[發(fā)明專利]一種基于改進粒子群算法的污水處理優(yōu)化控制方法

有效

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• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112487697B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設計）人: 林梅金;汪震宇;王飛
• 申請（專利權）人: 佛山科學技術學院
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06N3/00;C02F3/30;G06F113/08
• 代理公司: 北京八月瓜知識產(chǎn)權代理有限公司 11543
• 代理人: 李斌

本發(fā)明提供了一種基于改進粒子群算法的污水處理優(yōu)化控制方法，其包括如下步驟：構建多目標函數(shù)OC＝y(tǒng)_E(AE+PE)+y_SPSP；構建改進的粒子群算法X_i＝[X_i1,…,X_i4]，i＝1，…，NP；利用改進的粒子群算法進行優(yōu)化計算，獲取粒子的位置；輸入計算目標函數(shù)值，更新粒子的個體極值和群體極值，并更新粒子的位置；檢查粒子的位置信息，檢查粒子每一維度的范圍值是否超出尋優(yōu)值范圍，若超出尋優(yōu)值范圍，則用最大邊界值替代粒子的范圍值；以OC為目標函數(shù)，輸出粒子位置值；基于改進的粒子群算法進行迭代優(yōu)化并判斷是否滿足迭代終止條件，若滿足，則輸出四個優(yōu)化變量的設定值優(yōu)化結果，否則，繼續(xù)進行迭代優(yōu)化直至滿足迭代終止條件。本發(fā)明能夠在保證系統(tǒng)運作成本的同時，提高出水水質(zhì)。

技術領域

本發(fā)明涉及污水處理技術領域，具體而言，涉及一種基于改進粒子群算法的污水處理優(yōu)化控制方法。

背景技術

隨著我國城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展推進，污水排放量也在不斷地提升，城市污水處理廠在很大程度上緩解了污水對環(huán)境以及人類社會造成的影響。污水處理過程是指對污水進行物理、化學等手段進行進化處理使其滿足達到排入某一水體或者飲用標準的處理過程。而污水處理的目的是在保證運作成本的條件下，保證出水水質(zhì)，比如懸浮物濃度和溶解氧濃度。

污水處理是一個復雜的動態(tài)非線性優(yōu)化控制系統(tǒng)，污染物組成復雜，入水流量和成分實時變化，控制變量之間相互耦合，互相影響，難以有效確定其運行設定值。常見的控制變量包括好氧區(qū)溶解氧濃度S_O,5和末端懸浮物濃度SS₅、厭氧區(qū)硝酸氮濃度S_NO,2和污泥回流比r，這些控制變量對污水系統(tǒng)的優(yōu)化效果和效率有著重大的影響。

目前存在通過動態(tài)多目標粒子群優(yōu)化算法對建立的污水處理過程優(yōu)化目標進行優(yōu)化的技術，解決了污水處理過程動態(tài)優(yōu)化控制的問題，可促進污水處理廠高效穩(wěn)定運行，降低能耗。然而該城市污水處理過程優(yōu)化控制方法僅對溶解氧和硝態(tài)氮濃度進行優(yōu)化控制，并未對末端懸浮物濃度以及污泥回流比進行優(yōu)化控制，無法在降低能耗、保證系統(tǒng)運作成本的同時，提高出水水質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，為了解決現(xiàn)有技術的控制方法僅對溶解氧和硝態(tài)氮濃度進行優(yōu)化控制，并未對末端懸浮物濃度以及污泥回流比進行優(yōu)化控制，無法在降低能耗、保證系統(tǒng)運作成本的同時提高出水水質(zhì)的問題，本發(fā)明提供了一種基于改進粒子群算法的污水處理優(yōu)化控制方法，其具體技術方案如下：

一種基于改進粒子群算法的污水處理優(yōu)化控制方法，其包括如下步驟：

構建多目標函數(shù)OC＝y(tǒng)_E(AE+PE)+y_SPSP，其中，OC為污水處理過程的運作成本，AE為曝氣能量消耗，PE為泵氣能量消耗，SP為污泥處置費用，y_E為1KW*h電能耗，y_SP為1g污泥的處理費用；

構建改進的粒子群算法X_i＝[X_i1,…,X_i4]，i＝1，…，NP，其中，X_i包括四個優(yōu)化變量，四個所述優(yōu)化變量分別為好氧區(qū)溶解氧濃度S_O,5、末端懸浮物濃度SS₅、厭氧區(qū)硝酸氮濃度S_NO,2以及污泥回流比r，NP為種群規(guī)模；

利用所述改進的粒子群算法X_i＝[X_i1,…,X_i4]進行優(yōu)化計算，獲取粒子的位置X(t)＝[S_O,5,SS₅,S_NO,2,r]；

輸入計算目標函數(shù)值，更新粒子的個體極值p_best和群體極值g_best，并更新粒子的位置；