污水處理過(guò)程智能優(yōu)化控制技術(shù)

從控制角度來(lái)看，污水處理過(guò)程存在很多問(wèn)題，應該通過(guò)智能控制、優(yōu)化控制、軟測量等現代科學(xué)技術(shù)方法進(jìn)一步完善污水處理過(guò)程，同時(shí)污水處理廠(chǎng)應該采用能源信息管理系統對能源使用情況進(jìn)行監控、管理。通過(guò)這些技術(shù)手段優(yōu)化污水處理過(guò)程，實(shí)現降低能源消耗、穩定出水水質(zhì)、提高污水處理能力的總體目標。

1污水處理過(guò)程控制與優(yōu)化問(wèn)題

污水處理過(guò)程需解決的問(wèn)題

污水處理系統是一個(gè)復雜的生化反應過(guò)程，由于存在非線(xiàn)性、時(shí)變性等因素,一般不易獲得的數學(xué)模型。從生物化學(xué)的角度用機理法建立的數學(xué)模型，須遵循許多假設。水協(xié)會(huì )(IAWQ)發(fā)布了多個(gè)活性污泥模型ASM1、ASM2、ASM3，這些模型能夠反映處理過(guò)程的工作機理，但模型維數高、存在大量的動(dòng)態(tài)變量和當量系數，因此難以在控制中使用。

衡量污水處理過(guò)程出水質(zhì)量的主要指標，如BOD5等目前還無(wú)在線(xiàn)檢測儀器或有的參數檢測時(shí)間長(cháng)，需人工進(jìn)行定時(shí)取樣檢測，難以得到實(shí)時(shí)測量值，不能用于實(shí)時(shí)閉環(huán)控制。

目前污水處理過(guò)程各環(huán)節控制均是獨立的，一般采用定時(shí)或恒值的開(kāi)環(huán)控制，由此引發(fā)了出水不達標、污泥膨脹、能耗大、反應時(shí)間長(cháng)等問(wèn)題。

污水處理控制急待解決的另一重要問(wèn)題：穩定出水水質(zhì)，降低能源消耗和廢水處理成本，提高污水處理能力，實(shí)現工藝參數的優(yōu)化控制。

污水處理過(guò)程檢測、控制與優(yōu)化方法

從控制角度來(lái)看污水處理存在上述問(wèn)題，應該通過(guò)以下幾種方法解決：

軟測量技術(shù)

通過(guò)機理分析或實(shí)驗數據，建立難以直接測量的待測過(guò)程變量(主導變量，如BOD)與易測過(guò)程變量(輔助變量，如DO、ORP、TOC、PH等)之間的數學(xué)關(guān)系，即軟測量模型，從而通過(guò)數學(xué)計算和估計方法，實(shí)現對待測過(guò)程變量的預測。軟測量可以完成一些儀器儀表所不能完成的在線(xiàn)實(shí)時(shí)測量問(wèn)題，被認為是進(jìn)行工業(yè)過(guò)程監測、大滯后系統預測、優(yōu)化與控制的解決方案之一。

智能控制技術(shù)

傳統的控制方法均是建立在系統數學(xué)模型的基礎上的，如PID控制。由于污水處理是一個(gè)復雜的生化反應過(guò)程，難以建立的數學(xué)模型，因而傳統的控制方法難以實(shí)現污水處理過(guò)程的有效控制。

智能控制技術(shù)采用人工控制方法，可以實(shí)現對無(wú)模型系統進(jìn)行控制，根據干擾、參數變化，可實(shí)時(shí)改變控制策略，以達到的控制效果。

優(yōu)化控制技術(shù)

除了實(shí)現對系統參數(如出水水質(zhì)BOD)的控制外，通常還要考慮能源消耗等重要指標，針對污水處理的特點(diǎn)，提出以每日允許排放的有機物總量為約束條件，以運行費用(耗電量)為目標函數，實(shí)現污水處理過(guò)程的優(yōu)化控制，以節省電能，降低污水處理的成本。運用優(yōu)化控制與控制方法，尋求使污水處理生產(chǎn)費用與能源消耗zui低的優(yōu)化工藝參數和優(yōu)化控制方案。

下面的流程圖給出了具體問(wèn)題的解決方案，包括優(yōu)化參數計算，水量水質(zhì)控制，智能控制，優(yōu)化控制，測量等等技術(shù)方法。