污泥膨脹動力學特性分析與智能特征建模項目摘要

污泥膨脹是污水處理過程中經(jīng)常發(fā)生的一種現(xiàn)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(zhì)、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(fù)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(chǔ)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(guān)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(jié)合主元分析等方法從相關(guān)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲取能夠反映污泥沉降比(SV)、污泥體積指數(shù)(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(chǎn)權(quán)的污泥膨脹智能特征模型，解決污泥膨脹識別與預(yù)測問題。研究工作對于污水處理廠的優(yōu)化設(shè)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(yīng)用前景。

污泥膨脹是污水處理過程中經(jīng)常發(fā)生的一種現(xiàn)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(zhì)、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(fù)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(fù)交互作用，不斷完善研究內(nèi)容，最終獲得結(jié)構(gòu)簡單，易于工程實現(xiàn)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(chǔ)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(guān)性，基于污水處理系統(tǒng)實際運行數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)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(jié)合主元分析等方法從相關(guān)的可測參量集中找出主元參量，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(jīng)網(wǎng)絡(luò)，獲取能夠反映污泥沉降比(SV)、污泥體積指數(shù)(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(chǎn)權(quán)的污泥膨脹智能特征模型，解決污泥膨脹識別與預(yù)測問題。相關(guān)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(shù)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(quán)國家發(fā)明專利8項，授權(quán)實用新型專利2項，授權(quán)軟件著作權(quán)4項；研究工作對于污水處理廠的優(yōu)化設(shè)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(yīng)用價值。 2100433B

污泥結(jié)構(gòu)松散，質(zhì)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(chǎn)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(xiàn)象之一，它直接影響出水水質(zhì)，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(diào)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(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)拉彎耦合效應(yīng)和彎剪耦合效應(yīng)引起的各向異性性質(zhì), 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(fù)合材料同時考慮熱傳導(dǎo)和材料熱物參數(shù)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(jié)構(gòu)在復(fù)雜環(huán)境和復(fù)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(jié)構(gòu)的非線性和動力分析。為解決航天航空關(guān)鍵性技術(shù)問題提供理論基礎(chǔ)。 2100433B