污水处理智能控制的研究、应用与发展

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1、污水处理智能控制的研究、应用与发展　　简介：综述了国内外污水处理自动化技术的发展现状，分析了目前污水处理自动控制系统中存在的问题及制约我国污水处理自动化技术发展的主要因素，提出智能控制是污水处理自动化技术的主要发展方向，并着重介绍了模糊控制人工神经网络控制和专家控制在污水处理过程中的应用。结合国外研究动态，提出我国开展污水处理智能化控制理论、方法和技术研究的必要性和紧迫性。关键字：污水处理人工神经网络控制模糊控制智能控制　　　　智能控制是自动控制发展的高级阶段，是人工智能、控制论、系统论和信息论等多种学科的高度综合与集成，它主要包括模糊控制、神经网络控制、学习

2、控制和专家控制等。智能控制在各种非稳定的动态工程系统中的应用日益广泛与深入，特别是近年来取得的研究与应用成果更受瞩目[1、2]。由于污水处理的运行费用是庞大的、长期的，如果通过有效的控制能将城市污水处理厂的运行费用节省1%，也是个天文数字。由此可见，加强城市污水处理系统智能控制的研究非常必要。　　1国内外自控技术现状分析污水处理智能控制的研究、应用与发展　　简介：综述了国内外污水处理自动化技术的发展现状，分析了目前污水处理自动控制系统中存在的问题及制约我国污水处理自动化技术发展的主要因素，提出智能控制是污水处理自动化技术的主要发展方向，并着重介绍了模糊控制人工

3、神经网络控制和专家控制在污水处理过程中的应用。结合国外研究动态，提出我国开展污水处理智能化控制理论、方法和技术研究的必要性和紧迫性。关键字：污水处理人工神经网络控制模糊控制智能控制　　　　智能控制是自动控制发展的高级阶段，是人工智能、控制论、系统论和信息论等多种学科的高度综合与集成，它主要包括模糊控制、神经网络控制、学习控制和专家控制等。智能控制在各种非稳定的动态工程系统中的应用日益广泛与深入，特别是近年来取得的研究与应用成果更受瞩目[1、2]。由于污水处理的运行费用是庞大的、长期的，如果通过有效的控制能将城市污水处理厂的运行费用节省1%，也是个天文数字。由此

4、可见，加强城市污水处理系统智能控制的研究非常必要。　　1国内外自控技术现状分析　　发达国家在二级处理普及以后投入大量资金和科研力量加强污水处理设施的监测、运行和管理，实现了计算机控制、报警、计算和瞬时记录。美国在20世纪70年代中期开始实现污水处理厂的自动控制，目前主要污水处理厂已实现了工艺流程中主要参数的自动测试和控制。80年代以来在美国召开了两次水处理仪器和自动化的国际学术会议，会上发表的数百篇论文反映出水处理自动化已发展到实用水平[3]。与国外相比，我国污水处理自动化控制起步较晚，进入90年代以后污水处理厂才开始引入自动控制系统[4、5]，但多是直接引进

5、国外成套自控设备，国产自动控制系统在污水处理厂应用很少。　　近年来，国内外均有学者对污水处理自动控制工艺进行研究，以寻求更精确、更可靠的方法实施自动控制。Zipper等[6]开发了适用于小型污水处理厂的自动控制系统，该系统采用基于氧化还原电位(ORP)的控制器。这个控制器自动工作，并可以在硝化和反硝化之间进行优化，从而减少能耗，他们在中试中发现，污水处理厂的实际负荷与ORP曲线变化具有很强的相关性。采用两点ORP控制保证了在增加负荷时硝化时间占运行时间的比率也随之增加，这些都为开发小型污水处理厂控制规则奠定了基础。　　John等[7]采用两种SBR反应器对家禽

6、生产废水进行处理，并且评价了它们的处理效率，同时也考察了脱氮与反应器ORP之间的关系，并且使用了用于实时pH、ORP和DO监控的先进仪器设备和基于ORP设定值控制曝气时间的过程控制。当处理变组分废水时，该研究不仅获得了稳定的出水水质，而且依靠ORP控制曝气时间，减少了空压机的运行时间。Yu等[8]设计研究了一套带有实时ORP和pH控制系统的连续进水SBR反应器。该实时监测和控制系统由传感器、计算机、人机对话界面和控制部件组成。SBR反应器中安装了4个带有Ag/AgCl电极的ORP仪表、1个DO表和1个pH仪表，传感器的模拟信号通过AD/DA转换器转换成数字信号

7、，并且依靠计算机每秒钟采集一次信号。计算机对采集来的数据进行分析后，通过控制线路传递到继电器，由它开/关搅拌器、滗水器和鼓风机。试验结果显示，采用实时控制的SBR反应器在底物去除效率和降低能耗方面均优于采用时序控制的SBR反应器。Puznava等[9]在同步硝化/反硝化的生物滤池中引入了实时曝气控制，建立了基于DO在线监测的反馈控制和基于氨氮和DO在线监测的串联控制。与传统硝化—反硝化生物曝气滤池(BAF)相比，采用实时曝气控制的生物滤池在达到相同处理效果(出水TN＜20mg/L)时，曝气量低于传统方法的50%。王淑莹[10]在国外已有的时间和流量程序控制的基

8、础上，提出一种SBR法有机物浓度控制，