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(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。其過程是一個外界干擾強(qiáng)烈、時變性強(qiáng)、耦合性強(qiáng)、非線性的復(fù)雜動態(tài)生物化學(xué)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(rèn)識，現(xiàn)場試驗又周期長、成本高，因此利用基于復(fù)雜機(jī)理建立模型的計算機(jī)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(jìn)行了完整的描述，但是其過于復(fù)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(fù)

3、雜模型無法直接應(yīng)用于實際污水處理廠模擬的現(xiàn)狀，對ASM1進(jìn)行分解、簡化，得到簡化的有機(jī)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(yīng)用于ASP的模擬與驗證，通過改進(jìn)聚類方法，對仿真軟件包運行數(shù)據(jù)進(jìn)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(yù)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(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(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)約運行費用