隨著國(guó)家對(duì)環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排問(wèn)題的重視,污水處理節(jié)能優(yōu)化顯得越來(lái)越重要。研究污水處理節(jié)能優(yōu)化策略,使其在滿足出水水質(zhì)要求下,降低污水處理運(yùn)行能耗,對(duì)完善污水處理廠控制策略,降低污水處理運(yùn)行成本和提高污水處理效率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文以活性污泥法污水處理仿真模型(Bechmark Simulated Model NO.1,BSM1)為基礎(chǔ),以降低污水處理能耗為目的,利用改進(jìn)記憶分子動(dòng)理論算法對(duì)影響污水處理過(guò)程的兩個(gè)重要因素(溶解氧濃度和硝態(tài)氮濃度設(shè)定值)進(jìn)行動(dòng)態(tài)尋優(yōu)。首先,介紹污水處理基本流程及活性污泥法污水處理工藝,利用MATLAB搭建活性污泥基準(zhǔn)仿真平臺(tái)BSM1,并對(duì)所搭建平臺(tái)的準(zhǔn)確性和有效性進(jìn)行驗(yàn)證,為后續(xù)研究提供基礎(chǔ)。其次,以BSM1平臺(tái)為基礎(chǔ),出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為約束條件,利用污水處理能耗和懲罰項(xiàng)建立污水處理優(yōu)化模型。依據(jù)入水流量變化,選取以“天”為等時(shí)間段優(yōu)化周期,利用改進(jìn)記憶分子動(dòng)理論算法對(duì)所建立的優(yōu)化模型進(jìn)行求解,得到BSM1的溶解氧濃度和硝態(tài)氮濃度PI控制器設(shè)定值,實(shí)現(xiàn)設(shè)定值動(dòng)態(tài)尋優(yōu),降低污水處理能耗。在改進(jìn)算法中,對(duì)算法變異率進(jìn)行重新設(shè)計(jì),增加算法種群多樣性。同時(shí)增加引導(dǎo)階段,使算法尋優(yōu)途徑增多,防止陷入局部最優(yōu)。分別在三種天氣下進(jìn)行仿真驗(yàn)證,與傳統(tǒng)優(yōu)化策略相比,本文優(yōu)化策略在滿足出水水質(zhì)要求下,降低能耗效果更加顯著。最后,為完善所提出的優(yōu)化策略,本文提出污水處理過(guò)程自適應(yīng)分時(shí)段優(yōu)化策略,對(duì)污水處理過(guò)程進(jìn)行時(shí)段劃分。改變傳統(tǒng)有序樣本聚類方法的相依關(guān)系判斷標(biāo)準(zhǔn),引入自相關(guān)系數(shù)。利用改進(jìn)的有序樣本聚類方法,以污水處理入水流量和入水組分?jǐn)?shù)據(jù)為樣本進(jìn)行聚類,從而得到相應(yīng)分段點(diǎn);利用改進(jìn)記憶分子動(dòng)理論算法進(jìn)行優(yōu)化,尋找出溶解氧和硝態(tài)氮濃度PI控制器在相應(yīng)時(shí)段的最優(yōu)設(shè)定值。與常規(guī)策略和等時(shí)段優(yōu)化策略相比,污水處理能耗進(jìn)一步降低,優(yōu)化策略更為完善。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：X703
【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 主要研究?jī)?nèi)容
2 污水處理流程及BSM1 仿真基準(zhǔn)模型
    2.1 活性污泥法污水處理工藝
    2.2 活性污泥法基準(zhǔn)仿真模型
        2.2.1 BSM1 模型結(jié)構(gòu)
        2.2.2 生化反應(yīng)池模型
        2.2.3 二沉池模型
    2.3 污水處理節(jié)能優(yōu)化策略
    2.4 小結(jié)
3 基于記憶分子動(dòng)理論算法的等時(shí)段優(yōu)化
    3.1 污水處理節(jié)能優(yōu)化模型
        3.1.1 優(yōu)化變量
        3.1.2 優(yōu)化目標(biāo)
        3.1.3 出水指標(biāo)限定范圍
    3.2 基于記憶分子動(dòng)理論算法的等時(shí)段優(yōu)化策略
        3.2.1 污水處理節(jié)能優(yōu)化問(wèn)題描述
        3.2.2 污水處理等時(shí)段節(jié)能優(yōu)化策略
        3.2.3 記憶分子動(dòng)理論算法原理
        3.2.4 記憶分子動(dòng)理論算法實(shí)現(xiàn)污水處理過(guò)程節(jié)能優(yōu)化
    3.3 仿真實(shí)驗(yàn)和結(jié)果分析
        3.3.1 MATLAB搭建BSM1 仿真平臺(tái)
        3.3.2 BSM1 仿真平臺(tái)可行性驗(yàn)證
        3.3.3 基準(zhǔn)函數(shù)測(cè)試MKMTOA算法
        3.3.4 污水處理節(jié)能優(yōu)化步驟
        3.3.5 仿真及結(jié)果分析
    3.4 小結(jié)
4 基于記憶分子動(dòng)理論算法的自適應(yīng)分時(shí)段優(yōu)化
    4.1 自適應(yīng)分時(shí)段優(yōu)化策略描述
    4.2 污水處理入水?dāng)?shù)據(jù)有序樣本聚類
        4.2.1 傳統(tǒng)的有序樣本聚類
        4.2.2 基于自相關(guān)系數(shù)的有序樣本聚類
        4.2.3 入水?dāng)?shù)據(jù)樣本聚類
    4.3 基于記憶分子動(dòng)理論算法的自適應(yīng)分時(shí)段優(yōu)化策略
    4.4 仿真及結(jié)果分析
        4.4.1 基于自相關(guān)系數(shù)有序樣本聚類時(shí)段劃分結(jié)果
        4.4.2 自適應(yīng)分段設(shè)定值優(yōu)化結(jié)果
    4.5 小結(jié)
結(jié)論
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間的研究成果

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本文編號(hào)：2867340