污水處理過程智能優(yōu)化控制技術(shù)

從控制角度來看，污水處理過程存在很多問題，應(yīng)該通過智能控制、優(yōu)化控制、軟測量等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方法進(jìn)一步完善污水處理過程，同時污水處理廠應(yīng)該采用能源信息管理系統(tǒng)對能源使用情況進(jìn)行監(jiān)控、管理。通過這些技術(shù)手段優(yōu)化污水處理過程，實(shí)現(xiàn)降低能源消耗、穩(wěn)定出水水質(zhì)、提高污水處理能力的總體目標(biāo)。

1污水處理過程控制與優(yōu)化問題

污水處理過程需解決的問題

污水處理系統(tǒng)是一個復(fù)雜的生化反應(yīng)過程，由于存在非線性、時變性等因素,一般不易獲得的數(shù)學(xué)模型。從生物化學(xué)的角度用機(jī)理法建立的數(shù)學(xué)模型，須遵循許多假設(shè)。水協(xié)會(IAWQ)發(fā)布了多個活性污泥模型ASM1、ASM2、ASM3，這些模型能夠反映處理過程的工作機(jī)理，但模型維數(shù)高、存在大量的動態(tài)變量和當(dāng)量系數(shù)，因此難以在控制中使用。

衡量污水處理過程出水質(zhì)量的主要指標(biāo)，如BOD5等目前還無在線檢測儀器或有的參數(shù)檢測時間長，需人工進(jìn)行定時取樣檢測，難以得到實(shí)時測量值，不能用于實(shí)時閉環(huán)控制。

目前污水處理過程各環(huán)節(jié)控制均是獨(dú)立的，一般采用定時或恒值的開環(huán)控制，由此引發(fā)了出水不達(dá)標(biāo)、污泥膨脹、能耗大、反應(yīng)時間長等問題。

污水處理控制急待解決的另一重要問題：穩(wěn)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(xiàn)工藝參數(shù)的優(yōu)化控制。

污水處理過程檢測、控制與優(yōu)化方法

從控制角度來看污水處理存在上述問題，應(yīng)該通過以下幾種方法解決：

軟測量技術(shù)

通過機(jī)理分析或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)，建立難以直接測量的待測過程變量(主導(dǎo)變量，如BOD)與易測過程變量(輔助變量，如DO、ORP、TOC、PH等)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，即軟測量模型，從而通過數(shù)學(xué)計算和估計方法，實(shí)現(xiàn)對待測過程變量的預(yù)測。軟測量可以完成一些儀器儀表所不能完成的在線實(shí)時測量問題，被認(rèn)為是進(jìn)行工業(yè)過程監(jiān)測、大滯后系統(tǒng)預(yù)測、優(yōu)化與控制的解決方案之一。

智能控制技術(shù)

傳統(tǒng)的控制方法均是建立在系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上的，如PID控制。由于污水處理是一個復(fù)雜的生化反應(yīng)過程，難以建立的數(shù)學(xué)模型，因而傳統(tǒng)的控制方法難以實(shí)現(xiàn)污水處理過程的有效控制。

智能控制技術(shù)采用人工控制方法，可以實(shí)現(xiàn)對無模型系統(tǒng)進(jìn)行控制，根據(jù)干擾、參數(shù)變化，可實(shí)時改變控制策略，以達(dá)到的控制效果。

優(yōu)化控制技術(shù)

除了實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)參數(shù)(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(biāo)，針對污水處理的特點(diǎn)，提出以每日允許排放的有機(jī)物總量為約束條件，以運(yùn)行費(fèi)用(耗電量)為目標(biāo)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)污水處理過程的優(yōu)化控制，以節(jié)省電能，降低污水處理的成本。運(yùn)用優(yōu)化控制與控制方法，尋求使污水處理生產(chǎn)費(fèi)用與能源消耗zui低的優(yōu)化工藝參數(shù)和優(yōu)化控制方案。

下面的流程圖給出了具體問題的解決方案，包括優(yōu)化參數(shù)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。