污水处理工艺介绍学习教案.pptx

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1、会计学1污水处理工艺污水处理工艺(gngy)介绍介绍第一页，共48页。1 1、城市污水生物脱氮理论、城市污水生物脱氮理论(lln)(lln)与技术与技术生物生物(shngw)(shngw)处理过程处理过程氮的转化氮的转化 一、城市污水脱氮除磷工艺一、城市污水脱氮除磷工艺(g(g ngy)ngy)与模拟与模拟控制控制环境因素：环境因素：1 1、水温、水温2 2、pHpH3 3、DO DO 4 4、C/NC/N5 5、Fm&SRTFm&SRT6 6、毒性物质、毒性物质7 7、内回流比、内回流比第1页/共48页第二页，共48页。2 2、城市污水除磷技术、城市污水除磷技术(jsh)(jsh)2.1 2

2、.1化学化学(huxu)(huxu)除磷除磷 一、城市污水脱氮除磷工艺一、城市污水脱氮除磷工艺(gngy)与模拟控与模拟控 2.22.2生物除磷生物除磷 第2页/共48页第三页，共48页。3 3、常规、常规(chnggu)(chnggu)生物脱氮除磷工艺生物脱氮除磷工艺3.1 A/A/O3.1 A/A/O系列系列(xli)(xli)一、城市污水脱氮除磷工艺一、城市污水脱氮除磷工艺(gngy)与模拟控与模拟控BardenphoBardenpho工艺工艺 典型典型A/A/OA/A/O工艺工艺 第3页/共48页第四页，共48页。3 3、常规、常规(chnggu)(chnggu)生物脱氮除磷工艺生物脱

3、氮除磷工艺3.1 A/A/O3.1 A/A/O系列系列(xli)(xli)一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟(mn)控制控制UCTUCT工工艺艺 M-UCTM-UCT工艺工艺 JHBJHB工艺工艺 第4页/共48页第五页，共48页。3 3、常规、常规(chnggu)(chnggu)生物脱氮除磷工艺生物脱氮除磷工艺3.2 SBR3.2 SBR系列系列(xli)(xli)一、城市污水脱氮除磷工艺一、城市污水脱氮除磷工艺(gngy)与模与模拟控制拟控制CASTCAST工艺工艺 MSBRMSBR工艺工艺 UNITANKUNITANK工工艺艺 第5页/共48页第六页，共48页。

4、3 3、常规生物、常规生物(shngw)(shngw)脱氮除磷工艺脱氮除磷工艺3.3 3.3 氧化氧化(ynghu)(ynghu)沟系沟系列列一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟(mn)控制控制T T型氧化沟型氧化沟 奥贝尔氧化沟奥贝尔氧化沟 卡路塞尔氧化沟卡路塞尔氧化沟 卡鲁塞尔DenitIRA2/C工艺流程第6页/共48页第七页，共48页。4 4、生物、生物(shngw)(shngw)脱氮除磷新工艺脱氮除磷新工艺4.1 BICT4.1 BICT工艺工艺(gngy)(gngy)一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟(mn)控制控制4.2 A2/N

5、工艺工艺4.3 BCFS工艺工艺4.4 分段进水分段进水BNR工艺工艺4.5 厌氧厌氧-往复好氧组合式工艺往复好氧组合式工艺4.1 BICT工艺工艺新工艺特点新工艺特点1、合理分配碳源；、合理分配碳源；2、节约曝气量，利用硝酸盐；、节约曝气量，利用硝酸盐；3、减少污泥量；、减少污泥量；4、减小反应池容积、减小反应池容积第7页/共48页第八页，共48页。5 5、污水处理、污水处理(w shu ch l)(w shu ch l)建模理论与技术建模理论与技术一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟一、城市污水脱氮除磷工艺与模拟(mn)控控制制5.2 处理过程的智能控制：基于任务处理过程的智能控制：基于任务(r

6、n wu)，有效变量输入输出，有效变量输入输出，实现过程控制或时间控制实现过程控制或时间控制5.3 专家控制系统：基于经验控制，不断完善和学习专家控制系统：基于经验控制，不断完善和学习5.4 模糊控制：建立模糊控制器及模糊推理，简化输入输出模糊控制：建立模糊控制器及模糊推理，简化输入输出5.5 神经网络：基于系统的学习记忆和自适应能力神经网络：基于系统的学习记忆和自适应能力5.1 处理过程的动态模拟：基于模糊控制技术与处理过程的动态模拟：基于模糊控制技术与PLC技术结合技术结合5.6 混合人工智能：单一技术的局限，及各家所长混合人工智能：单一技术的局限，及各家所长5.7 ASM：基于生物生长衰

7、亡机理、污染物降解机理。：基于生物生长衰亡机理、污染物降解机理。第8页/共48页第九页，共48页。1.1 工艺路线研究工艺路线研究 针对南方城市污水有机物浓度低、而氮磷浓度相对较高、且进水水质水量变化大的特征，研究不同情况针对南方城市污水有机物浓度低、而氮磷浓度相对较高、且进水水质水量变化大的特征，研究不同情况(qngkung)下低碳高氮磷城市污水脱氮除磷工艺中污染物的存在形态与转化规律，寻求适合于低碳高氮磷城市污水脱氮除磷的工艺及相关运行参数；下低碳高氮磷城市污水脱氮除磷工艺中污染物的存在形态与转化规律，寻求适合于低碳高氮磷城市污水脱氮除磷的工艺及相关运行参数；1.2 仿真与预测仿真与预测

8、建立交互式反应器的脱氮除磷处理工艺的神经网络模型，模拟与预测进出水水质和运行工况，并进行仿真与预测，满足工程实施控制的目的和要求，为示范工程的运行提供依据。同时，为我国类似城市污水处理厂的设计及运行提供参考。建立交互式反应器的脱氮除磷处理工艺的神经网络模型，模拟与预测进出水水质和运行工况，并进行仿真与预测，满足工程实施控制的目的和要求，为示范工程的运行提供依据。同时，为我国类似城市污水处理厂的设计及运行提供参考。二、研究内容与技术二、研究内容与技术(jsh)(jsh)路线路线1 1、研究、研究(ynji)(ynji)目的目的第9页/共48页第十页，共48页。2.1 传统工艺路线研究传统工艺路线

9、研究研究传统的生物脱氮除磷工艺处理低碳高氮磷城市污水的特点与规律研究传统的生物脱氮除磷工艺处理低碳高氮磷城市污水的特点与规律(gul)。2.2 新工艺路线研究新工艺路线研究研究低碳高氮磷城市污水高效、低消耗生物脱氮除磷工艺。研究低碳高氮磷城市污水高效、低消耗生物脱氮除磷工艺。即研究交互式反应器提高生物脱氮除磷的途径、机理以及合适运行参数。即研究交互式反应器提高生物脱氮除磷的途径、机理以及合适运行参数。2.3 运行模式研究运行模式研究分析低碳高氮磷污水水质变化规律分析低碳高氮磷污水水质变化规律(gul)，寻求该型污水处理厂的运行新模式，寻求该型污水处理厂的运行新模式 2.4 建立神经网络进行出水

10、水质的模拟仿真建立神经网络进行出水水质的模拟仿真2.5对比对比BP神经网络和神经网络和ANFIS模糊网络的模拟仿真的效果和稳定性。模糊网络的模拟仿真的效果和稳定性。二、研究内容二、研究内容(nirng)(nirng)与技术与技术路线路线2 2、研究、研究(ynji)(ynji)内容内容第10页/共48页第十一页，共48页。二、研究二、研究(ynji(ynji)内容与技内容与技术路线术路线3 3、技术、技术(jsh)(jsh)路线路线研究(ynji)技术路线图第11页/共48页第十二页，共48页。1 1、工艺开发、工艺开发(kif)(kif)背景背景1.1 1.1 实现实现(shxin)(shx

11、in)碳调控的脱氮除磷目碳调控的脱氮除磷目的的三、交互式反应器研究与中试装置三、交互式反应器研究与中试装置(zhungzh)设计设计1.2 工艺可多生化模式运行，适应不同的碳氮比污水工艺可多生化模式运行，适应不同的碳氮比污水1.3 工艺可生化工艺可生化/物化串并联运行，适应不同的除磷要求物化串并联运行，适应不同的除磷要求1.4 工艺根据污水水质和排放标准，可容易切换运行模式工艺根据污水水质和排放标准，可容易切换运行模式1.5 工艺适应性强，抗冲击负荷能力强工艺适应性强，抗冲击负荷能力强1.6 根据构建的模型，使系统具有自适应和调整能力根据构建的模型，使系统具有自适应和调整能力第12页/共48页

12、第十三页，共48页。2 2、工艺、工艺(gngy)(gngy)概念与流程概念与流程2.1 2.1 工艺工艺(gngy)(gngy)概念概念三、交互式反应器研究与中试装置三、交互式反应器研究与中试装置(zhungzh)设计设计交互式是指可以针对不同水质水量、处理目的、环境条件灵活改变物化处理单元与生化处理单元的串并联、长短流程运行；各单元内部的功能也可改变，进行高效、节能或抗冲击负荷等不同模式运行达到在一个反应器内将物化和生化优化集成、生物处理单元中各种不同功能菌群高效运行、系统高度协同开放的目的。为城市污水处理提供一种新型高效的物化/生化反应器。第13页/共48页第十四页，共48页。2 2、工

13、艺、工艺(gngy)(gngy)概念与流程概念与流程2.2 2.2 平面布置平面布置三、交互式反应器研究与中试装置三、交互式反应器研究与中试装置(zhungzh)设计设计A.进水井(shujng)B.交互式反应器C.二沉池D.鼓风机 E.加药罐.反应器分区编号 交互式物化/生化反应器平面图 第14页/共48页第十五页，共48页。2 2、工艺概念、工艺概念(ginin)(ginin)与流程与流程2.3 2.3 流程流程(lichng)(lichng)布置布置三、交互式反应器研究三、交互式反应器研究(ynji)与中试与中试装置设计装置设计交互式物化/生化反应器流程图 第15页/共48页第十六页，共

14、48页。3 3、运行、运行(ynxng)(ynxng)模式与控制模式与控制3.1 3.1 运行运行(ynxng)(ynxng)模式图模式图三、交互式反应器研究与中试装置三、交互式反应器研究与中试装置(zhungzh)设计设计交互式物化/生化反应器运行模式图 高效生化工艺物化强化生化强化沉淀进水人工生态AFDEBCG第16页/共48页第十七页，共48页。3 3、运行、运行(ynxng)(ynxng)模式与控制模式与控制3.2 3.2 运行运行(ynxng)(ynxng)模式表模式表三、交互式反应器研究与中试装置三、交互式反应器研究与中试装置(zhungzh)设计设计运行模式运 行 状 态运行途径

15、预期目标串联高效生化脱氮除磷处理A D 最大程度除磷，其他指标达一级排放标准高效生化/物化处理A B C达一级排放标准强化物化/生化协同处理F E G在进水水质低时达一级排放标准低氧生化/物化处理A B C节能、达到二级排放标准并联部分污水物化处理、部分污水生化处理 A DF C低水质节能运行抗冲击负荷第17页/共48页第十八页，共48页。3 3、运行模式、运行模式(msh)(msh)与控制与控制3.3 3.3 运行运行(ynxng)(ynxng)控制目标控制目标三、交互式反应器研究三、交互式反应器研究(ynji)与中试装置设与中试装置设计计当原污水有机碳源不能同时满足生物脱氮除磷要求时，首先

16、满足生物脱氮，在生物处理后投加新型混凝剂强化生物除磷，确保氮磷同时达标。第18页/共48页第十九页，共48页。4 4、串联运行模式、串联运行模式(msh)(msh)研究研究4.1 4.1 串联运行串联运行(ynxng)(ynxng)模式模式1 1三、交互式反应器研究与中试装置三、交互式反应器研究与中试装置(zhungzh)设计设计串联运行模式1工艺示意图正常水量、污染物浓度较高，氮磷浓度较高条件下或冬季运行时采用第19页/共48页第二十页，共48页。4 4、串联运行模式、串联运行模式(msh)(msh)研究研究4.2 4.2 串联运行串联运行(ynxng)(ynxng)模式模式2 2三、交互式

17、反应器研究三、交互式反应器研究(ynji)与中试装置设与中试装置设计计串联运行模式2工艺示意图正常水量、污染物浓度较低，夏季运行时采用第20页/共48页第二十一页，共48页。5 5、并联、并联(bnglin)(bnglin)运行模式研究运行模式研究三、交互式反应器研究三、交互式反应器研究(ynji)与中试与中试装置设计装置设计并联(bnglin)运行模式工艺示意图1、模式1：水量或水质超负荷2、模式2：COD、TN偏低时第21页/共48页第二十二页，共48页。6 6、中试装置、中试装置(zhungzh)(zhungzh)设计设计6.1 6.1 设计设计(shj)(shj)参数参数三、交互式反应

18、器研究与中试三、交互式反应器研究与中试(zhn sh)装置设计装置设计单元名称长(m)宽(m)有效水深(m)有效容积(m3)合计(m3)进水井第1部分1.01.01.41.403.80第2部分1.881.01.32.40反应器区0.71.03.02.1037.44区1.941.03.05.82区2.01.03.06.00区1.64+4.661.03.018.9区0.71.03.02.10区0.91.02.82.52二沉池直径：2.852.012.7512.75污泥池1.01.01.691.691.69加药罐直径：0.81.00.500.50旱季：旱季：100t/d雨季：雨季：150t/d第22

19、页/共48页第二十三页，共48页。6 6、中试装置、中试装置(zhungzh)(zhungzh)设计设计6.2 6.2 中试中试(zhn sh)(zhn sh)基基地平面地平面三、交互式反应器研究三、交互式反应器研究(ynji)与中与中试装置设计试装置设计第23页/共48页第二十四页，共48页。6 6、中试、中试(zhn sh)(zhn sh)装置设计装置设计6.3 6.3 中试中试(zhn(zhn sh)sh)流程流程三、交互式反应器研究三、交互式反应器研究(ynji)与中与中试装置设计试装置设计第24页/共48页第二十五页，共48页。6 6、中试、中试(zhn sh)(zhn sh)装置设

20、计装置设计 6.4 6.4 相关相关(xinggun)(xinggun)照片照片三、交互式反应器研究与中试三、交互式反应器研究与中试(zhn sh)装置设计装置设计中试基地生物处理单元运行中的交互式反应器第25页/共48页第二十六页，共48页。6 6、中试装置、中试装置(zhungzh)(zhungzh)设计设计 6.4 6.4 相关相关(xinggun)(xinggun)照片照片三、交互式反应器研究三、交互式反应器研究(ynji)与中试与中试装置设计装置设计交互反应器搅拌机和循环流量监测人工湿地进水第26页/共48页第二十七页，共48页。1 1、运行、运行(ynxng)(ynxng)工况工况

21、四、交互式反应器中试运行研究四、交互式反应器中试运行研究(ynji)工况条件工况一工况二工况三工况四工况五试验时间(2004年，月.日)5.246.156.167.167.178.168.179.119.1210.1数据采集时间数据采集时间6.56.146.237.167.258.168.289.119.229.29反应器内水温()21.6-24.524.6-28.126.1-28.625.8-27.224.7-25.7进水量平均值(m3/h)4.674.676.298.336.24平均污泥回流比110.80.50.8平均混合液回流比211.511.5HRT(h)预缺氧池0.450.450.3

22、40.250.34厌氧池1.241.240.930.700.93缺氧池1.281.280.960.720.96好氧池5.035.033.772.533.77总停留时间8864.26二沉池平均HRT(h)2.72.72.01.52.0生物反应器总体积(m3)37.4437.4437.4434.9237.44平均MLSS(mg/L)2951 2405311028772801平均MLVSS(mg/L)123979496411801372平均SVI(mL/g)50.242.334.444.470.6系统总泥龄(d)44.755.226.116.317.7DO(mg/L)预缺氧池0.120.130.15

23、0.150.20厌氧池0.090.130.110.120.13缺氧池0.120.120.150.100.11好氧池1.207.800.605.750.605.500.954.400.604.05COD/TN3.383.994.233.893.95COD/TKN3.544.174.364.024.03COD/TP34.6232.9941.6539.0144.53有机负荷0.200.250.300.520.39TN负荷0.0590.0610.0700.1330.099第27页/共48页第二十八页，共48页。2 2、运行、运行(ynxng)(ynxng)数据数据四、交互式反应器中试运行研究四、交互式

24、反应器中试运行研究(ynji)水质指标工况一工况二工况三工况四工况五COD进水(mg/L)82.46570.8106.9133.6出水(mg/L)19.916.215.616.522.7去除率(%)75.875.178.084.683.0SS进水(mg/L)4740584240出水(mg/L)2422221621去除率(%)48.945.062.161.947.5NH4+-N进水(mg/L)19.4716.4815.924.4829.29出水(mg/L)1.429.281.254.8319.67去除率(%)92.743.792.180.332.8TN进水(mg/L)24.3716.2816.7

25、427.4533.86出水(mg/L)14.4412.8412.7415.7523.39去除率(%)40.721.123.942.630.9TP进水(mg/L)2.381.971.72.743出水(mg/L)2.171.611.552.250.71去除率(%)8.818.38.817.976.3NO2-N进水(mg/L)0.240.070.030.010.00出水(mg/L)0.100.090.250.850.48NO3-N进水(mg/L)0.840.610.490.850.73出水(mg/L)12.135.3510.5610.692.82pH进水7.387.387.457.457.45出水7

26、.047.207.127.087.39碱度进水(mg/L)278208210208262出水(mg/L)12016211699202第28页/共48页第二十九页，共48页。3 3、中试运行小结、中试运行小结(xioji)(xioji)3.1 3.1 结论结论(jiln)1(jiln)1四、交互式反应器中运行四、交互式反应器中运行(ynxng)研究研究水温为21.628.3，进水COD为13.2179.4mg/L、SS为12218mg/L，平均有机负荷在0.52 kgCOD/(kgMLVSSd)以下时，AAO运行模式各工况对COD和SS均有良好的去除效果，受冲击负荷影响很小，处理出水COD低于3

27、5mg/L、SS低于24mg/L。试验结果表明，当有机负荷在0.2 kgCOD/(kgMLVSSd)以上时，COD平均去除率可在70%以上。AAO运行模式中，COD的去除主要发生在反应器的厌氧区和缺氧区。3.2 结论结论2进水NH4+-N为2.0933.28mg/L、TN2.8839.39mg/L，水温21.628.3，泥龄15d时，要保持良好的硝化效果，则COD负荷和TN负荷应分别小于0.5 kgCOD/(kgMLVSSd)和0.10 kgTN/(kgMLVSSd)。当NH4+-N去除率80%，由于进水的平均COD/TKN90，进水COD90mg/L，且COD/TN3.3时，TN的去除主要通

28、过反硝化作用，而且绝大部分在厌氧区内反硝化去除，增大混合液回流比对脱氮效率的提高贡献不大。第29页/共48页第三十页，共48页。3 3、中试运行小结、中试运行小结(xioji)(xioji)3.3 3.3 结论结论(jiln)3(jiln)3四、交互式反应器中运行四、交互式反应器中运行(ynxng)研研究究进水COD180mg/L，且平均COD/TN80%时，由于碳源严重不足，脱氮效率不高，随回流污泥进入厌氧区的NO3-N对生物除磷效果造成不利影响，TP去除率在50%以下。当NH4+-N去除率50%，且进水COD超过60mg/L时，进入厌氧区的硝酸盐浓度持续低于2.0mg/L，系统的生物除磷能

29、力逐渐加强；当进水COD持续在100mg/L以上时，出水TP可在1.0mg/L以下。虽然进入厌氧区的NO3-N对除磷有不利影响，但系统的除磷功能不会丧失殆尽，但是降雨引起的进水COD急剧下降能导致系统除磷功能完全丧失 3.4 结论结论4低碳高氮磷城市污水，因碳源不足，采用AAO模式时，一旦出水NH4+-N和TN满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002)中的一级B标准，出水TP不达标。建议采用生物脱氮法保证出水氮达标，投加混凝剂保证出水磷达标。第30页/共48页第三十一页，共48页。3 3、中试运行小结、中试运行小结(xioji)(xioji)3.5 3.5 结论结论(jil

30、n)5(jiln)5四、交互式反应器中运行四、交互式反应器中运行(ynxng)研究研究交互式反应器系统AAO运行模式下，降雨季节，进水COD较低，SVI基本50mL/g，MLVSS/MLSS降雨频繁时有下降的趋势，在0.250.4雨水较少时，SVI和MLVSS/MLSS均有升高的趋势，SVI在5090mL/g，MLVSS/MLSS在0.40.5之间。3.6 结论结论6增加抗冲击负荷能力措施：增大混合液回流比；加大系统进水流量；维持反应器系统MLVSS在1000mg/L以上；投加混凝剂。当进水COD平均值小于70mg/L，为提高系统抗冲击负荷的能力，保证出水氨氮达标，可将HRT缩短为4h，以增加

31、污泥的有机负荷，减缓污泥的内源呼吸过程，维持系统MLVSS在1000mg/L以上。考虑到低碳高氮磷城市污水的脱氮和抗冲击负荷能力，系统的混合液回流比宜在12之间，污泥回流比宜在0.51.0之间。第31页/共48页第三十二页，共48页。1 1、BPBP神经网络技术神经网络技术(jsh)(jsh)1.1 1.1 特点特点(tdin)(tdin)五、交互式反应器五、交互式反应器BP神经网络模型神经网络模型(mxng)研究研究(1)高度的并行性；(2)高度的非线性全局作用；(3)良好的容错性与联想记忆功能；(4)强大的自适应、自学习功能。1.2 设计设计(1)网络的层数（输入层、隐含层、输出层）；(2

32、)隐含层的神经元数量；(3)传递函数（Sigmoid)第32页/共48页第三十三页，共48页。2 2、交互式反应器、交互式反应器BPBP神经网络模型神经网络模型(mxng)(mxng)2.1 2.1 双隐含双隐含(yn hn)(yn hn)层层MIMOMIMO五、交互式反应器五、交互式反应器BP神经网络模型神经网络模型(mxng)研研究究 2.2 双隐含层双隐含层MISO(1)记忆能力强；(2)自学能力和抗干扰能力差；(3)训练时间长(4)模拟结果较差(1)记忆能力强；(2)预测能力差(3)自学能力和抗干扰能力差；(4)训练时间长 2.3 单隐含层单隐含层MISO(1)预测表现稳定；(2)预测

33、能力强；(3)训练速度快；(4)神经元数量以10个为宜第33页/共48页第三十四页，共48页。3 3、BPBP神经网络模型模拟结果神经网络模型模拟结果(ji gu)(ji gu)3.1 3.1 出水出水(ch(ch shu)NH3-Nshu)NH3-N预测预测五、交互式反应器五、交互式反应器BP神经网络模型神经网络模型(mxng)研研究究 3.2 出水出水TN预测预测A:输入进水：COD、SS、NH3-N、NO3-NB:输入进水：COD、SS、NH3-N、TN(1)二组相关系数基本一样(2)A组预测性优于B组A:输入进水：COD、SS、NH3-N、TPB:输入进水：COD、SS、TN、TP(1

34、)二组相关系数基本一样(2)A组预测数据、训练数据均优于B组 3.3 出水出水NO2-N预测预测A:输入进水：COD、NO3-N、NO2-N、NH3-NB:输入进水：COD、NO3-N、NO2-N、TN(1)二组训练误差接近(2)A组预测数据误差优于B组第34页/共48页第三十五页，共48页。3 3、BPBP神经网络模型模拟结果神经网络模型模拟结果(ji gu)(ji gu)3.4 3.4 出水出水(ch(ch shu)NO3-Nshu)NO3-N预测预测五、交互式反应器五、交互式反应器BP神经网络模型神经网络模型(mxng)研究研究A:输入进水：COD、NO3-N、NO2-N、NH3-NB:

35、输入进水：COD、NO3-N、NO2-N、TN(1)预测误差接近，A组训练误差小(2)二组误差均较大C：输入进水：COD、NO3-N、NO2-N、NH3-N、TN 隐含层神经元个数由10增加为12(3)误差依然较大：原始数据变化幅度大；进水NO3-N 较小时，对网络性能影响大；数据量和数据精度有限 3.5 出水出水TP预测预测A:输入进水：COD、SS、TP、NH3-NB:输入进水：COD、SS、TP、TN(1)二组训练误差接近(2)B组预测数据误差优于A组,但二组预测误差均较大(3)进水中TP浓度低；测量误差致出水TP大于进水；数据规律性差第35页/共48页第三十六页，共48页。1 1、AN

36、FISANFIS网络网络(wnglu)(wnglu)模型模型 1.1 1.1 特点特点(tdin)(tdin)六、交互式反应器六、交互式反应器ANFIS仿真模型仿真模型(mxng)研究研究(1)很好的推理功能；(2)较强自学习能力；(3)理解经验语言；(4)融合神经网络与模糊推理。1.2 设计设计(1)MathWorks公司的MATLAB计算语言；(2)ANFIS模型结构：多输入但输出、单输出;(3)隶属度函数（gaussmf)第36页/共48页第三十七页，共48页。2 2、ANFISANFIS网络网络(wnglu)(wnglu)模型设计模型设计 2.1 2.1 输入输出输入输出六、交互式反应

37、器六、交互式反应器ANFIS仿真仿真(fn zhn)模型研模型研究究 2.2 隶属隶属(lsh)度函数度函数(1)与BP网络一致：4输入单输出(1)2个；(2)3个(3)3个隶属度函数在训练模拟精度较高；预测误差较大(4)确定用2个隶属度函数第37页/共48页第三十八页，共48页。3 3、ANFISANFIS网络网络(wnglu)(wnglu)模型模拟模型模拟 3.1 3.1 出水出水(ch shu)NH3-N(ch shu)NH3-N预测预测六、交互式反应器六、交互式反应器ANFIS仿真模型仿真模型(mxng)研研究究输入进水：COD、SS、NH3-N、NO3-N(1)训练误差、测试误差均优

38、于BP网络(2)模拟数据稳定性好隶属度函数个数相关系数标准均方差隶属度函数训练数据测试数据训练数据测试数据20.7380.4695.21577.3403gaussmf;outmfType=constant第38页/共48页第三十九页，共48页。3 3、ANFISANFIS网络网络(wnglu)(wnglu)模型模拟模型模拟 3.2 3.2 出水出水(ch shu)TN(ch shu)TN预测预测六、交互式反应器六、交互式反应器ANFIS仿真模型仿真模型(mxng)研研究究输入进水：COD、SS、NH3-N、TP(1)预测效果优于BP网络(2)预测性误差小隶属度函数个数相关系数标准均方差隶属度函

39、数训练数据测试数据训练数据测试数据20.8160.5283.95714.7765gaussmf;outmfType=constant第39页/共48页第四十页，共48页。3 3、ANFISANFIS网络网络(wnglu)(wnglu)模型模拟模型模拟 3.3 3.3 出水出水(ch(ch shu)NO2-Nshu)NO2-N预测预测六、交互式反应器六、交互式反应器ANFIS仿真仿真(fn zhn)模型研究模型研究输入进水：COD、NO3-N、NO2-N、NH3-N(1)训练误差测试误差均大于BP网络(2)预测效果差于BP网络(3)隶属度函数不适合隶属度函数个数相关系数标准均方差隶属度函数训练数

40、据测试数据训练数据测试数据20.8780.8033.17366.6171gaussmf;outmfType=constant第40页/共48页第四十一页，共48页。3 3、ANFISANFIS网络网络(wnglu)(wnglu)模型模拟模型模拟 3.4 3.4 出水出水(ch(ch shu)NO3-Nshu)NO3-N预测预测六、交互式反应器六、交互式反应器ANFIS仿真模型仿真模型(mxng)研究研究输入进水：COD、NO3-N、NO2-N、NH3-N(1)训练误差测试误差均小于BP网络(2)预测效果好于BP网络(3)隶属度函数调整可进一步提高精度隶属度函数个数相关系数标准均方差隶属度函数训

41、练数据测试数据训练数据测试数据20.610.212.73332.2462gaussmf;outmfType=constant第41页/共48页第四十二页，共48页。3 3、ANFISANFIS网络网络(wnglu)(wnglu)模型模拟模型模拟 3.5 3.5 出水出水(ch shu)TP(ch shu)TP预预测测六、交互式反应器六、交互式反应器ANFIS仿真模型仿真模型(mxng)研究研究输入进水：COD、SS、TP、TN(1)训练误差测试误差均小于BP网络(2)预测效果好于BP网络(3)模拟相关系数较高隶属度函数个数相关系数标准均方差隶属度函数训练数据测试数据训练数据测试数据20.784

42、0.7491.00152.5860gaussmf;outmfType=constant第42页/共48页第四十三页，共48页。4 4、ANFISANFIS与与BPBP网络网络(wnglu)(wnglu)对比对比六、交互式反应器六、交互式反应器ANFIS仿真仿真(fn zhn)模模型研究型研究(1)在相同数据基础上，ANFIS系统的模拟误差更小(2)ANFIS系统的模拟结果更稳定，多次模拟时其结果不会发生太大的变化，而神经网络的模拟结果每次都有很大的不同，造成使用者对最佳模拟精度无法掌握。究其原因：主要是因为ANFIS系统事先根据前人经验设置了初始隶属度函数，可以避免(bmin)训练过程中收敛于

43、局部最小点；而神经网络在初始时刻给出的权重矩阵是随机的，训练过程中很容易陷入局部最小点。(3)通过两种网络对TP的模拟可以看出，对于变化范围较小的数据用ANFIS能更好的体现其走势(4)两种网络的模拟误差均不是特别理想。主要是因为1）数据测量不够准确，而且数据时间间隔不合理；2）存在一部分超出平均值很多的非合理数据；3）数据量太少；4）从ANFIS模拟过程的各误差曲线可以看出，文中采用的模型结构还不是太合理，还有很大的改进空间。第43页/共48页第四十四页，共48页。1 1、结论、结论(jiln)(jiln)七、结论七、结论(jiln)与建议与建议(1)中试研究发现污泥驯化调试主要任务培养硝化

44、菌；(2)交互式反应器AAO(厌氧缺氧好氧)运行模式在HRT=48h、污泥回流比为0.51.0、混合液回流比为12时，COD的去除主要发生在厌氧区和缺氧区。TN去除率随进水COD及COD/TN的增加而增加。TN的去除主要发生在厌氧区，增大混合液回流比对提高脱氮效率无益，但可提高抗冲击负荷能力。(3)在ALO运行模式中，通过在低氧区进水端设置缺氧区，使易生物降解碳源优先用于短程反硝化，节省的碳源则用于聚磷菌的厌氧释磷以及后续的短程反硝化，提高了氮、磷去除率，降低了空气消耗量。ALO运行模式具有高效脱氮同时兼顾除磷，对低C/N城市污水的脱氮除磷具有实际意义。(4)水温低于18，短程硝化现象逐步(z

45、hb)减弱直至消失。为提高系统的硝化效果，可按AO脱氮模式运行。当反应水温在1012，污泥回流比和混合液回流比分别为1.5和2，通过延长HRT为12h，可使系统的NH4+-N和TN去除率达到35%以上。第44页/共48页第四十五页，共48页。1 1、结论、结论(jiln)(jiln)七、结论七、结论(jiln)与建议与建议(5)BP神经网络采用(ciyng)MISO模式较好；双隐含层的神经元数量一般为5或6；单隐含层的神经元数量在10左右较好。同一个神经网络结构随着神经元个数的增加，训练数据的精度越来越高，但测试数据的精度一般是随着神经元个数的增加升高后再降低。(6)自适应神经网络（ANFIS

46、）隶属度函数一般2个就可以满足基本要求，函数的型式可采用(ciyng)gbellmf或gaussmf等。模拟效果和稳定性基本优于BP网络。第45页/共48页第四十六页，共48页。2 2、建议、建议(jiny)(jiny)七、结论七、结论(jiln)与建议与建议(1)为了便于交互式反应器的应用与推广，应该(ynggi)进行基于不同水质的不同工况运行的自动切换与控制系统研究。(2)BP神经网络训练数据的数量决定了训练时间的长短，随数据量的增加，训练时间越来越长，在线控制时可能造成控制不及时;建议通过与其它算法如遗传算法等结合，以改进训练速度和效果，获得较优的神经网络结构。对于不同的水质指标，采用不同的BP神经网络结构或ANFIS自适应模糊神经网络系统进行模拟仿真，以获得较好的仿真效果。(3)在模拟仿真参数中，增加处理工艺过程的运行参数，或设定出水水质指标值，将运行参数作为网络的输出值，以便与PLC控制系统结合，控制污水处理过程系统的自动运行，获得最佳的运行效果。第46页/共48页第四十七页，共48页。2008年年12月月欢迎欢迎(hunyng)(hunyng)批评指正！批评指正！谢谢谢谢!第47页/共48页第四十八页，共48页。