活性污泥模型ASM2的简化及优化控制策略研究

摘要

本文阐述了活性污泥法模型的研究现状和活性污泥法应用于工业控制的现状，描述了污水处理的ASM2模型，并以一个典型的污水处理工艺A<'2>/O工艺处理过程作为背景，将ASM2模型应用于A<'2>/O过程中，建立起A<'2>/O过程的整体系统的机理模型；分别采用时标分解算法和聚类及PLS算法，对ASM2模型进行简化研究，由时标分解方法得到一个较为简化的非线性模型，由聚类和PLS算法对模型进行简化得到一组适用于模型预测控制的多线性模型；然后，以溶解氧浓度和污泥回流量作为操作变量，以出水的硝态氮和氨氮的浓度作为输出变量，将多线性模型作为预测模型，采用广义预测控制算法对该A<'2>/O工艺过程的出水水质进行设定点控制和区间控制；最后，结合大量国内外文献中的资料，得出了一种衡量典型污水处理过程的经济性能指标，并将该经济性能指标融入广义预测控制的目标函数中，得到一个双层的优化过程，上层对出水水质进行区间控制，得到的输出作为约束加入到下层的考虑经济性能指标的预测控制中，最后得出输入变量的序列。从仿真结果可以看出，考虑了经济性能指标的预测控制在经济成本上较为节约，并能达到水质标准，从而达到在满足出水水质要求的前提下尽量减小能耗。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1引言

1.2活性污泥数学模型研究现状

1.3活性污泥法污水处理工艺

1.4活性污泥模型简化策略现状

1.5活性污泥模型控制策略研究现状

1.6污水处理过程的节能降耗研究

1.7本文研究内容和章节安排

第二章ASM2模型和A2/O工艺描述

2.1引言

2.2 ASM2模型描述

2.2.1 ASM2的组分

2.2.2 ASM2的数学基础

2.2.3反应过程的表达式

2.2.4各组分的反应速率

2.2.5系数推荐值

2.3 A2/O工艺介绍

2.4基于ASM2模型的A2/O工艺的数学模型

2.5小结

第三章活性污泥模型的模型简化

3.1引言

3.2模型简化方法

3.2.1时标分解方法

3.2.2基于聚类和PLS建模的多模型简化

3.3本章小结

第四章活性污泥模型的预测控制

4.1引言

4.2 A2/O过程的广义预测算法

4.2.1有约束的广义预测控制算法

4.2.2 A2/O过程的MIMO系统多模型预测控制

4.2.2 A2/O过程的区间预测控制

4.3本章小结

第五章A2/O过程的经济性能指标

5.1引言

5.2经济性能

5.2.1考虑经济性能的预测控制器

5.2.2两种控制策略的经济性能比较

5.3小结

第六章总结与展望

参考文献

致谢

作者硕士期间完成的论文与项目情况