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最优化控制在污水处理厂生化池中节能降耗的研究

关注热度:127   来源:新能源学术论文  作者:李丽
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【摘要】:随着国家“节能减排”工作的深入开展,大家普遍关注的是污水处理厂的稳定运行及节能。现状生活污水普遍采用活性污泥法进行处理,进水流量、内外回流量、曝气量的优化调控等是主要的节能措施,其中最关键且行之有效的办法即是曝气量的调节。 本文是对昆明市第二污水处理厂进行调研的基础上,针对该厂目前采用活性污泥法处理生活污水存在的运行费用较高问题,将现状表面曝气工艺改造为鼓风曝气工艺,将废水处理理论、现代控制论的观点和系统分析方法进行全面应用,以活性污泥最优控制研究为基础,建立以曝气池中溶解氧浓度(DO)、污泥排放量(Qw)为控制变量,以底物浓度BOD、污泥浓度为状态变量,以包括剩余污泥处理、污泥回流和供气这三者的运行费用(即能耗)之和作为性能指标,同时以出水水质作为约束条件建立最优控制数学模型。 本文计算过程采用梯度法,并且利用C语言编程,通过计算得出:在满足同一出水水质前提下,控制不同的溶解氧浓度(DO)和污泥排放量(Qw)得出所需的运行费用,结果显示:所需运行费用最小时,DO需控制在1.8mg/L, Qw控制在1560m3/d(单池390m3/d)左右时。 该课题旨在结合昆明当地的实际污水处理厂,研究城市污水处理厂的高效、节能、智能、可靠运行。课题完成后将大大降低课题所实施污水处理厂的能耗水平,提高昆明市污水处理行业的技术水平,为缓解我国日益严峻的能源危机提供示范。课题的实施和推广将会给昆明市、云南省乃至全国的污水处理和相关行业带来显著的经济、社会与环境效益。
【关键词】:节能 活性污泥 最优控制 溶解氧浓度 污泥排放量 梯度法
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:X703
【目录】:
  • 摘要6-7
  • Abstract7-9
  • 1 绪论9-20
  • 1.1 课题研究背景9-11
  • 1.2 我国城市污水处理工程存在的节能问题11-13
  • 1.3 污水处理厂节能降耗技术的国内外研究13-16
  • 1.4 本课题主要研究内容及方法16-19
  • 1.5 本课题主要创新点19-20
  • 2 最优控制理论在污水生化池建模中的应用20-27
  • 2.1 引言20
  • 2.2 污水处理过程的控制研究20-25
  • 2.3 污水处理过程最优化问题的组成及数学模型的选择25-27
  • 3 昆明市第二污水处理厂现状、存在问题及升级改造可行性分析27-43
  • 3.1 昆明第二污水处理厂现状27-30
  • 3.2 生化池曝气方式改造方案30-41
  • 3.3 理论节能效果与结论41-43
  • 4 结合昆明市第二污水处理厂进行建模43-65
  • 4.1 引言43
  • 4.2 污水处理系统工艺优化设计建模步骤43-45
  • 4.3 生化池建模机理(曝气机理)45-46
  • 4.4 生化池建模46-55
  • 4.5 最优控制的计算方法及其计算机程序55-59
  • 4.6 计算结果及分析59-64
  • 4.7 节能成效分析64-65
  • 5 结论与展望65-67
  • 5.1 结论65-66
  • 5.2 展望66-67
  • 致谢67-68
  • 参考文献68-76
  • 附录一76-77
  • 附录二77-85
  • 附录三85-86


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关键词: 节能

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