第三届挑战赛C4-城市供水处理混凝投药过程的建模与控制

水与人的生活息息相关，对于自来水净化涉及到水处理混凝技术，水厂的混凝沉淀是一个复杂的物理化学反应过程，具有非线性、时滞性、多干扰等特点。在混凝投药过程中最主要是建立一个最佳的投药控制系统，通过数学演绎推理的方法来建立一个水处理混凝投药控制的数学模型。

本文通过对水厂原水测量的水质数据，原水流量，混凝剂投加量和沉淀池出水浊度进行分析，通过对数据预处理，筛选出有效数据作为建立数学模型的原始数据。通过对水处理混凝反应过程的浊度变化进行分析，提出合理的条件假设，在假设的基础上建立出在混凝反应中水浊度随时间变化的初始模型，根据该模型利用MATLAB软件求出原水添加混凝剂反应到沉淀结束出水需要的时间。

通过控制变量法，分析混凝剂投入量、原水浊度、原水水量、原水PH值、温度等因素与出水浊度的数学关系，通过修正初始模型，建立微分方程来有效的描述在温度影响下浊度在混凝反应中变化情况。从而在确保出水浊度符合合格标准的浊度内，并利用MATLAB软件求出每个时刻的最佳投药量，从而有效节约水混凝的投药成本。