随着我国工业经济的迅猛发展,大量工业污水随之产生,导致我国水体环境污染问题日益严峻,不仅给人们的生活带来不利影响,也严重制约了经济的可持续发展。污水处理是一个常谈常新的话题,同时也是一个高成本低产出的行业,为达到节能减排、降本增效的目的,企业在污水处理中必须着力于提高污水处理效率,提升污水处理的整体技术水平。十三五阶段,污水处理也已成为企业大力关注和投资的热点。本研究以无机硅生产企业污水处理过程为具体研究对象,对其中的关键工艺进行研究与改造提升,同时针对酸碱中和过程中pH控制存在的技术难点提出相应的解决方案,通过仿真研究与对比分析,进一步验证了优化控制策略的有效性和可靠性。论文主要研究内容具体如下:(1)对国内外的污水处理现状以及DCS系统在污水处理过程中的应用进行了详细阐述,同时也对污水处理过程中pH控制策略的研究进展加以总结与评述。(2)对污水处理过程中的关键工艺进行研究与改造提升。针对中和工段酸碱度及酸碱阀需要往复调节与切换控制的问题,提出先粗调后细调的pH调节操作方案,以提高中和过程pH调节的便利性和操作效率;针对pH测量过程具有时滞特性及pH电极维护频繁等问题,进行检测点位置的优化调整,以减小引入系统的纯滞后时间与测量误差,并增强pH检测的稳定性,降低维护成本;针对絮凝沉降工段存在絮凝效果不理想及絮凝终点难以自动判定等问题,提出增设混合器和缓冲罐、加装浊度计等改造方案,以进一步改进混合效果与提升絮凝效率。(3)以中和工段中的污水收集池为重点研究对象进行实验建模与pH控制策略的仿真研究。针对酸碱中和过程具有大时滞、大惯性、非线性等特性及常规PID控制容易产生超调与振荡等问题,应用阶跃响应法建立污水收集池pH中和过程的非参量模型,经二阶近似和数学计算后求得其用传递函数形式加以描述的动态特性方程。同时,在此基础上提出基于仿人智能的模糊-Smith控制、专家模糊控制等控制策略,结合操作工经验,应用基于MATLAB平台的SIMULINK工具箱对模糊控制器进行设计与仿真研究,并与传统PID控制策略进行性能对比。研究结果表明,带积分作用的模糊-Smith控制的超调量与动态响应速度都要优于常规PID,而专家模糊控制的性能更优于模糊-Smith控制,具有无超调和高动态响应特性,是解决大时滞过程控制的有效方法,适合运用到现有的污水处理过程中。(4)根据改进的污水处理工艺及其控制要求,设计污水处理中心整个污水处理过程的自动控制方案。同时,在统计整个系统测量控制点的基础上应用浙江中控的ECS-100系统进行系统集成设计,重点开展了DCS硬件的选型和监控组态等工作。为后期的工艺改造提升、控制策略实施和系统调试打下了坚实的基础。