[發明專利]一種基于深度信念網絡的MBR膜透水率智能檢測方法

有效

• 申請號: 201811338058.1
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109473182B
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 王曉爽;常江;王佳偉;趙帥;付玲;王浩;冀春苗
• 申請（專利權）人: 北京北排科技有限公司
• 主分類號: G16Z99/00
• 分類號: G16Z99/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 北京東方昭陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11599
• 代理人: 呂玉健

本發明涉及一種基于深度信念網絡的MBR膜透水率智能檢測方法,該檢測方法包括：(1)確定目標變量和特征變量；(2)設計膜透水率軟測量模型，利用DBN建立預測膜透水率的軟測量模型：(3)對建立的出水透水率軟測量模型進行校正，得到的仿真誤差曲線圖和預測結果圖；(4)透水率預測。其基于DBN建立了膜透水率的軟測量模型，減少了透水率的計算復雜度，實現了透水率的在線精確測量和實時校正，為污水處理中預測膜的污染狀態提供了一種有效的方法，提高了MBR膜污水處理過程的工作效率和經濟效益。

技術領域

本發明涉及污水處理水質在線檢測技術領域，尤其涉及一種基于深度信念網絡的MBR膜透水率智能檢測方法。

背景技術

近年來，我國污水處理廠的數量、污水處理能力逐漸增加，污水處理量的增長速度高于污水處理能力的增加速度，運行負荷率也快速增長，說明污水處理需求快速增加。同時，國家發展規劃中提出要研究推廣低能耗、高效的污水處理技術，膜產業總產值的年均增長率大于等于20％，預測到2020年達到2000-2500億元。MBR膜在污水處理中扮演著重要角色，因其自身的性能優勢使其在污水處理中前景十分廣闊，這是本發明研究的背景之一。

MBR膜的優點在此就不贅述，其解決了傳統活性污泥法處理技術的應用缺陷，把污水再生處理技術提高到了一個新的水平。但是在MBR處理污水過程中，膜污染不可避免。膜污染是應用MBR工藝處理污水過程中不可避免的問題，膜污染會造成很多不良影響，如：

①造成MBR處理污水能力的降低。在MBR污水處理廠的實際運行的過程中，隨著時間的累積，MBR膜的過濾性能大大減弱。美國環保局曾做實驗發現，當MBR膜運行2-3年后，要想使MBR膜的透水率和剛開始運行時保持一致，進水流量要超過日常平均流量的1.5-2倍。

②投資成本與運行成本升高。膜是MBR工藝中的關鍵組件，也是需要技術支持和造價最多的組件，對其資金投入在整套設備中占比也是最大的。據分析，國內MBR投資成本在2000-2500元/m³，是傳統活性污泥法項目建設成本的1.5倍左右。膜污染造成膜組件壽命縮短，造成未達到一定使用年限后就需要更換膜組件，這大大增加了MBR的使用成本。

膜處理污水的長期過程中，膜污染問題會造成膜通量和透水率的減少、跨膜壓差和膜表面阻力的增大，使膜的出水水質降低和使用壽命縮短，這阻礙了膜法水處理技術的進一步大規模應用，因此正確預測膜的污染狀況及時對膜進行清洗維護很有必要。透水率可以直接表示膜的污染程度，因此可以通過預測透水率的大小來預測膜的污染程度。透水率不能直接測量，水廠一般采用計算的方法估計透水率的大小，這導致了透水率的大小具有嚴重的滯后性，不能實現對膜污染狀況的精確在線預測。因此，研究新的預測技術解決過程變量的實時獲取問題，已成為污水控制領域研究的重要課題，并且具有重要的現實意義。

發明內容

針對現有技術中膜處理存在的上述不足，本發明的目的在于：提供一種基于深度信念網絡(Deep Belief Network，簡稱DBN)的MBR膜透水率智能檢測方法，其基于DBN建立了膜透水率的軟測量模型，減少了透水率的計算復雜度，實現了透水率的在線精確測量和實時校正，為污水處理中預測膜的污染狀態提供了一種有效的方法，提高了MBR膜污水處理過程的工作效率和經濟效益。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于深度信念網絡的MBR膜透水率智能檢測方法，其特征在于：該檢測方法包括如下步驟：

(1)確定特征變量和目標變量；以MBR膜污水處理過程為研究對象，對水質數據進行特征分析，提取產水流量、產水壓力、單池膜擦洗氣量、厭氧區氧化還原電位ORP和好氧區硝酸鹽作為特征變量,該5個變量分別作為深度信念網絡的5個輸入，并以出水透水率作為目標變量；