污水生物處理過(guò)程建模、優(yōu)化與控制研究.pdf

1、基于活性污泥法的污水生物處理是利用微生物去除污水中有機(jī)污染物的一種有效方法，是當(dāng)前有機(jī)污水處理，特別是城市生活污水處理的主要途徑。其過(guò)程是一個(gè)外界干擾強(qiáng)烈、時(shí)變性強(qiáng)、耦合性強(qiáng)、非線性的復(fù)雜動(dòng)態(tài)生物化學(xué)過(guò)程。由于微生物在污水中的生存規(guī)律及所依賴的條件還沒(méi)有被完全認(rèn)識(shí)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)又周期長(zhǎng)、成本高，因此利用基于復(fù)雜機(jī)理建立模型的計(jì)算機(jī)仿真方法是污水處理相關(guān)問(wèn)題研究中的重要手段之一。
　　 以ASMs模型為代表的ASP過(guò)程模型中，雖然對(duì)過(guò)

2、程進(jìn)行了完整的描述，但是其過(guò)于復(fù)雜，并不能適用于實(shí)踐中的污水處理過(guò)程的模擬;而實(shí)際污水廠運(yùn)行中DO控制不穩(wěn)定，使得出水水質(zhì)得不到保證，同時(shí)也造成了大量的曝氣成本浪費(fèi)，不符合國(guó)家的節(jié)約型社會(huì)發(fā)展思路。而對(duì)于污水處理這樣一種靠政府扶持的非營(yíng)利、高能耗企業(yè)來(lái)講，過(guò)大的處理成本使得企業(yè)入不敷出，生存狀況堪憂。本文于理論模型、控制方法以及在實(shí)際污水廠的控制等問(wèn)題展開(kāi)研究，并取得一定的成果。
　　 在過(guò)程模型與仿真軟件包的研究中，針對(duì)現(xiàn)有復(fù)

3、雜模型無(wú)法直接應(yīng)用于實(shí)際污水處理廠模擬的現(xiàn)狀，對(duì)ASM1進(jìn)行分解、簡(jiǎn)化，得到簡(jiǎn)化的有機(jī)碳去除模型，該模型簡(jiǎn)單可靠，對(duì)以除碳為目的的污水處理特定過(guò)程有著重要的意義;同時(shí)，利用Matlab/Simulink建立了完整的ASP過(guò)程模擬軟件包，并將其應(yīng)用于ASP的模擬與驗(yàn)證，通過(guò)改進(jìn)聚類方法，對(duì)仿真軟件包運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分類，并以此建立了過(guò)程的多模型表述，仿真結(jié)果顯示，多模型建模方法有利于提高過(guò)程建模精度，并為后續(xù)控制相關(guān)問(wèn)題的研究提供模型支持

4、。
　　 在ASP過(guò)程的DO控制相關(guān)問(wèn)題的研究中，針對(duì)DO控制不穩(wěn)定、曝氣成本過(guò)高等問(wèn)題，提出了模型預(yù)測(cè)控制、結(jié)合優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GMC控制等兩種控制策略用于改進(jìn)PI控制中存在的缺陷。其中，結(jié)合優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GMC控制策略用于解決有機(jī)碳消耗模型中的DO濃度控制問(wèn)題，該策略融合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠無(wú)限逼近非線性過(guò)程的特性，使得過(guò)程中的未知機(jī)理得以更準(zhǔn)確的模擬，與現(xiàn)有控制策略相比具有更高效、可靠的控制性能，而且能夠降低處理成本，節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用