發(fā)布時間：2020-08-22 22:15

【摘要】：在傳統(tǒng)活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計過程中引入系統(tǒng)論思想及最優(yōu)化求解的方法既是工程設(shè)計方法發(fā)展的趨勢，也是結(jié)構(gòu)化設(shè)計發(fā)展的必然。本研究在全面評述活性污泥法工藝系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，在國內(nèi)首次建立了一套完整的活性污泥法A~2／O工藝系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計模型和相應(yīng)的尋優(yōu)求解方法，并在Matlab環(huán)境下開發(fā)了最優(yōu)化設(shè)計程序(ODP)，為提高活性污泥法工藝系統(tǒng)設(shè)計水平和設(shè)計效率作了一些探索性和創(chuàng)新性的努力。 本文根據(jù)污水處理活性污泥法工藝的發(fā)展趨勢，基于IAWQ-ASM機理模型理論，建立了一套完整的用于活性污泥法脫氮除磷A~2／O工藝系統(tǒng)方案設(shè)計的框架模型、系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型以及費用目標函數(shù)模型，并將其整合為一個數(shù)學(xué)最優(yōu)規(guī)劃問題予以求解。實例研究表明，采用該套設(shè)計模型進行方案優(yōu)化設(shè)計，可以在傳統(tǒng)的設(shè)計方案基礎(chǔ)上節(jié)約系統(tǒng)總費用10％以上，而且應(yīng)用該優(yōu)化方法進行工程設(shè)計既保證了活性污泥法生物處理系統(tǒng)的有機完整性，又提高了設(shè)計效率和設(shè)計準確度。 針對優(yōu)化設(shè)計模型的高度非線性、多變量、多約束、多維數(shù)等數(shù)學(xué)特征，提出了采用序列二次規(guī)劃(SQP)進行優(yōu)化求解的策略。該求解算法在尋優(yōu)搜索區(qū)間內(nèi)可以自動獲得最佳的搜索方向和搜索步長，大大降低了尋優(yōu)迭代的次數(shù)，有效地克服了常用優(yōu)化方法——廣義簡約梯度法(GRG)、復(fù)合形法(CM)以及罰函數(shù)(PM)法等在求解大型非線性約束最優(yōu)化問題時的諸多不足，提高了優(yōu)化過程的效率和穩(wěn)定性，且應(yīng)用方便。 本文首次在優(yōu)化設(shè)計方法中應(yīng)用Matlab語言對系統(tǒng)模型和SQP算法進行了編程求解。Matlab強大的計算功能和優(yōu)化功能，為求解活性污泥法脫氮除磷A~2／O工藝系統(tǒng)的最優(yōu)化設(shè)計問題，提供了良好的語言編譯平臺。作為工程類計算語言的發(fā)展方向，在本文的研究中，Matlab展示了在水污染控制領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用前景十分廣闊。 本文通過實例研究中的工藝設(shè)計參數(shù)靈敏性分析，獲得了參數(shù)不確定性對系統(tǒng)整體性能影響的定量分析結(jié)果。該結(jié)論可以指導(dǎo)試驗人員或設(shè)計人員在對關(guān)鍵參數(shù)估值時，做到有理可循，同時還可根據(jù)參數(shù)的靈敏性高低，有針對地制定試驗計劃，避免資源浪費。 本文編制的Matlab優(yōu)化設(shè)計程序具有良好的開放性和可擴展性。當設(shè)計流程與本研究中的概念模型不完全一致時，只需要在模型中建立不同單元功能構(gòu)筑物的反應(yīng)及物料平衡關(guān)系，并用節(jié)點控制的物料平衡關(guān)系將這個功能模塊與整個系統(tǒng)聯(lián)系起來。對于最優(yōu)化設(shè)計程序，則僅需要在相應(yīng)改變的功能模塊(子程序)中添加、刪除以及修改約束條件或調(diào)整目標函數(shù)的構(gòu)成，無須作大量重復(fù)的系統(tǒng)建模和計算 重慶大學(xué)博士學(xué)位論文 機編程工作。 研究表明:用本文創(chuàng)建的活性污泥脫氮除磷系統(tǒng)優(yōu)化模型來進行城市污水處理 廠的工藝設(shè)計計算在理論上可行，用Mauab平臺開發(fā)的優(yōu)化設(shè)計程序ODP在實踐 上有繼續(xù)深入研究開發(fā)的價值，具有良好的應(yīng)用前景。本研究為活性污泥工藝設(shè)計 提供了新方法，開辟了新思路，也為Mauab在水污染控制工程的應(yīng)用增添了新領(lǐng)域。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號】：X703

【引證文獻】

相關(guān)期刊論文 前3條

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2 張冰;周雪飛;任南琪;;新型城市污水脫氮除磷工藝的試驗研究與優(yōu)化設(shè)計[J];環(huán)境科學(xué);2008年06期

3 趙福祥;張國臣;陳鴻漢;黃健;;改進CRI系統(tǒng)處理高速公路服務(wù)區(qū)污水應(yīng)用[J];水處理技術(shù);2010年06期

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1 鞠興華;城市污水活性污泥生物脫氮模型及模擬研究[D];西安建筑科技大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前5條

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3 李松良;ASM3應(yīng)用于城市污水處理廠的模擬預(yù)測研究[D];重慶大學(xué);2007年

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本文編號：2801218