污水處理過程仿真器開發(fā)及水質監(jiān)測與控制策略研究.pdf

1、目前活性污泥法生物處理廣泛應用于城市污水處理中，該處理過程是一個典型的生化過程，機理十分復雜，為了指導污水處理過程操作、運行及控制，對活性污泥處理過程進行模擬仿真十分重要。 污水處理過程隨機干擾嚴重，具有強非線性、時變和大滯后的特點，并且目前污水處理過程中出水水質關鍵參數難以在線測量，使得污水處理過程不能根據出水水質的變化進行有效地自動調整，影響了污水處理的效果。隨著出水排放標準越來越嚴格，為了以最小的經濟代價實現出水水質的達標

2、，在污水處理中實施有效的監(jiān)測及控制方案顯得尤為重要。 針對上述問題，本課題主要開展以下工作:l、根據活性污泥法污水處理過程的工藝流程和機理特點，以國際水協(xié)會(IWA.Intemational Water Association)發(fā)布的包含污水生化處理典型過程的Benchmark仿真模型為基礎，設計開發(fā)了污水處理過程仿真器WTPS(Wastewater Trreatment Plant Simulator)。通過仿真驗證，該仿真器

3、能有效地模擬典型污水生化處理過程的動態(tài)特性，可用于評價各種控制策略的實施效果以及科研、教育培訓等。 2、針對污水處理過程出水水質關鍵參數難以在線測量的問題，本文利用WTPS仿真平臺，采用最小二乘支持向量機回歸(Least Squares SupportVector Regression.LS-SVR)的方法對污水處理過程出水水質進行軟測量預報。該方法充分利用了可在線測量的變量(溶解氧濃度，流量，懸浮固體濃度等)對出水中難以在線測

4、量的變量(總氮TN、化學需氧量COD、生化需氧量BOD)進行軟測量預報。仿真結果表明采用LS-SVR方法所建立的軟測量預報模型具有良好的預報精度，對后續(xù)的污水處理過程的控制和優(yōu)化能起到一定的參考作用。 3、為了有效地去除污染物，必須對污水處理過程加以控制。為了驗證控制策略能否有效地降低污水處理過程費用及提高出水水質，本文基于WTPS仿真平臺，研究了定值控制、溶解氧Pl控制、氨氮與硝酸鹽PI控制以及預測控制等幾種控制策略在污水處理