[發(fā)明專利]一種基于向量時間序列模型的污水COD負荷預(yù)測的方法

有效

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• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106872658B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李繼庚;蔡威;滿奕;曾志強;劉煥彬
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 羅觀祥

本發(fā)明公開了一種基于向量時間序列模型的污水COD負荷預(yù)測的方法，包括下列步驟：利用數(shù)據(jù)挖掘建模過程進行挖掘目標的定義；對獲取的污水進水相關(guān)數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)的探索和預(yù)處理以達到向量自回歸模型建模的要求；選用最大似然估計模型的參數(shù)，同時選用信息準則確定模型的階次，然后利用多元混成統(tǒng)計進行模型檢驗；進一步通過目標參數(shù)來簡化模型，從而建立簡潔有效的預(yù)測模型。所述采集的進水?dāng)?shù)據(jù)已確定進水量和進水COD，同時構(gòu)造了污水COD負荷這一屬性；利用得到的預(yù)測模型進行測試數(shù)據(jù)的預(yù)測，模型的輸出則是污水COD負荷相關(guān)變量的預(yù)測結(jié)果。本發(fā)明的方法，模型簡潔而且可以同時預(yù)測多個變量，預(yù)測精度比較高同時所需要的時間短。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及污水處理廠進水的污水負荷預(yù)測的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于向量時間序列模型的污水COD負荷預(yù)測的方法。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)化程度的不斷提高和人口的增長，城市污水排放量迅速增長，對環(huán)境的影響非常巨大,世界各國都投入大量的資金用于城市污水處理技術(shù)的研究,開發(fā)出了許多新技術(shù)和新工藝,對改善水環(huán)境狀況起了巨大的作用。目前,建造污水處理廠是公認的解決水污染現(xiàn)狀的一條有效途徑,各國都在大力興建。

但污水處理是一項能量密集型的綜合技術(shù),隨著污水廠的大規(guī)模興建,污染物的排放得到一定程度的控制,但是隨之問題也浮現(xiàn)出來——污水處理設(shè)施的高投資、高運行成本在一定程度上阻礙了污水處理事業(yè)的發(fā)展,許多中小型城市由于資金問題沒有修建污水處理廠,已建成的一些污水廠也因運行成本過高處于停產(chǎn)和半停產(chǎn)狀態(tài)。縱觀影響城市污水處理廠建設(shè)發(fā)展的因素,能耗問題是最主要的影響因素,如果不能及時有效的解決,污水處理的發(fā)展會受到很大的阻礙。我國相比于國外同種工藝類型的城市污水處理廠,能耗普遍偏高而且出水水質(zhì)和污泥處理均達不到發(fā)達國家的處理水平。清華大學(xué)的錢易教授曾指出傳統(tǒng)活性污泥法流程復(fù)雜、基建費用高、運行中需要很大的能源消耗、運行費用很可觀,我國經(jīng)濟實力和發(fā)達國家相比較弱,不應(yīng)該直接照搬發(fā)達國家的經(jīng)驗和技術(shù)來解決自己城市污水處理問題。針對這種現(xiàn)象,通過對處理工藝的深入研究,找出制約因素并提出相應(yīng)的改造方案,節(jié)能的空間是非常大的,這是我國污水處理行業(yè)急需攻克的技術(shù)難題。有效降低污水處理系統(tǒng)的能耗、合理分配能源成為決定污水廠正常運行的關(guān)鍵因素。因此,研究和探索污水處理工藝的節(jié)能技術(shù)和途徑具有非常重要的現(xiàn)實意義。

同時，污水的實際處理量與能耗的關(guān)系非常密切,隨著污水處理量的增加,能耗也隨之增加,但是能耗增幅的大小和該污水處理廠的設(shè)備的實際運行狀況有著非常大的關(guān)系。隨著污水處理量的不斷增長以及出水排放標準的日趨嚴格，如何充分應(yīng)對污水處理廠進水負荷和運行環(huán)境的變化，實現(xiàn)污染物的穩(wěn)定達標并降低運行成本，成為污水處理運行管理所要面對的關(guān)鍵問題。自上世紀70年代以來，依賴于監(jiān)測設(shè)備(硬件)及控制算法(軟件)的發(fā)展，污水處理儀表、控制和自動化技術(shù)(Instrumentation Control andAutomation,ICA)在污水處理廠日常運行中發(fā)揮著越來越重要的作用。研究及實踐表明，根據(jù)工藝的運行原理及特點，提高污水處理系統(tǒng)ICA技術(shù)的應(yīng)用程度是加強污水處理廠脫氮除磷效果，實現(xiàn)節(jié)能降耗目標的有效手段。

對污水處理廠而言，進水流量及污染物濃度的變化是控制系統(tǒng)所要應(yīng)對的擾動的主要來源。不同于其他工業(yè)生產(chǎn)過程，污水處理廠進水負荷一般不可調(diào)控，其突變性強，波動范圍大，尤其在降雨的影響下，對生化處理系統(tǒng)具有較強的沖擊性。

國內(nèi)現(xiàn)有的污水處理中的相關(guān)模型技術(shù)，主要集中在污水處理后的水質(zhì)COD、BOD等的預(yù)測和軟測量中，而忽略了進水的重要性。實際上，對于污水處理的控制系統(tǒng)而言，出水的污染物濃度達到國家許可的排放標準是基本目標，進水的污染物負荷對于控制系統(tǒng)而言則是主要考慮的輸入影響因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺陷，提供一種基于向量時間序列模型的污水COD負荷預(yù)測的方法，該方法考慮污水進水的水量、水質(zhì)COD等關(guān)聯(lián)變量。

本發(fā)明的目的可以通過采取如下技術(shù)方案達到：