中空纖維膜生物反應(yīng)器(MBR)的建模與模擬仿真研究.pdf

1、膜生物反應(yīng)器(MBR)的計算機(jī)仿真已經(jīng)成為當(dāng)今MBR模擬仿真的研究熱點。
　　首先，針對MBR試驗周期長、費用高、設(shè)備密封不可見等缺陷，本文在對MBR的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的影響MBR膜通量的多因素線性回歸模型，運用以整代浮和四叉樹遞歸的建模方法，用VC++編程語言和OpenGL混合編程，研究、開發(fā)出了一套適合于MBR污水處理的速度快、效率高、可視化效果好的三維仿真系統(tǒng)。
　

2、　其次，針對MBR膜污染因子較為復(fù)雜且各因子之間相互交叉，本文用主元分析法實現(xiàn)輸入變量的降維和去相關(guān)，求出影響膜污染最為明顯的三大因素:混合液懸浮固體、總阻力和操作壓力，接著用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立這三大參數(shù)與表征膜污染程度大小的膜通量之間關(guān)系的MBR智能仿真系統(tǒng)模型。由于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用梯度下降法，因而不可避免存在網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練速度慢，對初始權(quán)值閾值敏感，容易陷入局部極小點等缺陷，而遺傳算法具有全局尋優(yōu)能力和初值無關(guān)性，具有較快的收斂速度，可防止

3、陷入局部極小的優(yōu)點。因此本文接著用遺傳算法優(yōu)化BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的初始權(quán)值閾值，建立基于GA-BP網(wǎng)絡(luò)的MBR膜污染預(yù)測模型。實驗研究表明，在相同條件下，經(jīng)過GA優(yōu)化后的MBR膜污染BP網(wǎng)絡(luò)模型對膜通量的預(yù)測效果明顯優(yōu)于未優(yōu)化的BP網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測效果，說明MBR膜污染的GA-BP模型較BP網(wǎng)絡(luò)模型更適合于模擬MBR膜污染過程。
　　最后，在對MBR系統(tǒng)研究的過程中，針對MBR系統(tǒng)中的流場現(xiàn)象、濃度場傳質(zhì)以及在其中發(fā)生的生化反應(yīng)等現(xiàn)象，結(jié)合對

4、計算流體力學(xué)和計算傳質(zhì)學(xué)的研究，依據(jù)MBR膜系統(tǒng)的處理過程建立了基于計算流體力學(xué)的MBR仿真模型，通過該模型實現(xiàn)了對MBR膜系統(tǒng)流場的模擬。之后在模擬得到MBR系統(tǒng)流場的基礎(chǔ)上，又建立了基于計算傳質(zhì)學(xué)的MBR仿真模型，并將該模型應(yīng)用于MBR膜系統(tǒng)進(jìn)行模擬，實現(xiàn)了對MBR濃度場的模擬仿真，并且通過tecplot軟件實現(xiàn)了對MBR濃度場的可視化。
　　本文對MBR模擬仿真的研究結(jié)果、結(jié)論，不僅對于MBR仿真技術(shù)今后的研究、應(yīng)用都具有啟