基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的城鎮(zhèn)污水廠深度凈化及其仿真研究.pdf

1、在全球水資源嚴(yán)重短缺的大背景下，水資源的循環(huán)利用已成為解決當(dāng)前水資源危機(jī)的重要途徑之一。城鎮(zhèn)污水處理廠出水作為城市的第二水源，不僅水量穩(wěn)定，而且具有很好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著我國十二五規(guī)劃“節(jié)能減排”工作的深入開展，公眾普遍關(guān)注的是污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行及出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)問題。2005年10月，國家環(huán)境保護(hù)總局向各省、自治區(qū)、直轄市環(huán)境保護(hù)局下發(fā)了關(guān)于執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的通知文件(環(huán)發(fā)[2005]110號）:北方缺水地區(qū)應(yīng)執(zhí)行中水

2、回用，為防止水域發(fā)生富營養(yǎng)化，城鎮(zhèn)生活污水處理廠出水排入國家和省確定的重點(diǎn)流域及湖泊、水庫等封閉式、半封閉水域時，應(yīng)執(zhí)行《標(biāo)準(zhǔn)》中一級A標(biāo)準(zhǔn);其他地區(qū)可執(zhí)行《標(biāo)準(zhǔn)》中的二級標(biāo)準(zhǔn)，并可根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，逐步提高污水排放的控制要求。
　　 在對華北某城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)行調(diào)研的基礎(chǔ)上，分析該廠二沉池出水水質(zhì)，采用曝氣生物濾工藝對其尾水進(jìn)行深度處理，由于出水水質(zhì)濃度較低，故采用活性污泥接種掛膜法;后續(xù)采用MathWork公司提供的MATL

3、AB7.0作為數(shù)值計算平臺，運(yùn)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，建立進(jìn)水參數(shù)與出水指標(biāo)的映射模型，以期為在線監(jiān)控提供理論指導(dǎo)和生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。
　　 試驗(yàn)分為兩個部分:第一部分，研究上向流曝氣生物濾池處理低濃度二沉池出水效果。通過設(shè)定不同水力停留時間——1h、1.8h、2.5h、3.5h，不同氣水比——1.5∶1、2.5∶1、3∶1、3.5∶1，不同溫度——5～14℃、15～20℃、21～29℃，綜合對比反應(yīng)器對污染物的去除效果，確定該系統(tǒng)最

4、佳工藝參數(shù)為:水力停留時間2.5h、氣水比3∶1、溫度在20℃以上。最優(yōu)工藝參數(shù)條件下，系統(tǒng)對CODcr、NH3-N、SS平均去除率分別為35.2％、57.2％、57.9％;出水平均濃度分別為43.0mg/L、4.1mg/L、5.6NTU。出水CODcr、NH3-N、SS值均能滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中一級A標(biāo)準(zhǔn)的要求，達(dá)到污水深度處理的目的。第二部分，基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的二級出水仿真研究。調(diào)整曝氣生物濾池處于

5、最佳工藝參數(shù)，選取連續(xù)監(jiān)測運(yùn)行的數(shù)據(jù)，以X=[T，CODcr，SS，NH3-N，MLSS，DO]作為輸入向量，Y=[CODcr，NH3-N，SS]作為輸出向量，運(yùn)用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱，建立了BAF工藝出水CODcr、NH3-N、SS的仿真模型，同時對仿真擬合值和實(shí)際值進(jìn)行驗(yàn)證，當(dāng)輸入層神經(jīng)元為6，隱含層神經(jīng)元為11，輸出層神經(jīng)元為3，學(xué)習(xí)速率0.01，訓(xùn)練次數(shù)5000時，預(yù)測出水CODcr濃度最大相對誤差為0.95％，MARE為0.

6、58％;預(yù)測出水NH3-N濃度最大相對誤差為5.8％，MARE為2.8％;預(yù)測出水SS濃度最大相對誤差為7.7％，MARE為5.3％。三個指標(biāo)預(yù)測值與實(shí)際值的平均相對誤差基本在5％以下，可以達(dá)到較好的預(yù)測精度。最后，通過權(quán)重分析，探究了各影響因素對出水參數(shù)的權(quán)重貢獻(xiàn)，對出水CODcr預(yù)測模型，權(quán)重貢獻(xiàn)依次為:DO＞T＞CODcr＞MLSS＞NH3-N＞SS;對出水NH3-N模型，權(quán)重貢獻(xiàn)依次為:T＞NH3-N＞DO＞CODcr＞SS＞M