[發(fā)明專(zhuān)利]基于ASM2D模型的污水處理廠深井曝氣工藝優(yōu)化方法及裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010399035.2
• 申請(qǐng)日: 2020-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111762958A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辛志遠(yuǎn);劉飛;蔣金輝;唐寅;林亞楠
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C02F9/14
• 分類(lèi)號(hào): C02F9/14;G06F30/20
• 代理公司: 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 代嬋

1.一種基于ASM2D模型的污水處理廠深井曝氣工藝優(yōu)化方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1：獲取污水處理廠工藝結(jié)構(gòu)水量、各階段進(jìn)出水水質(zhì)、工藝運(yùn)行能耗數(shù)據(jù)、各工藝段運(yùn)行參數(shù)；

步驟2：根據(jù)深井曝氣工藝特點(diǎn)簡(jiǎn)化ASM2D模型，建立包含氨氮反應(yīng)、硝酸鹽反應(yīng)、生物除磷反應(yīng)、化學(xué)除磷反應(yīng)、溶解氧濃度估算方程，含多項(xiàng)參數(shù)的多個(gè)水質(zhì)模擬方程的理論模型；

步驟3：將步驟1獲取的數(shù)據(jù)、參數(shù)輸入步驟2建立的模型中，模擬深井曝氣工藝運(yùn)行過(guò)程，模擬過(guò)程可等效為選擇Nelder-Mead單純形法和最小二乘法計(jì)算模型內(nèi)模擬方程的參數(shù)，得到工藝水質(zhì)隨時(shí)間變化的模擬值,利用仿真模型開(kāi)展模型參數(shù)的靈敏度分析，調(diào)整仿真模型的參數(shù)，使模型仿真過(guò)程與污水廠實(shí)際運(yùn)行過(guò)程較吻合，建立深井曝氣工藝仿真模型；

步驟4：根據(jù)步驟3建立的深井曝氣工藝仿真模型，進(jìn)行控制策略模擬，調(diào)整各工藝段運(yùn)行參數(shù)，輸出模擬水質(zhì)結(jié)果；

步驟5：根據(jù)步驟4的水質(zhì)模擬結(jié)果，在出水水質(zhì)滿足排放要求前提下，選擇投入能耗少的控制策略，應(yīng)用于深井曝氣工藝實(shí)際運(yùn)行中。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：步驟1選定的工藝結(jié)構(gòu)包括生化處理段各處理單元，包括深井曝氣池的缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、氧化區(qū)，懸浮澄清池的絮凝區(qū)、混合區(qū)、沉降區(qū)；步驟1所述進(jìn)出水水質(zhì)包括化學(xué)需氧量COD、氨氮、硝酸鹽、磷酸鹽、混合液懸浮固體濃度MLSS；步驟1所述的工藝運(yùn)行能耗包括電耗、藥劑消耗量；步驟1所述的各工藝段運(yùn)行參數(shù)包括溶解氧DO、內(nèi)回流比、外回流比。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于：所述內(nèi)回流比為深井曝氣池好氧區(qū)回流至缺氧區(qū)的混合液回流量與進(jìn)水量之比；所述外回流比為懸浮澄清池沉降區(qū)剩余污泥回流量與進(jìn)水量之比。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：選擇Nelder-Mead單純形法和最小二乘法計(jì)算模型內(nèi)模擬方程的參數(shù)，包括：

確定參數(shù)估計(jì)的目標(biāo)函數(shù)，目標(biāo)函數(shù)保證了估計(jì)值與實(shí)際值的誤差和最小，利用最小二乘法定義目標(biāo)函數(shù)為J:

其中，k為用于參數(shù)估計(jì)的數(shù)據(jù)序號(hào)，n為樣本個(gè)數(shù)，y為實(shí)際值，為估計(jì)值；

在確定參數(shù)估計(jì)的目標(biāo)函數(shù)后，對(duì)于簡(jiǎn)化模型單變量非線性擬合問(wèn)題，采用Nelder-Mead單純形法對(duì)最優(yōu)參數(shù)估計(jì)值進(jìn)行優(yōu)化搜索。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：調(diào)整仿真模型的參數(shù)，使模型仿真過(guò)程與污水廠實(shí)際運(yùn)行過(guò)程較吻合，包括：在原參數(shù)值基礎(chǔ)上每一次調(diào)整固定百分比，使模型仿真過(guò)程與污水廠實(shí)際運(yùn)行過(guò)程較吻合；所述固定百分比為5％～15％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：仿真模型模擬的出水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)濃度預(yù)測(cè)值與實(shí)際值擬合優(yōu)度指標(biāo)均大于設(shè)定值，即認(rèn)為模型仿真過(guò)程與污水廠實(shí)際運(yùn)行過(guò)程較吻合，擬合優(yōu)度指標(biāo)R_NL:

其中，R_NL為曲線的擬合優(yōu)度表征模型的準(zhǔn)確度，k為用于準(zhǔn)確度分析的數(shù)據(jù)序號(hào)，t為時(shí)間序列，n為變量預(yù)測(cè)值和變量真實(shí)值y的個(gè)數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：出水各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)包括COD、氨氮、硝酸鹽、磷酸鹽。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于：如果曝氣池DO濃度低、內(nèi)外回流比小，則投入能耗少。