【摘要】：絲狀菌污泥膨脹現(xiàn)象過(guò)程機(jī)理復(fù)雜,致因因素眾多,發(fā)生率高,一旦發(fā)生難以抑制,嚴(yán)重影響污水處理正常工況,采用活性污泥法的污水處理廠幾乎都存在絲狀菌污泥膨脹現(xiàn)象。由于絲狀菌污泥膨脹機(jī)理分析不完善,難以建立精確的數(shù)學(xué)模型,傳統(tǒng)絲狀菌污泥膨脹征兆識(shí)別方法仍然存在缺陷和不足,抑制方法難以確定等問(wèn)題,致使絲狀菌污泥膨脹抑制成效低�；诮z狀菌生長(zhǎng)動(dòng)力過(guò)程,文中進(jìn)一步細(xì)化分析污泥膨脹機(jī)理,設(shè)計(jì)了基于自組織模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的絲狀菌污泥膨脹征兆識(shí)別模型,實(shí)現(xiàn)了對(duì)征兆指數(shù)實(shí)時(shí)在線的預(yù)測(cè),建立了知識(shí)推理決策模型,解決了絲狀菌污泥膨脹抑制方法難以決策問(wèn)題,通過(guò)案例庫(kù)獲取了有效的抑制策略。文中主要的研究工作包括以下幾點(diǎn):1.深入研究絲狀菌污泥膨脹過(guò)程機(jī)理,獲得了引發(fā)絲狀菌污泥膨脹的致因因素,設(shè)計(jì)了絲狀菌污泥膨脹的簡(jiǎn)化機(jī)理模型。文中從污水處理過(guò)程生化反應(yīng)機(jī)理、絲狀菌生長(zhǎng)機(jī)理以及污泥沉降機(jī)理中,提取與污泥體積指數(shù)(sludge volume index,SVI)相關(guān)的致因因素,依據(jù)二者關(guān)系及其動(dòng)力學(xué)特性,利用簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)表達(dá)式描述了過(guò)程機(jī)理,獲取了絲狀菌污泥膨脹的簡(jiǎn)化機(jī)理模型,該模型參數(shù)可以通過(guò)實(shí)際污水處理廠的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正,實(shí)現(xiàn)利用致因因素的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)SVI的實(shí)時(shí)值,較好的表達(dá)了隨著致因因素的變化引起的SVI變化趨勢(shì)。2.為了改善SVI的預(yù)測(cè)精度,提高預(yù)測(cè)方法對(duì)輸入輸出空間的適應(yīng)性,文中設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)自組織的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。首先,利用最小二乘算法修正網(wǎng)絡(luò)權(quán)值,獲取網(wǎng)絡(luò)性能評(píng)價(jià);其次,結(jié)合神經(jīng)元輸入輸出對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能影響分析,設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)機(jī)制實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)元的增長(zhǎng)和刪減;最后,運(yùn)用LevenbergMarquardt(LM)算法對(duì)網(wǎng)絡(luò)的中心值和寬度進(jìn)行訓(xùn)練,全局改善網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)精度。利用時(shí)間序列預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行檢驗(yàn),結(jié)果顯示相比于其他結(jié)構(gòu)自組織模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),該網(wǎng)絡(luò)具有更緊湊的結(jié)構(gòu)和更高的預(yù)測(cè)精度。3.設(shè)計(jì)了基于自組織模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的SVI預(yù)測(cè)模型。獲取與SVI相關(guān)的過(guò)程變量數(shù)據(jù),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理,運(yùn)用主元分析法計(jì)算過(guò)程變量對(duì)SVI的影響,選取影響顯著的過(guò)程變量作為輔助變量,以輔助變量為自組織模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入,以SVI作為網(wǎng)絡(luò)輸出,構(gòu)造基于自組織模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的SVI預(yù)測(cè)模型,利用實(shí)際污水處理數(shù)據(jù)對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行校正,實(shí)現(xiàn)利用輔助變量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)SVI。4.為了結(jié)合人工經(jīng)驗(yàn)方法抑制絲狀菌過(guò)度生長(zhǎng)、改善污泥沉降性能,文中從人工經(jīng)驗(yàn)提取知識(shí),設(shè)計(jì)了基于模糊規(guī)則和前饋感知器的知識(shí)推理模型,通過(guò)知識(shí)推理實(shí)現(xiàn)了對(duì)絲狀菌污泥膨脹的分類,針對(duì)不同致因因素引發(fā)不同程度的絲狀菌污泥膨脹,獲得了相應(yīng)的抑制方法,解決了因抑制方法多樣性而引起的無(wú)法決策以及抑制效率低等問(wèn)題,此外,該模型能夠根據(jù)規(guī)則及數(shù)據(jù)信息變化自適應(yīng)調(diào)整模型參數(shù),經(jīng)實(shí)際案例庫(kù)驗(yàn)證,模型能夠?yàn)榻z狀菌污泥膨脹提供有效地抑制方法。
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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1 王萍;余志晟;齊嶸;張洪勛;;絲狀細(xì)菌污泥膨脹的FISH探針研究進(jìn)展[J];應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào);2012年04期

2 張安龍;張雪;王森;許立;;低pH值對(duì)活性污泥膨脹及廢水處理效果的影響[J];紙和造紙;2013年10期

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本文編號(hào)：2552337