【摘要】：水污染問題隨著世界經(jīng)濟的快速發(fā)展變得日益嚴重,如何預(yù)防和治理污水的問題成為許多學者的研究焦點。膜生物反應(yīng)器(MBR)是一種新型高效的污水處理技術(shù),它很好的結(jié)合了膜分離技術(shù)和生物反應(yīng)技術(shù),現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于生活污水,有機廢水和工業(yè)廢水等污水治理領(lǐng)域。膜污染會影響MBR膜分離裝置的性能,嚴重的膜污染會導致膜通量的降低和膜使用壽命的縮短,這將增加MBR系統(tǒng)的運行成本。因此,對膜污染機理和預(yù)測控制方法的研究就是要確保膜生物反應(yīng)器能夠在穩(wěn)定的低能耗條件下實現(xiàn)較大通量的運行。本文對膜生物反應(yīng)器的工作機理、膜污染形成過程、膜污染影響及控制因素等基本問題進行了分析討論。針對膜污染涉及的影響因素較為復雜的問題,首先通過主成分分析(PCA)方法選取出三種貢獻率在95%以上的膜污染因子:混合液懸浮固體(MLSS)、操作壓力(△P)和溫度T。設(shè)定這三個影響因子為MBR膜污染仿真的三大輸入?yún)?shù),以膜通量作為輸出參數(shù),建立基于RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的的膜污染智能仿真預(yù)測模型,實現(xiàn)對膜污染的預(yù)測控制。引入遺傳算法,利用其突出的尋優(yōu)特點對RBF預(yù)測模型的誤差、訓練速度、最大神經(jīng)元數(shù)目以及神經(jīng)元的間隔四個參數(shù)進行優(yōu)化,提高RBF網(wǎng)絡(luò)的仿真性能。整個實驗過程采用MATLAB編程實現(xiàn),結(jié)果表明,通過遺傳算法優(yōu)化的RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對預(yù)測精度有明顯提升,達到了預(yù)期效果。整個實驗過程具有一定的理論價值和實踐意義,對MBR實際工程應(yīng)該可以起到積極的指導作用。由于膜污染的過程會產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),對污染數(shù)據(jù)進行存儲和處理,能夠更加便利的了解MBR系統(tǒng)不同時間段的膜污染狀態(tài),再結(jié)合膜污染預(yù)測模型的高精度預(yù)測功能,可以整體提高對膜污染的應(yīng)對能力。Hadoop是目前應(yīng)用最廣泛的大數(shù)據(jù)處理平臺,具有分布式處理信息的能力,將其引入MBR工藝中,利用Hive的批處理特性以及Impala的實時查詢功能存儲并處理龐雜的海量數(shù)據(jù),構(gòu)建分布式MBR膜污染數(shù)據(jù)存儲分析平臺,為控制膜污染進程提供了便利的信息化處理平臺。
[Abstract]:With the rapid development of the world economy, the problem of water pollution becomes more and more serious. Membrane bioreactor (MBR) is a new and efficient wastewater treatment technology, which combines membrane separation technology and biological reaction technology. It has been widely used in sewage treatment fields such as domestic sewage, organic wastewater and industrial wastewater. Membrane fouling will affect the performance of MBR membrane separation device, and serious membrane fouling will lead to the decrease of membrane flux and the shortening of membrane service life, which will increase the running cost of MBR system. Therefore, the study of membrane fouling mechanism and predictive control method is to ensure that the membrane bioreactor can achieve large flux operation under stable and low energy consumption conditions. In this paper, the working mechanism of membrane bioreactor, the formation process of membrane fouling, the influence of membrane fouling and the control factors are analyzed and discussed. In view of the complex factors involved in membrane fouling, three kinds of membrane fouling factors, which contribute more than 95%, were selected by principal component analysis (PCA) method: the operating pressure (P) and temperature (T) of suspension solid (MLSS),. The three influence factors are set up as the three input parameters of MBR membrane fouling simulation. The membrane flux is taken as the output parameter, and the intelligent simulation prediction model of membrane fouling based on RBF neural network is established to realize the predictive control of membrane fouling. Genetic algorithm is introduced to optimize the four parameters of RBF prediction model, such as error, training speed, maximum number of neurons and the interval of neurons, so as to improve the simulation performance of RBF network. The whole experiment process is realized by MATLAB programming. The results show that the RBF neural network optimized by genetic algorithm can obviously improve the prediction accuracy and achieve the expected effect. The whole experiment process has certain theoretical value and practical significance, and should play a positive guiding role in the practical project of MBR. Because the process of membrane fouling will produce a large amount of data, the fouling data can be stored and processed, which can be more convenient to understand the membrane fouling status in different time periods of MBR system, and then combine the high precision prediction function of membrane fouling prediction model. Hadoop is the most widely used big data processing platform at present, which has the ability of distributed processing information. It is introduced into MBR process. Using the batch processing characteristic of Hive and the real-time query function of Impala to store and process massive data, a distributed MBR membrane fouling data storage and analysis platform is constructed, which provides a convenient information processing platform for controlling membrane fouling process.
【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X703;TP183

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本文編號：2148900