申請日2017.10.11
公開(公告)日2018.02.23
IPC分類號(hào)C02F3/12; C02F3/28
摘要
本發(fā)明公開了一種串級控制方法，特別是一種SBR污水處理工藝中的串級控制方法，其采用足夠組已知每立方厘米的污水中氨氮、溶解氧、溫度以及流量的對應(yīng)值來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型;在每立方厘米的污水中氨氮值與溶解氧值之間建立映射關(guān)系，當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型權(quán)值訓(xùn)練完成后，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算每立方厘米的污水中對應(yīng)的氨氮值;然后采用串級控制方法，控制生化反應(yīng)池內(nèi)每立方厘米的污水中氨氮值逐步接近神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算當(dāng)前每立方厘米的污水中氨氮值，直至相同。其解決了“SBR污水處理過程中實(shí)現(xiàn)節(jié)能，并優(yōu)化容解氧、氨氮的目的”的技術(shù)問題，具備控制精準(zhǔn)度高，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的等一系列優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書
1.一種SBR污水處理工藝中的串級控制方法，其特征是采用：
一個(gè)自適應(yīng)的計(jì)算當(dāng)前引入每立方厘米的污水中氨氮與溶解氧的最佳比例值的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型;一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測生化反應(yīng)池內(nèi)每立方厘米的污水中氨氮含量的氨氮傳感器;一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測生化反應(yīng)池內(nèi)每立方厘米的污水中溶解氧含量的溶解氧傳感器;一個(gè)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與氨氮傳感器的電信號(hào)，利用反饋信號(hào)求和以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算并輸出的第一減法器;一個(gè)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與溶解氧傳感器的電信號(hào)，利用反饋信號(hào)求和以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算并輸出的第二減法器;一個(gè)輸入第一減法器的輸出電信號(hào)控制曝氣裝置的第一PI控制器;以及，一個(gè)輸入第二減法器的輸出電信號(hào)控制曝氣裝置的第二PI控制器;
其中，采用足夠組已知每立方厘米的污水中氨氮、溶解氧、溫度以及流量的對應(yīng)值來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型;在每立方厘米的污水中氨氮值與溶解氧值之間建立映射關(guān)系，當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型權(quán)值訓(xùn)練完成后，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算每立方厘米的污水中對應(yīng)的氨氮值;
將當(dāng)前生化反應(yīng)池內(nèi)每立方厘米的污水中氨氮值V1與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算的當(dāng)前引入每立方厘米的污水中氨氮值V2通過第一減法器進(jìn)行對比作差，可定義誤差為：
e1=v2-v1
第一PI控制器的輸出為：
u1=PI(e1)
將當(dāng)前生化反應(yīng)池內(nèi)每立方厘米的污水中溶解氧值V3與第一PI控制器的輸出值u1通過第二減法器進(jìn)行對比作差，可定義誤差為：
e2=u1-V3
第二PI控制器的輸出為：
u2=PI(e2)。
說明書
SBR污水處理工藝中的串級控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種串級控制方法，特別是一種SBR污水處理工藝中的串級控制方法。
背景技術(shù)
SBR是序批式活性污泥法的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)。SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)。尤其適用于間歇排放和流量變化較大的場合。
在污水處理過程中，溶解氧濃度的高低影響硝化過程和反硝化過程的進(jìn)行，硝化和反硝化過程的進(jìn)行對污水排放能否達(dá)標(biāo)有著至關(guān)重要的影響。但是，現(xiàn)階段SBR污水處理工藝中溶解氧濃度的控制精確度相對較差。
PI控制器是一種線性控制器，它根據(jù)給定值與實(shí)際輸出值構(gòu)成控制偏差，將偏差的比例和積分通過線性組合構(gòu)成控制量，對被控對象進(jìn)行控制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制的SBR污水處理工藝中的串級控制方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的一種SBR污水處理工藝中的串級控制方法，其采用：
一個(gè)自適應(yīng)的計(jì)算當(dāng)前引入每立方厘米的污水中氨氮與溶解氧的最佳比例值的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型;一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測生化反應(yīng)池內(nèi)每立方厘米的污水中氨氮含量的氨氮傳感器;一個(gè)實(shí)時(shí)監(jiān)測生化反應(yīng)池內(nèi)每立方厘米的污水中溶解氧含量的溶解氧傳感器;一個(gè)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與氨氮傳感器的電信號(hào)，利用反饋信號(hào)求和以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算并輸出的第一減法器;一個(gè)輸入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與溶解氧傳感器的電信號(hào)，利用反饋信號(hào)求和以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算并輸出的第二減法器;一個(gè)輸入第一減法器的輸出電信號(hào)控制曝氣裝置的第一PI控制器;以及，一個(gè)輸入第二減法器的輸出電信號(hào)控制曝氣裝置的第二PI控制器;
其中，采用足夠組已知每立方厘米的污水中氨氮、溶解氧、溫度以及流量的對應(yīng)值來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型;在每立方厘米的污水中氨氮值與溶解氧值之間建立映射關(guān)系，當(dāng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型權(quán)值訓(xùn)練完成后，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算每立方厘米的污水中對應(yīng)的氨氮值;
將當(dāng)前生化反應(yīng)池內(nèi)每立方厘米的污水中氨氮值V1與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算的當(dāng)前引入每立方厘米的污水中氨氮值V2通過第一減法器進(jìn)行對比作差，可定義誤差為：
e1=v2-v1
第一PI控制器的輸出為：
u1=PI(e1)
將當(dāng)前生化反應(yīng)池內(nèi)每立方厘米的污水中溶解氧值V3與第一PI控制器的輸出值u1通過第二減法器進(jìn)行對比作差，可定義誤差為：
e2=u1-V3
第二PI控制器的輸出為：
u2=PI(e2)
上述一種串級控制方法結(jié)合至SBR污水處理工藝中使用，其控制原理如下：所述串級控制方法對應(yīng)的控制系統(tǒng)在其結(jié)構(gòu)上形成了兩個(gè)閉環(huán)，即氨氮傳感器、第一減法器與第一PI控制器所對應(yīng)的副回路以及溶解氧傳感器、第二減法器與第二PI控制器所對應(yīng)的主回路。副回路中的氨氮傳感器判斷生化反應(yīng)池內(nèi)每立方厘米的污水中氨氮值，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算的當(dāng)前引入每立方厘米的污水中氨氮值，第一PI控制器控制生化反應(yīng)池內(nèi)每立方厘米的污水中氨氮值所對應(yīng)的溶解氧值逐步接近神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計(jì)算的當(dāng)前引入每立方厘米的污水中氨氮值所對應(yīng)的溶解氧值，直至兩者相同。同時(shí)，主回路中第二PI控制器控制生化反應(yīng)池內(nèi)每立方厘米的污水中溶解氧值逐步接近由第一PI控制器輸出的溶解氧值，直至兩者相同。從而確保曝氣裝置能夠根據(jù)被引入生物反應(yīng)池的污水種類自適應(yīng)的工作，在確保生化反應(yīng)池的氨氮去除率要求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。
本發(fā)明得到的一種SBR污水處理工藝中的串級控制方法，在不同種類，不同時(shí)間以及不同流速的污水引入情況下，上述控制方法能夠精確的控制生物反應(yīng)池內(nèi)每立方厘米的污水中溶解氧值，確保污水中氨氮去除效率的同時(shí)，使得曝氣裝置能夠滿足自適應(yīng)工作的要求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的。
