污水處理系統(tǒng)水質(zhì)預(yù)測模型和綜合效益模型構(gòu)建的研究.pdf

1、污水處理過程具有多變量、非線性、時(shí)變性與隨機(jī)性的特點(diǎn)，是一個(gè)巨復(fù)雜的系統(tǒng)，由于人們對(duì)復(fù)雜環(huán)境系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)受到條件限制，傳統(tǒng)的機(jī)理模型實(shí)際應(yīng)用效果并不十分理想，模型的應(yīng)用受到限制。而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有的自適應(yīng)、自學(xué)習(xí)能力以及理論上逼近任意非線性連續(xù)映射的能力，特別適用于需要同時(shí)考慮許多因素和條件，不精確的、模糊的信息處理。本文從系統(tǒng)理論觀點(diǎn)出發(fā)，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)污水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)進(jìn)行合理的預(yù)測。水質(zhì)預(yù)測模型的建立可以有效的預(yù)測污水處理系統(tǒng)

2、的工作動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制，保證系統(tǒng)持續(xù)、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。
　　 針對(duì)現(xiàn)有污水處理設(shè)工藝方案的選擇單純考慮費(fèi)用因素或水質(zhì)因素，受人為主觀影響較大，忽略系統(tǒng)的整體效應(yīng)的現(xiàn)狀。本文融合價(jià)值工程和系統(tǒng)論的觀點(diǎn)，從污水處理工藝優(yōu)選的原則出發(fā)，創(chuàng)新性的提出污水處理系統(tǒng)綜合效益的概念，采用運(yùn)籌學(xué)的方法對(duì)污水處理系統(tǒng)綜合效益進(jìn)行研究，為決策提供參考。
　　 研究內(nèi)容主要概括如下:
　　 (1)通過對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型的構(gòu)建機(jī)理進(jìn)

3、行理論研究，論證了采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行污水處理系統(tǒng)水質(zhì)預(yù)測的可行性，并選擇BP網(wǎng)絡(luò)建立水質(zhì)預(yù)測模型。
　　 (2)從污水處理工藝優(yōu)選的原則出發(fā)，提出了污水處理系統(tǒng)綜合效益的概念，介紹了影響污水處理綜合效益的因素，同時(shí)闡述了構(gòu)建污水處理系統(tǒng)綜合效益指標(biāo)體系的必要性，并介紹了指標(biāo)體系的設(shè)計(jì)原則、構(gòu)建方法及構(gòu)建步驟，選擇主成分分析法建立污水處理系統(tǒng)綜合效益模型。
　　 (3)以A/O-MBR中試系統(tǒng)為研究對(duì)象，通過水質(zhì)監(jiān)測試驗(yàn)研究

4、獲得了大量的進(jìn)出水水質(zhì)數(shù)據(jù)。以MATLAB7.1為工具，利用樣本數(shù)據(jù)建立了A/O-MBR中式系統(tǒng)水質(zhì)預(yù)測模型，模型構(gòu)建過程中，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行一系列的優(yōu)化設(shè)計(jì)和循環(huán)試算，確定了模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，即模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為:一個(gè)輸入層、一個(gè)隱含層及一個(gè)輸出層的三層BP網(wǎng)絡(luò)，其中輸入層神經(jīng)元為6個(gè)，輸出層神經(jīng)元為4個(gè)，隱含層節(jié)點(diǎn)數(shù)為12個(gè);隱含層中的傳遞函數(shù)采用tansig函數(shù)，輸出層中的傳遞函數(shù)采用purelin函數(shù)，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練函數(shù)采用trainsc

5、g函數(shù)。模型建立后采用檢驗(yàn)樣本進(jìn)行驗(yàn)證，出水水質(zhì)的相對(duì)誤差范圍為1.22％～28.67％。模型的預(yù)測誤差在可接受的范圍內(nèi)，網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練成功，網(wǎng)絡(luò)性能能夠滿足實(shí)際應(yīng)用的要求。
　　 (4)以A2/O、SBR、MBR三種污水處理工藝處理校園生活污水的工藝優(yōu)選為例，借鑒層次分析法的思想構(gòu)建了污水處理系統(tǒng)的綜合效益指標(biāo)體系，采用主成分分析法建立了各工藝的綜合效益模型，分析得出各工藝的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、管理和綜合效益情況。結(jié)果表明，綜合考慮技術(shù)、經(jīng)