱进行温度采集,将采集到的信号传送给单片机,在由单片机对数据进行处理控制显示器,并比较采集温度与设定温度是否一致,然后驱动恒温箱的加热或制冷。
2、系统总结构图总体设计应该是全面考虑系统的总体目标,进行硬件初步选型,然后确定一个系统的草案,同时考虑软硬件实现的可行性。
总体方案经过重复推敲,确定了以美国Atmel公司推出的51系列单片机为温度智能控制系统的核心,并选择低功耗和低成本的存储器、数码显示器等元件,总体方案如下图:图1系统总体框图二、硬件各单元设计1、单片机最小系统电路单片机选用Atmel公司的单片机芯片AT89C2051 ,完全能够满足本系统中要求的采集、控制和数据处理的需要。
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前言智能恒温箱根据其应用领域、使用对象的不同及相关的性能指标,所设计的智能恒温箱其工作原理都有其独特的一面。
当然,作为一种恒温控制的产品,又都有其恒温控制产品的相似之处。
比如其控制的目的都是一样的。
它们控制的参数仍然是温度,控制的目的是使温度维持恒定在给定值所允许的波动范围之内。
这是任何恒温控制产品的共同特点。
一、智能恒温箱控制系统设计实践介绍本次设计的智能恒温箱控制系统,总体上主要分为主机PI C 单片机控制部分、温度数据采集部分、按键控制输入部分、显示部分、输出驱动部分等五部分。
智能恒温箱控制系统就是通过单片机编程实现对温度的采集、数据处理、控制显示、控制输入、控制输出等一系列功能,使温度维持恒定在所设定的温度给定值。
智能恒温箱的基本工作原理是以PI C 单片机为核心,通过对PI C 单片机编程进行系统控制。
PI C 单片机上电后,首先必须进行系统初始化,然后按照我们编程设定的顺序,执行控制动作。
在PI C 单片机初始化的这一过程中,最为重要的一点是PI C 单片机从其E?PRO M 调出在其存放的上一次设定的温度给定值,并存放在指定的ROM 存储单元中,便于后面的功能子程序调用。
PI C 单片机初始化后,转去执行将温度传感器检测到的,并经过运算放大器放大后得到的相应模拟量,即电压输入信号进行A /D 转换。
A/D 转换后得到的初步数字量信号不能直接输出显示,必须经过标度转换及B CD 码转化后才能作为输出信号在LED 数码管上输出显示。
此时,PIC 单片机并将温度设定值与检测到的实时温度值进行比较大小,得到的结果分三种情况,即大于、等于和小于,并将这三种信息通过发光二极管显示出来。
同时,PI C 单片机根据这三种信号控制执行相应的输出动作。
如果系统检测到的温度值比给定值大,则系统停止加热;如果系统检测到的温度值比给定值小,系统则根据差值的大小给出相应的控制量;如果系统检测到的温度值等于给定值,系统则根据现场的具体情况给出相应的较小的控制量进行加热以维持系统温度恒定(在本系统中,当出现这种情况时,系统给出的控制量是0.05,即加热板的加热功率因数。
)。
此时,PI C 单片机的一个工作周期并没有完成。
PIC 单片机还要进行判断按键输入口是否有新的按键输入信号,即判断是否要进行温度给定值更改。
如果功能键有按下信号,PIC 单片机则执行更改参数子程序,我们可以通过递增按键、递减按键进行更改温度该定值,系统并将更改后的温度给定值重新存放到PI C 单片机的E?PR O M 中;如果没有按键按下,则PI C 单片机所控制的一个工作周期完成,系统返回主程序继续执行。
二、主要设计内容根据智能恒温箱的基本工作原理、性能指标、技术参数等相关信息,提出智能恒温箱控制系统的多种设计方案,并从中选出最优的控制方案。
本系统采用单片机控制技术与模糊控制技术相结合的控制系统设计方案,将模糊控制策略应用于智能恒温箱控制系统中的目的,是使控制系统达到节能与智能控制的效果,使系统能够实现节能35%以上。
智能恒温箱控制器设计输出的功率达到5K W ,设计可以调节目标控制温度,系统的温度控制精度达到0.5摄氏度。
在智能恒温恒温箱控制器的设计过程中,系统控制电路的设计和模糊控制策略在系统的应用是非常重要的,也是恒温箱控制系统设计的难点。
为了达到系统设计要求的性能指标,所以,在设计的过程中要进行控制系统的总体设计,输入、输出端口地址的分配,硬件的选择及配置,这都是在系统设计过程中不忽视的。
最后是控制系统软件的系统分析及控制系统软件的编制,这是智能恒温箱控制器能否正常工作运行的保证。
系统设计的主要内容有、硬件部分设计()主机单片机系统设计;(2)温度数据采集电路设计;(3)按键输入电路设计;(4)显示输出电路设计;(5)驱动输出电路设计。
2、软件部分设计(1)系统主程序设计;(2)A /D 转换子程序设计;(3)乘法子程序设计;(4)比较驱动子程序设计;(5)更改参数子程序设计;(6)B C D 码转换子程序;(7)延时子程序设计;(8)数据读写子程序设计;(9)PW M 输出子程序设计;(10)电路调整算法。
3、模糊控制设计(1)模糊控制器输入变量和输出变量的确定;(2)隶属度函数和语言变量的确定;(3)模糊控制规则的设计;(4)模糊推理;(5)模糊节能控制值验证。
三、具体设计内容本次智能恒温箱控制器设计,要求具有价格低,性价比高的特点,主要是应用于普通食品、物品的保温,还可以应用于种子的培育和食品的发酵等与温度保温相关的应用领域上。
但是,本课题研究的重点不只是停留在这些方面,而要涉及到智能及节能的关键问题上。
本设计系统控制的主要对象是温度,从系统的控制要求及设计系统达到的性能指标进行全面分析,采用PI C 16F877单片机作为主控制系统,这不仅是对所学知识的巩固,更重要的是采用单片机控制技术是当前最简单、可靠性较高、是最经济的一种方案。
本设计系统中为了能够达到节能、智能控制的效果,所以在系统中采用了模糊控制策略。
因为温度控制是易于受多种内外因素干扰的非线性控制系统,而模糊控制是智能控制的分支之一,是一种非线性控制方法,工作范围宽,适用范围广,特别适合于这种温度控制的非线性系统控制;模糊控制也不依赖于对象的数学模型,对无法建模或很难建模的复杂对象,可以利用人的经验知识来设计模糊控制器,从而完成控制任务,而传统的控制方法都要已知被控对象的数学模型才能设计控制器;模糊控制具有内在的并行处理机制,表现出极强的鲁棒性,对被控对象的特性变化不敏感;模糊控制器的设计参数容易选择调整;算法简单、执行快、容易实现,不需要很多的控制理论知识。
所以本控制系统采用单片机技术和模糊控制技术相结合达到了节能和智能控制的效果。
四、拟采用的技术方案经过几种可行方案的比较分析后,最终确定以下方案,如下为系统原理框图。
浅谈智能恒温箱控制系统设计黄永华广州亚虎电力有限公司【摘要】智能恒温箱控制系统的设计应用已广泛用于医药、食品、农业等多个领域及人们日常生活当中。
笔者通过设计实践认为,上述系统随了对温度进行调控外,如何使设计实现智能和节能,是设计工作者要考虑的问题及今后设计的发展方向。
【关键词】温度控制 数据采集 PIC 单片机 模糊控制(下转第页):11222为N :P=4:1[10]。
此外,黄自力等人对磷酸盐浓度为5mm ol/L 的模拟废水进行了研究,实验表明,当N:P=2时,磷的回收率达到最大值98.9%,而且沉淀物经X RD 检测分析证实确为鸟粪石[11]。
对于这种氮的需要量要大于磷的现象,能够解释清楚的文章不多,只是表明,在水中氨氮含量过量的情况下,氨氮的浓度并不会制约鸟粪石的形成,仅仅是对氮的去除效率有影响[12]。
3.5温度的影响尽管很多介绍有关鸟粪石的论文没有考虑反应温度对鸟粪石形成影响,但事实上,温度对鸟粪石沉淀反应的影响是多方面的。
因为不同的温度下鸟粪石和其他形式镁的沉淀物的溶度积是不同的,因而可能在某些温度下,生成沉淀的主体并非鸟粪石。
M .hanho un 等人通过用M A TLA B 建立相关的热化学数学模型,通过该模型,可以模拟在不同温度下,不同p H 值下反应情况,进而评估生成鸟粪石的数量和纯度[13]。
3.6混凝剂和助凝剂投加的影响投加混凝剂和助凝剂对形成的絮体有稳定作用,同时也能促进溶液中颗粒的相互碰撞和吸附架桥作用,更好的形成大颗粒絮凝体。
混凝剂主要采用常见的铁盐或铝盐,助凝剂可选择的种类很多,除了PAM 外,Kr i s t e ll S.Le C o r r e 等人研究表明,聚二烯丙基二甲基氯化铵(Po ly D ADM A C )可以形成效果最为理想的絮凝体沉淀。
该种物质为强阳离子聚电解质,外观为无色至淡黄色粘稠液体。
安全、无毒、易溶于水、不易燃、凝聚力强、水解稳定性好、不成凝胶,对p H 值变化不敏感,有抗氯性。
实验中,用激光衍射法测定的表示絮凝体的大小,投加之前,为50-100μm ,反应一分钟后,向不同反应器内分别投加PolyDA D M A C 、Fe C l 3、Fe (SO 4)3、C aC O 3、CaC l 2和明矾后,反应28分钟,絮体的值分别达到581.2、506.8、355.5、346.63、310.9和383.9μm 。
根据以上数据可以看出,使用Po lyDA D M AC 作为助凝剂的处理效果要明显优于其他种类的助凝剂[14]。
4、鸟粪石回收磷的前景展望当今主要的磷肥是三过磷酸钙(TSP ),含47%的;磷酸氢二铵(DAP ),含18%的氮,46%的;磷酸氨镁(M A P ),含12%的氮和52%。
这3种化肥磷的主要组分可溶于水,且经常与其他物质如钾和硫等结合以能够供应充足的养分。
其中鸟粪石是一种品质极好的磷肥。
100m 3污水中可以结晶出1kg 的鸟粪石[3]。
也就是说,如果很多污水处理厂进行鸟粪石的回收,则可以节省大量磷矿的开采。
对于一些特殊的污水处理厂,鸟粪石的回收利用则更加方便,可行性更高。
例如,董滨等人指出,很多养猪场污水处理工艺的出水仍含有大量的氮和磷,而且,具有如下优点:出水清澈,悬浮物固体(SS )含量很低,结晶过程受水中其他物质的干扰小,结晶纯度高[15]。
国外已经将水厂提炼的鸟粪石商业化,从已有的应用中,可以得出,用鸟粪石法,不仅可以提高污水的除磷效率,减少剩余污泥的形成,而且可以带来经济效益。
但是,我国对于鸟粪石除磷的研究仍处于实验室研究或是小试、中试阶段,用于大规模的污水处理厂技术并不十分成熟,这是因为现在所产生的沉淀物中,鸟粪石的纯度并不是很高,而且对其进行提纯的成本过大。
这一点,我们可以从很多研究实验采用的水样均为自配水看出。
此外,现在有关鸟粪石技术的文献大部分都是水中氨氮浓度大于磷酸盐浓度,但对于某些含磷量远大于含氨氮量的水是否可采用鸟粪石回收磷的方法研究甚少。
这些都是今后研究的重点。
参考文献[1]王绍贵,张兵,汪慧贞.以鸟粪石的形式在污水处理厂回收磷的研究[J].环境工程,2005,23(3):78-80.[2]杨鸿瑞,朱洪光,周雪飞,张亚雷.投药方式对鸟粪石法脱氮除磷的影响[J].环境工程学报,2011,5(1):55-59.[3]佟娟,陈银广,顾国维.鸟粪石除磷工艺研究进展[J].化工进展,2007,26(4):526-530.[4]Stratfu l I,Scrims haw M D,Lester J N.Con ditio ns influencing th e precipitation of magnes ium ammoniu m ph os phate[J ].Water R es.2001,35(17):4191-4199.[5]林亲铁,刘国光,尹光彩,姚琨.磷酸铵镁法回收污泥浓缩液中氮磷影响因素研究[J].环境工程学报,2010,4(9):2029-2032.[6]王崇臣,郝晓地,王鹏,兰荔.不同p H 下鸟粪石(MAP )法目标产物的分析与表征[J].环境化学,2010,29(4):759-763.[7]Andrade A,S chuilin g R.T he Ch emis try of Struvite Crys tallization [J].Mineral J o urn al,2001,23(5-6):37-46.[8]H.Saido u,A.Korchef,S.Ben Mou s sa,M.Ben Amo r.Struvite precipitation by the dissolved degas ification technique:Impact o f th e airflow rate and pH [J ].Chemos ph ere,2009,74(2):338-343.[9]孔殿超,崔康平,杨阳等.鸟粪石沉淀法处理氨氮废水的影响因素及其产物性质研究[J].安全与环境工程,2010,17(5):12-16.[10]薛罡,王燕群,刘亚男.摩尔配比对MAP 沉淀法回收模拟废水中磷的影响[J ].环境科学与技术,2010,33(1):170-173.[11]黄自力,夏明辉,肖晶晶等.鸟粪石结晶法回收废水中磷的研究[J].工业安全与环保,2009,35(10):13-14.[12]N.Marti,L.Pasto r,A.Bou zas,J.Ferrer,A.Seco.Ph os ph orus recov-ery by struvite crystallization in WW TPs :Influ en ce o f the sludge treat-ment line operation[J ].Water R es.2010,44(7):2371-2379.[13]M.H an hou n et al.Temperature impact as ses sment on s truvite s o lubility pro duct:A thermodynamic modeling approach[J ].Chemical En -gineering Journal,2011,167(1):50-58.[14]Kristell SLe Corre,Eu gen ia Valsami-Jon es,Ph il Ho bbs,Bruce J efferson,Simo n A.Pars ons.Ag glomeration of s tru v ite cry stals[J ].Water Res .2007(41):419-425.[15]董滨,段妮娜,陈洪斌,何群彪.猪场污水回收磷酸铵镁结晶形态及方式研究[J].水处理技术,2009,35(9):22-25.[16]Doyle J D,Parsons S A.Struvite formation,contro l and recovery [J].Water Res .2002,36(16):3925-3940.将主系统设计电路分成以下几大部分来设计:微机单片机,温度传感及采集电路,键盘控制电路,显示电路,报警电路,存储器扩展电路。