本文關(guān)鍵詞：基于gPROMS的污水處理廠動態(tài)仿真與優(yōu)化控制　出處：《新疆大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：城市用水的良性運轉(zhuǎn)離不開高效穩(wěn)定的污水處理過程,污水處理廠設(shè)計之初需要考慮諸多因素,缺少建模仿真技術(shù)的有效支持,后期現(xiàn)場調(diào)試也需要較長的調(diào)試周期,建設(shè)效率低下。曝氣供氧系統(tǒng)是污水處理過程中的主要能耗工序,當前的自動控制水平低下。低效的自動控制水平不僅難以保證出水水質(zhì)的排放要求,并且造成了大量的能源消耗。因此,通過仿真技術(shù)模擬實際工序,在保證出水水質(zhì)達到排放標準的前提下,采用穩(wěn)定高效的控制方案能夠大大提高污水處理廠的控制水平,同時對促進其節(jié)能降耗具有重要意義�，F(xiàn)有新型污水處理工藝大多以活性污泥1號(ASM1)為基礎(chǔ)發(fā)展而來,其建模復(fù)雜程度也越來越大,建模難度的提升使得越來越多的模型使用者難以成功建立新型模型。此外,商業(yè)性的污水處理仿真軟件具有嚴格的保密封裝,使得模型的可移植性較差,使用成本過高。我國當前水務(wù)企業(yè)對生化反應(yīng)池的曝氣供氧環(huán)節(jié)多采用“寧多勿少”的進氣原則,雖然保證了一定的出水水質(zhì),但容易造成活性污泥膨脹,大大增加了生產(chǎn)成本。針對上述問題,本文使用gPROMS軟件建立開放性基礎(chǔ)仿真模型并進行動態(tài)處理過程模擬,最后選取合適的控制方案實現(xiàn)曝氣供氧系統(tǒng)能耗優(yōu)化。主要研究工作如下:1)針對我國污水水處理廠設(shè)計周期過長,并且在后期調(diào)試過程中缺乏高效仿真軟件支撐的問題,建立了基于gPROMS的開放式活性污泥法基準污水處理廠模型,通過對比其他平臺的仿真結(jié)果,驗證了gPROMS軟件平臺的可靠性和精確性,為工程設(shè)計和調(diào)試提供了合理依據(jù)。通過分析不同天氣狀況條件下的微生物化學反應(yīng)過程、活性污泥沉降過程,得出了溶解氧濃度既是有效保證出水水質(zhì)的關(guān)鍵控制參數(shù),又關(guān)系到整個工藝流程中的主要能耗變量,由此建立了相關(guān)污水處理評價指標。2)為使出水水質(zhì)中污染物得到較好的控制,并且使得曝氣供氧系統(tǒng)達到能耗最優(yōu)的操作條件,在所構(gòu)建的控制性能分析、節(jié)能評價標準的基礎(chǔ)上,以開放性軟件gPROMS所構(gòu)建的工藝流程為平臺,設(shè)計使用自抗擾控制器(ADRC)對曝氣量進行實時控制,確定為行之有效的控制策略,實現(xiàn)了節(jié)能降耗的目標。
[Abstract]:The benign operation of urban water is inseparable from the efficient and stable process of sewage treatment. At the beginning of the design of sewage treatment plant, many factors need to be considered, and the effective support of modeling and simulation technology is lacking. Later stage commissioning also needs a long period of commissioning, construction efficiency is low. Aeration system is the main energy consumption process in the process of sewage treatment. The current level of automatic control is low. The low efficiency of automatic control level is not only difficult to ensure the discharge requirements of effluent quality, but also lead to a large amount of energy consumption. Therefore, simulation technology is used to simulate the actual process. Under the premise that the effluent quality meets the discharge standard, the control level of sewage treatment plant can be greatly improved by adopting a stable and efficient control scheme. At the same time, it is of great significance to promote energy saving and consumption reduction. Most of the existing new sewage treatment processes are based on activated sludge 1 / ASM1, and the modeling complexity is becoming more and more complex. The increasing difficulty of modeling makes it difficult for more and more model users to build new models successfully. In addition, commercial sewage treatment simulation software has strict security package, which makes the model portability poor. The application cost is too high. At present, the principle of "better than less" is adopted in the aeration process of biochemical reactor in our country, which can ensure a certain effluent quality, but it is easy to cause activated sludge bulking. In view of the above problems, this paper uses gPROMS software to establish the open basic simulation model and to simulate the dynamic processing process. Finally, select the appropriate control scheme to optimize the energy consumption of aeration oxygen supply system. The main research work is as follows: (1) the design cycle of wastewater treatment plant in China is too long. And in the later debugging process of the lack of efficient simulation software support the establishment of an open activated sludge process based on gPROMS sewage treatment plant model by comparing the simulation results of other platforms. The reliability and accuracy of the gPROMS software platform are verified, which provides a reasonable basis for engineering design and commissioning. The microbial chemical reaction process under different weather conditions is analyzed. In the process of activated sludge settling, the dissolved oxygen concentration is not only the key control parameter to ensure the effluent quality, but also the main energy consumption variable in the whole process. In order to make the pollutants in the effluent quality better control and make the aeration oxygen supply system to achieve the optimal operating conditions of energy consumption, the control performance analysis was carried out. Based on the evaluation standard of energy saving, the automatic disturbance rejection controller (ADRC) is used to control the aeration rate on the platform of the process flow constructed by the open software gPROMS. Determined as an effective control strategy to achieve the goal of energy saving and consumption reduction.
【學位授予單位】：新疆大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X703

【參考文獻】

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本文編號：1420997