造纸污水活性污泥法处理过程仿真及应用研究

【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A~2/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A~2/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。 【关键词】：活性污泥 仿真 污水处理 GUI界面 ASM1
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X793
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-9
• 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

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

普通活性污泥系统数学模型的建立及应用    刘芳;赵朝成;张秀霞;耿春香;

污水处理智能控制进展    刘太杰,崔莉凤,刘载文

中国造纸工业2009年度报告    

活性污泥法动力学模型研究进展和展望    卢培利,张代钧,刘颖,王飞

用Matlab/Simulink建立废水处理仿真模型    刘大伟;沈文浩;

呼吸计量法测定安庆市城东污水厂污泥特性参数    游桂林;樊杰;

活性污泥法污水处理过程仿真及仿真界面设计    宁利;沈文浩;龙周;刘天龙;

AS M1中化学计量系数的测定与计算    甘立军,刘建勇,顾国维,李咏梅

开放式呼吸速率法用于ASM2D参数测量    徐丽婕;朱五星;邱勇;施汉昌;

活性污泥法污水处理基准仿真模型的开发及进展    刘大伟;沈文浩;

污水处理用高发泡E/VAC悬浮填料的研制与应用    刘宇航;陆晓中;胡翔;赵明;孙晓民;

厌氧-复合人工湿地工艺处理农村生活污水研究    蒯圣龙;尹程;

烧结机尾断面图像在线处理与分析方法研究    宋宝宇;杨春雨;杨东晓;费静;王奎越;

一株氨氮降解菌的筛选及其降解特性的初步研究    杨代金;张穗;王玉军;温广月;

半导体激光器自动温度控制系统优化设计    吴仲;

好氧颗粒污泥吸附孔雀绿研究    詹婧;孙庆业;石先阳;

Cu~(2+)与解偶联剂协同作用污泥减量化    石先阳;凌晨慧;鲍婷;谢继峰;周芬;盛雅琪;

荧光法与分光光度法测定叶绿素a的对比试验    孙力

EDTA滴定法测定水中钙镁总量的测量不确定度评定    汪海波

人工神经网络光度法同时测定水中Fe(II)、Fe(III)    郭小慧,孙静月,赵中一

Multi N/C 2100S总有机碳水质分析仪校准方法的建立    王琳;孙国鼐;

用白腐真菌-泥炭净化处理DDNP废水的研究    王惠娥;孙继林;颜事龙;张学才;

二自由度交流磁轴承参数自整定模糊PID控制器研究    王雷;朱熀秋;陈艳;

热电厂CFB锅炉燃烧智能控制策略研究    孟庆金;权悦;景绍洪;

吊车-双摆系统的增量式滑模控制    董云云;王中华;冯志全;程金;

基于执行依赖启发式动态规划的三容水槽液位控制    宋绍剑;李劲芝;林小峰;

双离合器自动变速汽车换挡过程离合器模糊控制策略研究    李光辉;

基于减法聚类的模糊神经网络在水处理过程建模中的应用    王莉;沈捷;

基于神经网络实现模糊PID控制器的二次建模    胡文金;李太福;苏盈盈;

600MW超临界锅炉过热汽温反馈补偿神经网络逆控制    马良玉;盖银平;史振兴;

基于CMAC的多驱动系统协调控制    李鑫

淀山湖氮磷营养物与浮游藻类增长相互关系的研究    程曦

城市污水生物絮凝吸附工艺的特性及模拟研究    刘绍根

波浪运动升沉补偿液压平台关键问题试验研究    曾智刚

污水生化处理的智能建模与优化控制策略应用研究    杨红

毛竹林生态型模式施肥应用研究    王宏

高效短程硝化/厌氧氨氧化富集培养物的研究    胡安辉

离心式微流控法快速分析环境污染物的研究    席永清

预处理后剩余污泥中温两相厌氧消化效能研究    李广

铁矿石催化过氧化氢—过硫酸钠去除地下水中三氯乙烯的研究    黄伟英

阳离子淀粉/壳聚糖交联共混絮凝剂（CATCS）的制备与应用研究    游力军

养分管理措施对丹江口库区橘园氮磷行为特征的影响    毕磊

动物废弃物培养蕹菜、蝇蛆的研究    贝亦江

双能场/生物法降解废水中苯酚的研究    陈静颖

智能控制算法在倒立摆系统中的应用研究    檀庭跃

浊点萃取光度法测定铬及萃取剂回收方法研究    金洪洙

碘化锌溶液浓缩装置的设计    朱颀

模糊控制技术在热风炉温控系统中的应用研究    黄磊

基于神经网络的两类问题研究    程慧

基因表达式编程在神经网络中的应用研究    陶俊剑

改进的遗传算法在城市污水处理厂区间数优化设计模型中的应用    蒋茹,曾光明,黄国和,谢更新,林玉鹏,秦肖生

活性污泥模型NO.1及“SSSP程序”在中国污水厂适用性的初步探讨    汪慧贞,曹秀芹

活性污泥过程模型中的动力学参数    张晶,姚重华

神经网络研究综述    孟祥武

仿人智能模糊控制在污水处理中的应用    吴建辉,章兢,侯庆平

活性污泥法动力学模型研究进展和展望    卢培利,张代钧,刘颖,王飞

废水生物处理过程的结构化模型    黄勇,杨铨大,王宝贞

间歇曝气活性污泥系统神经网络水质模型    郭劲松,龙腾锐,高旭,黄天寅

以DO、ORP、pH控制SBR法的脱氮过程    高景峰,彭永臻,王淑莹,曾薇,隋铭皓

活性污泥法数学模型的研究与应用    季民,霍金胜,胡振苓,马文杰,刘文亚,张宝祥

污水处理过程动态仿真与COD软测量方法研究    张颖

活性污泥法处理建筑涂料废水的研究    何建建;周坤;张倩;冯冲;

重金属Pb~(2+),Zn~(2+),Mn~(2+)对活性污泥法处理生活污水效果的影响研究    肖惠萍;赵艳;

美国用纯氧活性污泥法处理工业废水和城市污水    

活性污泥对染料的吸附    中冈元信;曹德身;

生物活性污泥法处理船舶污水    茅及愚;

射流曝气活性污泥法处理禽兔加工废水生产性试验研究    

射流曝气活性污泥法处理印染废水的工艺特点及启动运行    杨景亮;罗人明;黄群贤;薜玉珍;常晓云;

霍州矿区生活污水处理    康敏;

采用活性污泥法处理制浆和造纸工业废水营养物用量的确定    裕

间歇活性污泥法处理磺胺废水及其动力学研究    张振家,朱琳,朱花,卜义惠

磁性活性污泥法处理生活污水工艺(MagBR~(TM))的研究    周勉;谢冬瑾;曾茂军;

沉降比在活性污泥法处理污水运行管理中的指导作用    刘文亚;吕宝兴;刘国菊;

氧气曝气活性污泥法的研究    任锋;常憬;

活性污泥法处理碱法草浆中段废水的运行与实践    吴利华;

原生动物和后生动物在活性污泥中的种类研究    孙勇民;

阜新玻璃厂含酚废水处理工艺设计实验研究    郑景华;于向东;

猪场污水传统活性污泥法处理的模拟和设计    高云超;刘波;朱育菁;

合理利用现有设施 有效处理焦化废水    刘文;

活性污泥法处理垃圾渗滤液试验研究    吴小刚;马倩;刘华;张道斌;张晖;

MSBR工艺的运行机理    姬跃国;

红牛湖北基地污水零排放    李飞 喻妙 刘会林

沪最大二级污水处理厂启用    

安定淀粉企业污水零直排    通讯员 陈树权

安定淀粉企业工艺污水零直排    通讯员 陈树权

MBR中水系统显现发展优势    本报记者　文雯

北京污水处理厂旧貌换新颜    本报记者 张景胜

京西首座污水处理厂建成    本报记者 黄涛 通讯员 轩永利

我国水处理技术创新发展迅速    张正贵

青岛出口加工区污水处理厂建成试运行    霍峰本报通讯员 刘桂妮

膜分离技术：水资源的保护神（下）    中国膜工业协会秘书长 郭有智

活性污泥法处理碱减量印染废水的研究    官宝红

磁性活性污泥法处理城市生活污水的试验研究    代科林

造纸污水活性污泥法处理过程仿真及应用研究    龙周

活性污泥法处理丙烯腈废水存在的问题与对策    张利辉

微电解—活性污泥法处理模拟硝基苯废水的试验研究    邵文彬

活性污泥法曝气池的实验与数值模拟研究    薛瑞

活性污泥表面曝气法处理工业污水实验研究    高升

活性污泥微生物种群变化特性的研究    兰建伟

高浓度偶氮染料废水处理技术的研究    马岩

混凝—水解酸化—活性污泥法处理粘胶废水的试验研究    郑伟波

SBR污水处理工艺在液体化工码头应用研究    张宝义