污水生物處理過程建模及控制研究.pdf

1、污水生物處理是微生物以污水中的污染物質(zhì)作為生長(zhǎng)的碳源或能源，將其轉(zhuǎn)化為新細(xì)胞物質(zhì)、CO2或其他形式，從而將污染物從污水中去除的一種非線性、動(dòng)態(tài)和滯后過程。生物處理工藝主要包括活性污泥法和生物膜法等。為了更利于污水生物處理過程的設(shè)計(jì)、研究和運(yùn)行管理，須對(duì)其進(jìn)行建模和控制研究。 本文以活性污泥生物處理工藝為基礎(chǔ)前提，對(duì)污水生物處理過程進(jìn)行了機(jī)理建模、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的智能建模、智能控制、以及模擬與控制系統(tǒng)軟件開發(fā)的研究。分述如下：

2、 (1)在深入分析國(guó)際水協(xié)會(huì)(IWA)推出的活性污泥3號(hào)模型(ASM3)機(jī)理的基礎(chǔ)上，首先以序批式呼吸實(shí)驗(yàn)為主對(duì)ASM3中異養(yǎng)菌產(chǎn)率系數(shù)YH，O2、異養(yǎng)菌衰減系數(shù)bH、異養(yǎng)菌最大比生長(zhǎng)速率^μH和自養(yǎng)菌的最大比生長(zhǎng)速率^μH等4個(gè)最重要的模型參數(shù)進(jìn)行了確定。然后以ASM3模型原理為基礎(chǔ)，將污染物遷移方程引入其中，在模型中加入了位移變量，建立了基于ASM3的改進(jìn)活性污泥數(shù)學(xué)模型模擬系統(tǒng)。 (2)為了建立具有合理結(jié)構(gòu)的基于神

3、經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的污水生物處理過程智能模型，本文對(duì)污水處理廠出水水質(zhì)序列進(jìn)行了分形特征研究，據(jù)此確定了表征出水水質(zhì)系統(tǒng)的有效自由度數(shù)，即神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入層神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)數(shù)。再將污水生物處理過程中的初沉池、曝氣池和二沉池作為一個(gè)整體系統(tǒng)考慮，分別建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的MISO與MIMO水質(zhì)模型和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的MISO與MIMO水質(zhì)模型。 模擬結(jié)果表明本文建立的基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的污水處理過程智能模型是有效可行的。(3)目前，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在非線性

4、動(dòng)態(tài)過程中的應(yīng)用是研究的熱點(diǎn)。本文依據(jù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)控制系統(tǒng)的原理，在Simulink環(huán)境下對(duì)CSTR型污水生物處理系統(tǒng)中SS-XB,H過程進(jìn)行建模、系統(tǒng)辨識(shí)和控制仿真研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)出水水質(zhì)濃度的可視化動(dòng)態(tài)控制。 最后，本文利用ActiveX自動(dòng)化技術(shù)，通過VB與MATLAB的混合編程，開發(fā)出污水生物處理過程的模擬與控制仿真系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了用戶界面與系統(tǒng)功能的完美結(jié)合，為軟件有效應(yīng)用于工程實(shí)際提供有力的技術(shù)支持。 總之