污水生物處理過程建模、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污染物的一種有效方法，是當前有機污水處理，特別是城市生活污水處理的主要途徑。其過程是一個外界干擾強烈、時變性強、耦合性強、非線性的復雜動態(tài)生物化學過程。由于微生物在污水中的生存規(guī)律及所依賴的條件還沒有被完全認識，現(xiàn)場試驗又周期長、成本高，因此利用基于復雜機理建立模型的計算機仿真方法是污水處理相關(guān)問題研究中的重要手段之一。
　　 以ASMs模型為代表的ASP過程模型中，雖然對過

2、程進行了完整的描述，但是其過于復雜，并不能適用于實踐中的污水處理過程的模擬;而實際污水廠運行中DO控制不穩(wěn)定，使得出水水質(zhì)得不到保證，同時也造成了大量的曝氣成本浪費，不符合國家的節(jié)約型社會發(fā)展思路。而對于污水處理這樣一種靠政府扶持的非營利、高能耗企業(yè)來講，過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、控制方法以及在實際污水廠的控制等問題展開研究，并取得一定的成果。
　　 在過程模型與仿真軟件包的研究中，針對現(xiàn)有復

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

4、。
　　 在ASP過程的DO控制相關(guān)問題的研究中，針對DO控制不穩(wěn)定、曝氣成本過高等問題，提出了模型預測控制、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碳消耗模型中的DO濃度控制問題，該策略融合了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠無限逼近非線性過程的特性，使得過程中的未知機理得以更準確的模擬，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)約運行費用