污水處理過(guò)程智能優(yōu)化控制技術(shù)

從控制角度來(lái)看，污水處理過(guò)程存在很多問(wèn)題，應(yīng)該通過(guò)智能控制、優(yōu)化控制、軟測(cè)量等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方法進(jìn)一步完善污水處理過(guò)程，同時(shí)污水處理廠應(yīng)該采用能源信息管理系統(tǒng)對(duì)能源使用情況進(jìn)行監(jiān)控、管理。通過(guò)這些技術(shù)手段優(yōu)化污水處理過(guò)程，實(shí)現(xiàn)降低能源消耗、穩(wěn)定出水水質(zhì)、提高污水處理能力的總體目標(biāo)。

1污水處理過(guò)程控制與優(yōu)化問(wèn)題

污水處理過(guò)程需解決的問(wèn)題

污水處理系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的生化反應(yīng)過(guò)程，由于存在非線(xiàn)性、時(shí)變性等因素,一般不易獲得的數(shù)學(xué)模型。從生物化學(xué)的角度用機(jī)理法建立的數(shù)學(xué)模型，須遵循許多假設(shè)。水協(xié)會(huì)(IAWQ)發(fā)布了多個(gè)活性污泥模型ASM1、ASM2、ASM3，這些模型能夠反映處理過(guò)程的工作機(jī)理，但模型維數(shù)高、存在大量的動(dòng)態(tài)變量和當(dāng)量系數(shù)，因此難以在控制中使用。

衡量污水處理過(guò)程出水質(zhì)量的主要指標(biāo)，如BOD5等目前還無(wú)在線(xiàn)檢測(cè)儀器或有的參數(shù)檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，需人工進(jìn)行定時(shí)取樣檢測(cè)，難以得到實(shí)時(shí)測(cè)量值，不能用于實(shí)時(shí)閉環(huán)控制。

目前污水處理過(guò)程各環(huán)節(jié)控制均是獨(dú)立的，一般采用定時(shí)或恒值的開(kāi)環(huán)控制，由此引發(fā)了出水不達(dá)標(biāo)、污泥膨脹、能耗大、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)等問(wèn)題。

污水處理控制急待解決的另一重要問(wèn)題：穩(wěn)定出水水質(zhì)，降低能源消耗和廢水處理成本，提高污水處理能力，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的優(yōu)化控制。

污水處理過(guò)程檢測(cè)、控制與優(yōu)化方法

從控制角度來(lái)看污水處理存在上述問(wèn)題，應(yīng)該通過(guò)以下幾種方法解決：

軟測(cè)量技術(shù)

通過(guò)機(jī)理分析或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)，建立難以直接測(cè)量的待測(cè)過(guò)程變量(主導(dǎo)變量，如BOD)與易測(cè)過(guò)程變量(輔助變量，如DO、ORP、TOC、PH等)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，即軟測(cè)量模型，從而通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算和估計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)過(guò)程變量的預(yù)測(cè)。軟測(cè)量可以完成一些儀器儀表所不能完成的在線(xiàn)實(shí)時(shí)測(cè)量問(wèn)題，被認(rèn)為是進(jìn)行工業(yè)過(guò)程監(jiān)測(cè)、大滯后系統(tǒng)預(yù)測(cè)、優(yōu)化與控制的解決方案之一。

智能控制技術(shù)

傳統(tǒng)的控制方法均是建立在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上的，如PID控制。由于污水處理是一個(gè)復(fù)雜的生化反應(yīng)過(guò)程，難以建立的數(shù)學(xué)模型，因而傳統(tǒng)的控制方法難以實(shí)現(xiàn)污水處理過(guò)程的有效控制。

智能控制技術(shù)采用人工控制方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)模型系統(tǒng)進(jìn)行控制，根據(jù)干擾、參數(shù)變化，可實(shí)時(shí)改變控制策略，以達(dá)到的控制效果。

優(yōu)化控制技術(shù)

除了實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)參數(shù)(如出水水質(zhì)BOD)的控制外，通常還要考慮能源消耗等重要指標(biāo)，針對(duì)污水處理的特點(diǎn)，提出以每日允許排放的有機(jī)物總量為約束條件，以運(yùn)行費(fèi)用(耗電量)為目標(biāo)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)污水處理過(guò)程的優(yōu)化控制，以節(jié)省電能，降低污水處理的成本。運(yùn)用優(yōu)化控制與控制方法，尋求使污水處理生產(chǎn)費(fèi)用與能源消耗zui低的優(yōu)化工藝參數(shù)和優(yōu)化控制方案。

下面的流程圖給出了具體問(wèn)題的解決方案，包括優(yōu)化參數(shù)計(jì)算，水量水質(zhì)控制，智能控制，優(yōu)化控制，測(cè)量等等技術(shù)方法。