污水电解槽的负载建模及其电絮凝法处理装置的研发

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水,是生命之源。随着环境问题越来越严重,污水的治理已经成为当今环保问题的一大主题。工业污水中不仅仅含有许多人工合成的有机物,对生态的平衡造成严重的威胁,而且还可能含有多种多样的重金属离子,对人类的健康造成着严重的伤害。治理污水的方法多种多样,但是现在的污水治理效率仍然较低,治理污水的方法,参数等等仍然凭借着经验进行,治理污水的成本仍然较大。因此,研究高效率的污水治理方法,研制污水处理装置将对实际工程具有重大意义。本文将对脉冲电絮凝法的污水治理展开研究,主要工作如下:  对污水电解槽进行建模研究。分析了电絮凝法的基本工作原理,脉冲电絮凝法的工作条件,运用示波器观测污水电解槽在小幅正弦波下的响应曲线,并且根据污水电解槽的负载特性,建立污水电解槽的等效电路模型。根据电化学理论EIS,采用最小二乘法,对污水电解槽等效电路的各个参数进行了拟合,并分析了污水电解槽极板的结构与其等效电路中的参数的关系。  对污水电解槽的等效模型进行MATLAB仿真,分析其在不同频率,不同占空比下的脉冲电源下的响应,进而得出污水电解槽的最佳脉冲电源参数。与此同时,运用ARM开发设计具有AD采样,可调频率与占空比的PWM输出,可调频率的正弦波输出的控制板满足实验需求。选择合适的IGBT运用脉冲电絮凝法进行电解实验。搭建了脉冲电絮凝法污水处理的实验平台,观测污水电解槽在小幅正弦波下的响应曲线实验,测量污水电解槽在电压阶跃下的响应曲线。设置ARM控制板产生在MATLAB仿真下的最佳脉冲电源参数的PWM信号,观测其反应的响应曲线。搭建与实验平台参数值相同的MATLAB仿真模型,对比仿真所得曲线和实验测得曲线,验证污水电解槽的等效电路的正确性以及基于污水电解槽等效电路所得的最佳脉冲电源参数的正确性。进而得出针对不同场合下运用脉冲电絮凝法处理工业污水的污水电解槽的结构参数的确定方法,以及脉冲电源参数值的确定方法。最后实验结果表明污水电解槽的等效电路以及基于此所得最佳脉冲电源参数的设置方法是正确的。
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