活性污泥法污水處理過程智能建模及仿真研究

時間：2007-03-12 來源： 北京工業大學 作者：余穎

摘 要：活性污泥法是利用自然界微生物的生命活動來清除污水中有機物和脫氮除磷的一種有效方法�；钚晕勰喾ㄎ鬯�處理過程是一個動態的多變量、強耦合過程，具有時變、高度非線性、不確定性和滯后等特點，過程建模相當困難。為保證處理過程運行良好和提高出水質量，開發精確、實用的動態模型已成為國內外專家學者普遍關心的問題。此外，由于污水處理過程是一個復雜的生化反應過程，現場試驗不僅時間長且成本很高，因此，研究對污水處理過程的建模和仿真技術具有十分重要的現實意義。

    本文在深入分析現有研究成果的基礎上，對活性污泥法污水處理過程的智能建模方法及仿真技術進行了研究。主要做了以下幾方面工作：

   (1)在充分了解活性污泥法污水處理過程的現狀及工藝流程的基礎上，深入分析了現有的幾種建模的方法，并且給出該過程建模和仿真技術的發展方向；

   (2)研究了基于 BP 和 RBF 神經網絡的小型活性污泥法污水處理系統建模方法，證明了神經網絡建立污水處理過程模型是有效可行的；研究結果表明：①采用 RBF 網絡建立的模型，具有方法簡單、學習速度快等優點；②RBF 網絡能很快逼近訓練數據，收斂速度明顯快于 BP 網絡；③BP 網絡的泛化能力好于 RBF網絡；

   (3)提出了基于 PCA-減法聚類-ANFIS 的活性污泥法污水處理過程建模方法，并且與基于 PCA-BP 神經網絡污水處理模型相比，具有更好的擬合能力及收斂速度。

   (4)采用 LabVIEW 軟件平臺開發了活性污泥法污水處理過程仿真軟件，初步實現了曝氣池和二沉池的反應機理。

   本文的研究對我國污水處理過程的模型發展和仿真技術的開發有一定借鑒意義，但由于條件和時間的限制，尚有許多方面有待改進和深入探討。

關鍵詞:污水處理過程；建模；神經網絡；ANFIS；LabVIEW

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