[發(fā)明專利]用于造紙污水處理GHG減排的溶解氧分層優(yōu)化控制方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010857305.X
• 申請(qǐng)日: 2020-08-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112062179A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈文浩;李文青;黃菲妮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/00
• 分類號(hào): C02F1/00;G05B13/04;G06N3/08;G06N3/12;C02F103/28
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 詹麗紅

1.一種用于造紙污水處理GHG減排的溶解氧分層優(yōu)化控制方法，其特征在于，所述的方法包括以下步驟：

S1、在線采集進(jìn)水?dāng)?shù)據(jù)，開(kāi)環(huán)輸入ASM1仿真模型，得到出水BOD、氨氮、總氮濃度和曝氣過(guò)程溶解氧濃度，其中：

所述的在線采集進(jìn)水?dāng)?shù)據(jù)來(lái)自在線造紙污水A/O處理工藝自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，分別為：進(jìn)水流量、COD、TSS、氨氮和總氮；將進(jìn)水?dāng)?shù)據(jù)中的COD、總氮組分分別劃分為7個(gè)變量：快速可生物降解基質(zhì)S_S、溶解性不可降解有機(jī)物S_I、慢速可生物降解基質(zhì)X_S、顆粒性不可生物降解有機(jī)物X_I、硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮S_NO、顆粒性可生物降解有機(jī)氮X_ND和溶解性可生物降解有機(jī)氮S_ND；

所述的ASM1仿真模型的輸入變量為：進(jìn)水流量、TSS、快速可生物降解基質(zhì)S_S、溶解性不可降解有機(jī)物S_I、慢速可生物降解基質(zhì)X_S、顆粒性不可生物降解有機(jī)物X_I、活性異養(yǎng)微生物X_BH、活性自養(yǎng)微生物X_BA、顆粒性可生物降解有機(jī)氮X_ND、微生物衰減產(chǎn)生的惰性顆粒物質(zhì)X_P、NH₄⁺和NH₃的總和S_NH、溶解氧S_O、硝態(tài)氮或亞硝態(tài)氮S_NO、溶解性可生物降解有機(jī)氮S_ND和堿度S_ALK，輸出變量為：COD、BOD、氨氮、總氮和TSS；

所述的出水BOD、氨氮、總氮濃度和曝氣過(guò)程溶解氧濃度是基于ASM1仿真模型在開(kāi)環(huán)控制曝氣量恒定，即氧傳遞系數(shù)k_La＝10h^-1的情況下計(jì)算得到的；

S2、根據(jù)采集的進(jìn)水?dāng)?shù)據(jù)和溶解氧濃度，采用自適應(yīng)回歸核函數(shù)，建立出水BOD、氨氮和總氮濃度的預(yù)測(cè)模型，作為出水約束層，其中，所述的自適應(yīng)回歸核函數(shù)模型的核函數(shù)形式為高斯核函數(shù)，模型輸入變量為：進(jìn)水流量、COD、TSS、氨氮、總氮濃度和曝氣過(guò)程溶解氧濃度，輸出變量為：出水BOD、氨氮和總氮濃度；在回歸過(guò)程中，設(shè)置誤差為0.001-0.0005，經(jīng)過(guò)迭代，分別得到出水BOD值、氨氮和總氮濃度的回歸預(yù)測(cè)模型；

S3、采用遺傳算法，求解在滿足出水指標(biāo)的前提下實(shí)現(xiàn)GHG減排的溶解氧濃度優(yōu)化設(shè)定值，建立優(yōu)化設(shè)定層，其中，遺傳算法的初始種群規(guī)模為50-100，最大進(jìn)化代數(shù)為1000-5000，個(gè)體基因數(shù)為5，變異率為0.1-0.7，交叉率為0.3-0.9；

所述的優(yōu)化設(shè)定層，是指利用遺傳算法分別對(duì)步驟S2中出水BOD、氨氮和總氮濃度的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行求解，獲得分別滿足出水BOD、氨氮和總氮限值的最低溶解氧濃度設(shè)定值，然后選擇其中的最大值作為溶解氧濃度優(yōu)化設(shè)定值，這個(gè)設(shè)定值同時(shí)滿足三個(gè)出水排放指標(biāo)，該三個(gè)出水排放指標(biāo)分別為出水BOD、氨氮和總氮濃度；

S4、根據(jù)優(yōu)化的溶解氧濃度設(shè)定值，采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化PI控制器參數(shù)，對(duì)溶解氧濃度進(jìn)行跟蹤控制，并分析溶解氧濃度分層優(yōu)化控制下的GHG減排效果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于造紙污水處理GHG減排的溶解氧分層優(yōu)化控制方法，其特征在于，所述的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層數(shù)為3，輸入層神經(jīng)元個(gè)數(shù)為7，隱含層神經(jīng)元個(gè)數(shù)為18，輸出層神經(jīng)元個(gè)數(shù)為2，輸入層變量為：溶解氧濃度優(yōu)化設(shè)定值、當(dāng)前溶解氧濃度、進(jìn)水流量、COD、TSS、氨氮和總氮，輸出層變量為：PI控制器參數(shù)K_P和K_I。