【摘要】：活性污泥法是目前廣泛應(yīng)用的廢水生物處理技術(shù)�；钚晕勰嘞到y(tǒng)由于進(jìn)水水量以及水質(zhì)組成的顯著變化而具有高度的復(fù)雜性和非線性特征,需要合適的方法用于該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、控制與優(yōu)化。本論文利用計(jì)算智能方法,并與活性污泥數(shù)學(xué)模型相結(jié)合,分別建立了活性污泥系統(tǒng)的模擬模型,比較了好氧顆粒污泥與絮體活性污泥系統(tǒng)的綜合性能,構(gòu)建了活性污泥系統(tǒng)的優(yōu)化模型,為活性污泥系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下: 1.培養(yǎng)出富含PHB的好氧顆粒污泥以及富含AOB的硝化顆粒污泥�？刂七M(jìn)水濃度可以獲得沉降性能良好、PHB產(chǎn)率高的顆粒污泥;接種好氧顆粒污泥可以快速培養(yǎng)出富含AOB的硝化顆粒污泥,并實(shí)現(xiàn)SBR反應(yīng)器中穩(wěn)定的短程硝化和亞硝酸鹽的積累。 2.建立了兩步硝化活性污泥數(shù)學(xué)模型,確定硝化顆粒污泥中AOB和NOB的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。該模型除考慮硝化反應(yīng)之外,還將維持過程和顆粒內(nèi)部的氧氣擴(kuò)散及基質(zhì)傳質(zhì)考慮于其中;利用間歇實(shí)驗(yàn)得到了硝化顆粒污泥中AOB和NOB的動(dòng)力學(xué)參數(shù);該模型不僅可以模擬硝化顆粒污泥中AOB和NOB的耗氧速率和氮轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué),還可以模擬基于硝化顆粒污泥反應(yīng)器的運(yùn)行工況。 3.基于模糊層次分析法和熵權(quán)法,建立了定量評(píng)價(jià)好氧顆粒污泥和活性污泥絮體綜合性能的數(shù)學(xué)模型。集合主觀權(quán)重(模糊層次分析法)和客觀權(quán)重(熵權(quán)法)的評(píng)價(jià)結(jié)果表明好氧顆粒污泥的綜合性能優(yōu)于活性污泥絮體;但由于顆粒粒徑對(duì)顆粒污泥有很大的影響,需要控制合適的粒徑,以實(shí)現(xiàn)好氧顆粒污泥反應(yīng)器的脫氮除磷和長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。 4.結(jié)合加權(quán)的非線性最小二乘法和加速遺傳算法,建立了估算活性污泥存儲(chǔ)過程動(dòng)力學(xué)參數(shù)的方法。將Monod方程積分后,采用加權(quán)的非線性最小二乘法構(gòu)建優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),然后用加速遺傳算法優(yōu)化目標(biāo)函數(shù),估算出活性污泥存儲(chǔ)過程動(dòng)力學(xué)參數(shù)值。驗(yàn)證結(jié)果顯示該方法可以快速、準(zhǔn)確的估算出活性污泥存儲(chǔ)過程中的動(dòng)力學(xué)參數(shù),而且該方法還可用于其他廢水生物處理過程動(dòng)力學(xué)參數(shù)的估算。 5.建立集成活性污泥數(shù)學(xué)模型3號(hào)(ASM3)、生物磷模型、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(NN)和遺傳算法(GA)于一體的數(shù)學(xué)模型用于模擬進(jìn)水波動(dòng)較大的污水處理廠運(yùn)行工況。即使在進(jìn)水波動(dòng)很大的情況下,該模型的模擬結(jié)果也與實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果一致。同ASM模型和NN模型相比,該集成模型可以捕捉足夠的殘差信息用于補(bǔ)償結(jié)構(gòu)模型的不準(zhǔn)確性,并提高NN模型的外延能力。 6.基于加速遺傳算法(AGA)的投影尋蹤(PP)建立了多指標(biāo)定量評(píng)價(jià)模型,用于評(píng)價(jià)處理城市污水的正置A~2O工藝和倒置A~2O工藝。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示所建立的評(píng)價(jià)模型可以定量地比較特定城市污水污水廠的正置A~2O工藝和倒置A~2O工藝。該模型是解決多指標(biāo)評(píng)價(jià)問題的有效工具。 7.構(gòu)建了集成ASM3、生物磷模型、支持向量機(jī)模型(SVM)和AGA算法于一體的數(shù)學(xué)模型,用于優(yōu)化同時(shí)脫氮除磷的A~2O工藝,獲得了最優(yōu)工藝條件,使其在滿足出水水質(zhì)的同時(shí)可以節(jié)能降耗。本研究所建立的集成ASM、生物磷模型、SVM和AGA于一體的數(shù)學(xué)模型,是優(yōu)化復(fù)雜生物系統(tǒng),如活性污泥系統(tǒng)的有效工具。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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1 畢學(xué)軍;張波;;倒置A~2/O工藝生物脫氮除磷原理及其生產(chǎn)應(yīng)用[J];環(huán)境工程;2006年03期

2 張波,蘇玉民;倒置A~2/O工藝的氮磷脫除功能[J];環(huán)境工程;1999年02期

3 ;Optimum municipal wastewater treatment plant design with consideration of uncertainty[J];Journal of Environmental Sciences;2004年01期

4 ;Entropy method for determination of weight of evaluating indicators in fuzzy synthetic evaluation for water quality assessment[J];Journal of Environmental Sciences;2006年05期

5 樓文高;劉遂慶;;活性污泥系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模與仿真研究[J];環(huán)境污染與防治;2005年09期

6 朱靈峰;何衛(wèi)衛(wèi);張杰;;好氧顆粒污泥的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J];環(huán)境污染與防治;2008年05期

7 曲波;劉俊新;;活性污泥合成可生物降解塑料PHB的工藝優(yōu)化研究[J];科學(xué)通報(bào);2008年13期

8 劉政;朱國(guó)宇;張先起;曾思蓉;;水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)的投影尋蹤模型及其應(yīng)用[J];四川環(huán)境;2007年05期

9 金菊良,楊曉華,丁晶;基于實(shí)數(shù)編碼的加速遺傳算法[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2000年04期

10 金菊良;王文圣;程吉林;黃詩峰;;區(qū)域水資源合理配置的模糊模式識(shí)別-模糊層次分析法的熵耦合模型[J];四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版);2007年02期

本文編號(hào)：2731149