学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

造纸污水活性污泥法处理过程仿真及应用研究

作　者: 龙周
导　师: 沈文浩
学　校: 华南理工大学
专　业: 制浆造纸工程
关键词: 活性污泥仿真污水处理 GUI界面 ASM1
分类号: X793
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 94次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

国际水质协会和欧盟科学技术合作组织合力推出的活性污泥1号仿真模型（BSM1）,被作为市政污水处理厂设计、运行管理、工艺改造和科学研究的一种有效工具,并且在国外得到广泛应用。活性污泥法污水处理过程是个强耦合、多输入多输出的动态系统,具有高度非线性、时变、不确定性和时滞等特点,因此,活性污泥法污水处理的研究往往比较费时费力,且要求成本高。通过仿真模拟,可以大大的简化活性污泥法污水处理过程的研究,从很大程度上降低控制方案开发、工艺改造、工艺评估等方面的成本。对于活性污泥过程的仿真研究,国外,特别是欧洲已经是比较多的了,国内也出现了一些有关活性污泥工艺仿真模拟的文献。在本文中,将活性污泥工艺的仿真模拟引入到造纸污水处理过程中,并且基于对纸厂SBR活性污泥工艺的仿真,对SBR溶解氧浓度控制提出了先进PID控制算法,进行控制效果评估,设计了仿真界面。本文首先介绍了BSM1仿真基准,并针对BSM1中的活性污泥法污水处理对象,用Matlab/Simulink建立了计算机仿真模型,将运行结果用仿真基准的数据进行比较,证明了仿真模型的准确性,同时也证实了通过Matlab/Simulink建立的仿真模型具有简单、稳定、运行速度快的特点。通过呼吸计量法,对某二次纤维造纸厂SBR工段采集的污水和污泥进行测量分析,获得了该纸厂SBR池活性污泥的异养菌产率、异养菌衰减和异养菌最大增长速率几个关键系数,分别为0.625 g X_B,H COD formed/（g COD utilised）、0.473 /day、0.473 /day。异养菌产率系数和国际水质协会提供的参考值比较接近,但异养菌衰减和异养菌最大增长速率差距较大,这是由于这两个参数受到污泥本身性质及活性污泥生存环境影响较大;同时分析获得了该纸厂SBR入水的中SS、S_I、X_S、X_I等组份占总COD的百分比分别为:18%、4%、20%、58%。然后针对纸厂的SBR活性污泥工艺,对活性污泥1号模型（ASM1）进行合理简化和修改,建立了纸厂SBR污水处理仿真模型。基于本文所测得的参数,采用工厂实际入水数据进行仿真运行,并将仿真出水和实际出水数据进行比较,证实了本文建立的SBR仿真模型能够很好的模拟仿真实际纸厂SBR运行,同时也说明了ASM系列模型可能用于纸厂等工业污水处理过程的仿真模拟。基于本文建立的纸厂SBR仿真模型,对SBR活性污泥法污水处理过程的溶解氧浓度控制进行了研究,提出了BP-PID和Fuzzy-PID两种先进PID控制方案,两种控制器在调节速度、超调量方面都优于传统的PID控制器,操作变量变化也更加平缓;在强干扰下,BP-PID控制器表现出的控制效果比较差,然而Fuzzy-PID控制器的控制效果和抗干扰能力都仍优于传统PID控制器,在曝气能的消耗比较中,Fuzzy-PID控制器也明显优于传统PID控制器,能够有效降低曝气耗能。最后基于SBR仿真模型和A²/O工艺仿真模型,设计了造纸污水活性污泥法处理仿真界面,为复杂活性污泥法污水处理的仿真提供了一种简单、友好的仿真界面,使得仿真操作更加简便。通过仿真界面,可以方便的对SBR过程和A²/O过程进行仿真模拟,通过数据查询功能可以方便的查询到用户所需要的数据指标;仿真界面提供了运行工艺和控制器的评价指标,因此可以对不同工艺条件和控制器进行评价和比较。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
物理量名称及符号表  9-14
第一章绪论  14-27
  1.1 引言  14
  1.2 活性污泥法污水处理简介  14-17
    1.2.1 间歇式活性污泥法（SBR 工艺）  15-16
    1.2.2 AB 法  16
    1.2.3 A~2/O 工艺和A/O 工艺  16-17
  1.3 活性污泥法污水处理仿真基准  17-20
    1.3.1 活性污泥数学模型  18
    1.3.2 基准仿真1 号模型  18-20
  1.4 活性污泥模型的参数测定及污水组份划分  20-24
    1.4.1 活性污泥污水参数测定  22-23
    1.4.2 活性污泥污水组份划分  23-24
  1.5 造纸污水活性污泥法处理仿真研究  24-26
    1.5.1 研究意义  24-25
    1.5.2 国内外研究现状  25-26
  1.6 本课题研究内容  26-27
第二章造纸过程活性污泥法污水处理仿真模型的建立  27-44
  2.1 BSM1 仿真模型的建立  27-34
    2.1.1 仿真模型的建立  27-29
    2.1.2 模型的仿真运行  29-30
    2.1.3 仿真结果分析  30-34
  2.2 纸厂SBR 活性污泥工艺模型的建立  34-42
    2.2.1 造纸厂污水处理系统简介  34-36
    2.2.2 生物反应过程模型  36-38
    2.2.3 沉淀过程模型  38
    2.2.4 模型的仿真运行及结果分析  38-42
  2.3 本章小结  42-44
第三章造纸污水处理仿真模型参数测定及污水组份划分  44-59
  3.1 造纸污水处理仿真模型参数测定  44-51
    3.1.1 实验材料及装置  45
    3.1.2 实验原理及方案  45-46
    3.1.3 实验结果  46-51
  3.2 造纸活性污泥法污水组份划分  51-58
    3.2.1 实验材料及装置  51
    3.2.2 实验原理及方案  51-53
    3.2.3 实验结果及分析  53-58
  3.3 本章小结  58-59
第四章造纸污水活性污泥法处理过程溶解氧控制策略  59-83
  4.1 BP-PID 控制器设计  60-65
    4.1.1 BP 神经网络控制器原理  61-62
    4.1.2 BP-PID 控制器设计  62-63
    4.1.3 BP-PID 控制器的应用  63-65
  4.2 模糊自适应整定PID 控制器设计  65-73
    4.2.1 模糊自适应整定PID 控制器原理  66-68
    4.2.2 模糊自适应整定PID 控制器设计  68-70
    4.2.3 模糊自适应整定PID 控制器的应用  70-73
  4.3 BSM1 性能评价体系简介  73-77
    4.3.1 工艺过程评定  73-76
    4.3.2 控制系统评定  76-77
  4.4 造纸污水SBR 工艺过程评定和控制器控制效果分析  77-82
    4.4.1 SBR 工艺过程评定  77-79
    4.4.2 无噪声干扰下控制器效果评价  79-80
    4.4.3 有噪声干扰下控制器效果分析及评价  80-82
  4.5 本章小结  82-83
第五章造纸污水活性污泥法处理仿真界面设计  83-90
  5.1 仿真主界面  83-89
    5.1.1 信息面板  84-87
    5.1.2 设备布局  87-88
    5.1.3 数据显示  88-89
  5.2 仿真步骤  89
  5.3 本章小结  89-90
结论  90-92
参考文献  92-97
攻读硕士学位期间取得的研究成果  97-98
致谢  98-99
附件  99

造纸污水活性污泥法处理过程仿真及应用研究

内容摘要

全文目录

相似论文