污泥膨脹動力學特性分析與智能特征建模結題摘要

污泥膨脹是污水處理過程中經常發(fā)生的一種現象，已成為制約活性污泥工藝發(fā)展的重大難題之一。由于受進水水質、環(huán)境狀況、運行條件等因素的影響，污泥膨脹動力學特性非常復雜，建模十分困難。本課題從智能信息處理的角度出發(fā)，通過理論分析、仿真計算、實驗反復交互作用，不斷完善研究內容，最終獲得結構簡單，易于工程實現的污泥膨脹智能特征模型。具體為：首先，獲得了一組污泥膨脹的特征變量，在深入分析活性污泥沉降過程動力學特性的基礎上，剖析污泥膨脹的致因機理，研究污泥沉降過程變量與污泥膨脹之間的相關性，基于污水處理系統(tǒng)實際運行數據，利用數據挖掘的方法獲取污泥膨脹的特征變量；其次，建立了污泥膨脹特征變量的軟測量模型，對于不能在線測量的特征變量，結合主元分析等方法從相關的可測參量集中找出主元參量，利用神經網絡建立主元參量軟測量模型。最后，為了提高模型的精度，研究自組織神經網絡，獲取能夠反映污泥沉降比(SV)、污泥體積指數(SVI)等變量的自組織特征模型，并分析自組織特征模型的精確度和穩(wěn)定性；形成具有自主知識產權的污泥膨脹智能特征模型，解決污泥膨脹識別與預測問題。相關研究成果在IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems，IEEE Transactions on Industrial Electronics，Journal of Process Control等刊物上發(fā)表學術論文39篇，其中SCI收錄16篇，被他人引用百余次；撰寫專著1部；申請國家發(fā)明專利15項，其中獲得授權國家發(fā)明專利8項，授權實用新型專利2項，授權軟件著作權4項；研究工作對于污水處理廠的優(yōu)化設計，污水處理過程的實時控制，具有非常重要的支撐作用?？傮w看來，課題研究成果具有較高的理論和實際應用價值。 2100433B

污泥膨脹是污水處理過程中經常發(fā)生的一種現象，已成為制約活性污泥工藝發(fā)展的重大難題之一。由于受進水水質、環(huán)境狀況、運行條件等因素的影響，污泥膨脹動力學特性非常復雜，建模十分困難。本課題在深入分析活性污泥沉降過程動力學特性的基礎上，剖析污泥膨脹的致因機理，研究污泥沉降過程變量與污泥膨脹之間的相關性，獲取污泥膨脹的特征變量；對于不能在線測量的特征變量，結合主元分析等方法從相關的可測參量集中找出主元參量，建立其軟測量模型。同時研究自組織遞歸神經網絡，獲取能夠反映污泥沉降比(SV)、污泥體積指數(SVI)等變量的自組織特征模型，并分析自組織特征模型的精確度和穩(wěn)定性。最后形成具有自主知識產權的污泥膨脹智能特征模型，解決污泥膨脹識別與預測問題。研究工作對于污水處理廠的優(yōu)化設計，污水處理過程的實時控制，都具有非常重要的支撐作用。因此，本課題的研究具有較高的理論研究價值，成果具有廣闊的應用前景。

污泥結構松散，質量變輕，沉淀壓縮性能差；SV值增大，有時達到百分之九十，SVI達到300以上；大量污泥流失，出水渾濁；二次沉淀難以固液分離，回流污泥濃度低，有時還伴隨大量的泡沫的產生，無法維持生化處理的正常工作。

污泥膨脹是生化處理系統(tǒng)較為嚴重的異?，F象之一，它直接影響出水水質，并危害整個生化系統(tǒng)的運作。

污泥膨脹的發(fā)生率是相當高的，在歐洲近50%的城市污水廠每年都會有不同程度的污泥膨脹發(fā)生，在中國的發(fā)生率也非常高?；旧细鞣N類型的活性污泥工藝都會發(fā)生污泥膨脹。污泥膨脹不但發(fā)生率高，發(fā)生普遍，而且一旦發(fā)生難以控制，通常都需要很長的時間來調整。針對污泥膨脹，各方面的理論很多，但并不完全一致，甚至有很多相互矛盾，這給水處理工作者造成很大的麻煩。

充分考慮復合材料層合結構拉彎耦合效應和彎剪耦合效應引起的各向異性性質, 以及橫向剪切變形的影響, 初始幾何缺陷的影響; 對于功能梯度復合材料同時考慮熱傳導和材料熱物參數對位置和溫度變化的依賴性, 研究帶壓電層混合智能板殼結構在復雜環(huán)境和復雜荷載作用下的非線性彎曲、后屈曲和動力特性。發(fā)展一套有效的分析方法和計算程序用于混合智能板殼結構的非線性和動力分析。為解決航天航空關鍵性技術問題提供理論基礎。 2100433B