动态污水处理过程的多模型动态矩阵控制.pdf

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1、第7卷第3期环境工程学报VoI．7．No．32013年3月ChineseJournalofEnvironmentalEngineeMar．2013动态污水处理过程的多模型动态矩阵控制薛美盛杨彦波刘飞赵铁彪(中国科学技术大学自动化系，合肥230026)摘要针对活性污泥法污水处理系统的强耦合和动态变化特性，提出一种用于前置反硝化脱氮工艺的多模型动态矩阵(DMC)解耦控制方法；通过K一均值聚类分析法对外界入水中氨氮浓度进行聚类，获得以聚类中心为人水氨氮浓度的静态模型集合，分别设计线性DMC解耦控制器；再

2、以当前时刻外界进水氨氮浓度和聚类中心为基本元素，构造切换函数，实现多模型切换。将该方法应用于活性污泥1号模型(ASM1)中，获得了较好的动态仿真效果。关键词活性污泥法解耦动态矩阵控制K-均值聚类多模型中图分类号X703文献标识码A文章编号1673—9108(2013)03—0957~6Multi-modeldynamicmatrixcontrolfordynamicwastewatertreatmentprocessXueMeishengYangYanboLiuFeiZhaoTiebiao(Dep

3、artmentofAutomation，UniversityofScienceandTechnologyofChina，Hei230026，China)AbstractToaddressthestrongcouplingeffectanddynamicchangeinwastewatertreatmentprocessU—singactivatedsludgemethod(ASM)，amulti—modelDMCdecoupling—controlmethodisproposedforthepre

4、—denitrificationprocess．TheammonianitrogenconcentrationofinflowiSclusteredfirstusingK-meansmethod．SOastoobtainthestaticmodeldatabasewhichtakesthecentrumsastheammonianitrogenconcentration．The1inearDMCdecoupling．controlcontrollersarethendesignedwithresp

5、ecttothedifferentmodels．Switchingindexfunc—tionisfurtherdesignedbasedonthecurrentammonianitrogenconcentrationandcentrum．SOastoachievemulti—modelswitching．TheproposedmethodisappliedtowastewatertreatmentprocessusingActivatedSludgeModel1(ASM1)andsatisfac

6、toryperformanceindynamicsimulationisobtained．Keywordsactivatedsludgemethod；decoupling；dynamicmatrixcontrol；K—meansclustering；m1tlhi—model水体污染导致了严重的环境污染，目前水体污二沉池染的研究主要集中在除磷、脱氮方法的研究中。前置反硝化脱氮法是一种常见的脱氮方法，本研究以进水国家“水体污染控制与治理”科技重大专项课题为项目背景，研究了前置反硝化脱氮工艺中，外界氨氮

7、浓度动态变化时，缺氧池末端氨氮和硝氮的多模型污泥回流，Zr动态矩阵解耦控制方案。图1BSM1模型工艺结构1活性污泥法污水处理系统描述Fig．1StructureprocessofBSM11．1ASMl简介ASM1是由欧盟科学技术合作组织(COST)开基金项目：国家“863”高技术研究发展计划项目(2007AA04Z195)；发的仿真基准模型，它采用已被国际污水处理界认国家“水体污染控制与治理”科技重大专项(2009ZX07210-可的活性污泥1号模型’和二指数沉淀速率模003)型作为生化反应池和二

8、沉池模型。其工艺结构收稿日期：2011—05—04；修订日期：2012—0l一21作者简介：薛美盛(1969～)，男，博士，副教授，主要从事过程先进控如图1所示。制与优化研究工作。E-mail：xuems@ustc．edu．en生化反应过程由2个体积均为1000m的缺958环境工程学报第7卷氧池、3个体积均为1333m的好氧池和1个总体浓度变化曲线。积为6000m，分为10层的二沉池组成。缺氧池接由图2可知，3组数据均持续2周，雨天和暴雨收来自外界的进水、好氧池末端的内循环流和二沉