活性污泥系統(tǒng)中曝氣過程控制策略研究.pdf

1、論文的研究工作是以三峽庫區(qū)山地城鎮(zhèn)水處理集成化設(shè)備的研究項目為背景展開的。 城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)是一個具有不確定性、時變性、非線性、滯后性的動態(tài)系統(tǒng)，難于建立起精確的數(shù)學(xué)模型。目前三峽庫區(qū)城鎮(zhèn)污水處理廠多采用的是PID控制策略，從而造成了較大的出水波動和高的能耗。因此，開發(fā)新的污水處理工藝、應(yīng)用先進合理的運行控制策略以降低污水處理的能耗、減小環(huán)境污染已經(jīng)成為污水處理行業(yè)的一項重要的研究課題。論文針對三峽庫區(qū)城鎮(zhèn)目前普遍采用的活性污

2、泥工藝過程中能耗過大、出水水質(zhì)波動較大的現(xiàn)狀，將最優(yōu)控制策略應(yīng)用于污水處理曝氣過程中，不僅為水處理集成化設(shè)備的研制提供了理論支持，而且對提高污水處理系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、可靠性以及降低能耗都具有重要的理論價值和實際意義。同時，對污水處理自動控制系統(tǒng)的設(shè)計也具有積極的指導(dǎo)意義。 論文以較好的邏輯闡述了活性污泥系統(tǒng)中污水處理曝氣過程能耗最小控制策略的研究思想，充分體現(xiàn)了作者所作的大量工作和貢獻。具體包括：①以完全混合、表面曝氣合建式活

3、性污泥工藝的污水處理曝氣過程為研究對象，在闡述了曝氣過程控制參數(shù)選取可行性的基礎(chǔ)上，建立了以溶解氧濃度DO和活性污泥排放量QW為控制變量，以曝氣池中有機物濃度S和微生物濃度X為狀態(tài)變量的活性污泥曝氣過程的基本狀態(tài)方程；②運用現(xiàn)代控制理論的觀點和污水處理理論，在現(xiàn)有關(guān)于污水處理最優(yōu)控制問題研究的基礎(chǔ)上，建立了有約束條件多變量能耗最小數(shù)學(xué)模型，該數(shù)學(xué)模型是以有機物排放總量和狀態(tài)變量的末值條件作為約束條件，曝氣過程的能耗最小作為目標泛函；③采

4、用增廣拉格朗日乘子法對最優(yōu)控制問題進行轉(zhuǎn)化，并對應(yīng)用極大值原理求解能耗最小這一最優(yōu)控制問題進行了詳細的解析；④引入約束算子，應(yīng)用具有控制約束的共軛梯度算法對能耗最小這一最優(yōu)控制問題進行求解，并進行仿真實驗驗證。仿真的結(jié)果表明，污水處理曝氣過程采用最優(yōu)控制策略之后，在保證出水水質(zhì)的前提下，能夠起到較好的節(jié)能效果。 論文將最優(yōu)控制策略應(yīng)用于活性污泥系統(tǒng)污水處理曝氣過程中，無論在學(xué)術(shù)研究方面，還是在工程應(yīng)用方面，都具有一定的參考價值