申請日2017.10.11
公開(公告)日2018.02.23
IPC分類號C02F3/12; C02F3/28
摘要
本發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值來訓練神經網絡模型;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系，當神經網絡模型權值訓練完成后，通過神經網絡模型計算每立方厘米的污水中對應的氨氮值;然后采用串級控制方法，控制生化反應池內每立方厘米的污水中氨氮值逐步接近神經網絡模型計算當前每立方厘米的污水中氨氮值，直至相同。其解決了“SBR污水處理過程中實現節能，并優化容解氧、氨氮的目的”的技術問題，具備控制精準度高，實現節能目的等一系列優點。
權利要求書
1.一種SBR污水處理工藝中的串級控制方法，其特征是采用：
一個自適應的計算當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網絡模型;一個實時監測生化反應池內每立方厘米的污水中氨氮含量的氨氮傳感器;一個實時監測生化反應池內每立方厘米的污水中溶解氧含量的溶解氧傳感器;一個輸入神經網絡模型與氨氮傳感器的電信號，利用反饋信號求和以實現減法運算并輸出的第一減法器;一個輸入神經網絡模型與溶解氧傳感器的電信號，利用反饋信號求和以實現減法運算并輸出的第二減法器;一個輸入第一減法器的輸出電信號控制曝氣裝置的第一PI控制器;以及，一個輸入第二減法器的輸出電信號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值來訓練神經網絡模型;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系，當神經網絡模型權值訓練完成后，通過神經網絡模型計算每立方厘米的污水中對應的氨氮值;
將當前生化反應池內每立方厘米的污水中氨氮值V1與神經網絡模型計算的當前引入每立方厘米的污水中氨氮值V2通過第一減法器進行對比作差，可定義誤差為：
e1=v2-v1
第一PI控制器的輸出為：
u1=PI(e1)
將當前生化反應池內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
技術領域
本發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
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行的活性污泥污水處理技術。SBR技術的核心是SBR反應池，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。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行，硝化和反硝化過程的進行對污水排放能否達標有著至關重要的影響。但是，現階段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，它根據給定值與實際輸出值構成控制偏差，將偏差的比例和積分通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制。
發明內容
本發明的目的是為了解決上述現有技術的不足而提供一種能夠實現精確控制的SBR污水處理工藝中的串級控制方法。
為了實現上述目的，本發明所設計的一種SBR污水處理工藝中的串級控制方法，其采用：
一個自適應的計算當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網絡模型;一個實時監測生化反應池內每立方厘米的污水中氨氮含量的氨氮傳感器;一個實時監測生化反應池內每立方厘米的污水中溶解氧含量的溶解氧傳感器;一個輸入神經網絡模型與氨氮傳感器的電信號，利用反饋信號求和以實現減法運算并輸出的第一減法器;一個輸入神經網絡模型與溶解氧傳感器的電信號，利用反饋信號求和以實現減法運算并輸出的第二減法器;一個輸入第一減法器的輸出電信號控制曝氣裝置的第一PI控制器;以及，一個輸入第二減法器的輸出電信號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值來訓練神經網絡模型;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系，當神經網絡模型權值訓練完成后，通過神經網絡模型計算每立方厘米的污水中對應的氨氮值;
將當前生化反應池內每立方厘米的污水中氨氮值V1與神經網絡模型計算的當前引入每立方厘米的污水中氨氮值V2通過第一減法器進行對比作差，可定義誤差為：
e1=v2-v1
第一PI控制器的輸出為：
u1=PI(e1)
將當前生化反應池內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的控制系統在其結構上形成了兩個閉環，即氨氮傳感器、第一減法器與第一PI控制器所對應的副回路以及溶解氧傳感器、第二減法器與第二PI控制器所對應的主回路。副回路中的氨氮傳感器判斷生化反應池內每立方厘米的污水中氨氮值，結合神經網絡模型計算的當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池內每立方厘米的污水中氨氮值所對應的溶解氧值逐步接近神經網絡模型計算的當前引入每立方厘米的污水中氨氮值所對應的溶解氧值，直至兩者相同。同時，主回路中第二PI控制器控制生化反應池內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被引入生物反應池的污水種類自適應的工作，在確保生化反應池的氨氮去除率要求的同時實現節能目的。
本發明得到的一種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池內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，使得曝氣裝置能夠滿足自適應工作的要求，實現節能目的。
