污水处理过程实时控制及软测量方法研究

作     者：李万东 

作者单位：北京工商大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘载文

授予年度：2010年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：污水处理 SBR 自抗扰控制 Smith 软测量 PLS 

摘      要：污水处理是保护生态环境的重要措施,目前我国污水处理行业中普遍存在的一个问题是自动化程度不高,运行不经济,能耗很大,造成了很大浪费。造成这一问题的主要原因有两方面,一是污水处理过程是一个极其复杂的大滞后过程,很难建立精确的数学模型;二是在污水处理中,由于其进水水质和水量时刻在变化,处于非稳定状态下运行,这必然引起其他参数和出水质量的不断变化,出水水质很难在线实时测量,废水处理成本较高,至今仍没能实现最优闭环控制。通过一些改进的控制方法及软测量技术解决污水处理滞后和出水指标实时检测问题是近年污水处理过程的研究热点。 本文针对污水处理系统具有大惯性、滞后性、复杂性和时变的特点,且难以建立精确数学模型等问题,以SBR活性污泥试验装置为研究对象,采用DO作为控制参数,通过黑箱方法建立系统数学模型;模糊控制的基础上,提出基于先进控制方法的污水处理过程控制的解决方案,分别采用Smith及自抗扰控制对污水处理环节进行建模与仿真,为提高污水处理效率提供有效途径。 针对活性污泥法污水处理出水指标BOD5(生物化学需氧量)浓度难于实时检测问题,为保证出水水质的稳定性,实现水处理的闭环控制,在深入研究基于劳仑斯—麦卡蒂公式的污水处理出水水质BOD软测量二阶机理模型基础上,采用偏最小二乘法PLS(Partial Least-Squares)对BOD软测量机理模型进行非线性补偿,以提高软测量精度,从而实现污水处理系统的闭环控制和过程参数的优化配置,降低处理费用。