李大刚毕业论文

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1、第一章绪论1.1课题研究来源、目的及意义本课题来源丁北京市自然科学基金项目。生活污水处理目前国内外还是主要采用SBR（序批式活性污泥法），其实质是以存在于污水中的有机物作为培养基（底物），在有氧的条件下，对各种微生物群体进行混合连续培养，通过凝聚、吸附、氧化分解、沉淀等过程去除有机物的一种污水处理方法。由于有机物种类繁多，组成复杂，要分别测定它们在水中的含量是非常困难的。在水污染防治屮，一般采用生化需氧量BOD（BiochemicalOxygenDemand生物化学需氧量）间接指标来衡量水中有机污染物的含量，只有当某些有机物有毒时，需要加以控制才分别测定其含量。曲于衡量污

2、水处理过程出水质量的主要指标BOD用來表示水中冇机物的含量的，难以在线实吋测量，即便实现了在线测量造价很高。人工取样培养化验吋间长，如B0D5检测时间约为4〜5天，不能用于对污水处理过程的实时闭环控制，使实际污水处理缺乏冇效的控制参数。实时、准确、经济地测量污水处理指标，从而实现污水处理过程的闭环控制，以节约能源和时间、保证质量，是当前污水处理企业迫切需要解决的问题⑴。针对此情况，国外少量污水处理厂釆用了在线分析仪表进行测量，但口前污水处理自动控制系统中所采用的一些检测专用仪器检修与维护困难、价格昂贵，并且技术尚不完善，误差较大，检测精度达不到预期效果，以至丁•难以捉供实

3、时质量信息作为质量控制的反馈信号，而反映污水水质的最重要参数有机污染物浓度（BOD或COD）还没有实时在线传感器，因而直接影响了污水处理的效率与效果。因此，将软测量技术应用于污水处理过程,建立出水水质BOD等参数的软测量模型，以实现污水处理过程的实吋计算机监测和预报，在此基础上开发污水处理过程的口动监测和预报系统，实现出水的优化排放，具冇重耍的实际意义和应用价值⑵。为克服污水BOD常规检测方法的不足，木课题通过建立BOD软测量混合模型并予以駛件化，可实时在线地获得废水中的BOD含量，提高污水处理的自动化水平，为自动化闭环控制提供必要参数。BOD智能在线软测量仪的完成将大大

4、缩短BOD的测量吋间，降低BOD指标测试费用，将污水软测量BOD技术实现产品化，制成在线仪表以应用到生产实践中，将会大大缩短BOD的测量时间，降低BOD指标测试费用，节省能源消耗，提高污水实吋在线控制的自动化程度，大大促进城市污水处理的效率。1.2软测量技术的现状及发展121软测量技术的发展历史由于技术和经济的原因，许多工业控制屮存在大量目前尚难以或无法通过传感器进行检测，但同时又是需要加以严格控制的，与产品质量密切相关的重要的过程参数。如精帼塔的塔顶或塔底产品的质量，纸浆的Kappa值，生物发酵中的生物数量参数及高炉铁水的含硅量等，是工业生产过程屮必须加以严格监控的变量

5、。但是，根据不完全统计,目前国外商用传感器约2000多种，而国内只有200多种⑶。因此，自控技术人员经常处于一种尴尬的局而。为解决该类变量的估计和控制，软测量技术在今年来取得了重大发展。早在70年代,Brosillow就提出了推断控制的基本思想和方法:采集过程控制中比较容易测量的二次变量，构造推断估计器来估计并克服扰动和测量噪声对过程主变量的影响。推断控制策略包扌舌估计器和控制器的设计。现在发展起来的软测量技术就休现了估计器的特点。软测量技术的基木特点是根据某种最优准则，选择一组既与主导变量有密切联系又容易测量的变量，通过构造某种数学关系，实现对主导变量的估计。尤其是DC

6、S的广泛使用，反映生产过程工况的过程参数由传感器测量并传送给监控计算机集屮监控和存储，着就为软测量的实现提供了物质基础，同时，软测量技术的应用提高了，DCS的应用水平，并为直接质量控制捉供了条件.现在软测量技术应用在各个工业领域。如基丁•软测量的钢坯表面温度预报模型，基于神经网络的污水处理指标软测量研究，用MATLAB仿真进行软测量的设计等等。1.2.2BOD软测量的现状经济发达国家污水防治从20世纪60年代的末端治理到20世纪70年代的防治结合,20世纪80年代的集中治理到20世纪90年代的清洁生产，不断更新处理工艺技术、设施及设备。近年来随着牛态环境的标准日益提高，污

7、水处理的节能降耗和系统的高效稳定运转成为各国科学技术工作者研究的重点。各国科学技术工作者通过对厌氧、缺氧、好氧等池子的功能、大小、排列、数量增减以及混合液循环和冋流方式等因素的开发及排列组合的变化，开发出了一系列生物处理新工艺和技术。其中很多工艺是由屮/o工艺改进而來，如VIP工艺、UCT工艺以及JHB等。另外，还有通过对曝气供氧的控制在空间和吋间上形成厌氧与缺氧环境的氧化沟工艺和SBR工艺⑷。实吋、准确、经济地测量污水处理指标，从而实现污水处理过程的闭环控制，以节约能源和时间，保证质量,是当前污水处理企业迫切需要解决的问题。