模糊控制技术在污水处理中的应用.pdf

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1、第１９卷第４期安全与环境工程Ｖｏｌ．１９Ｎｏ．４２０１２年７月ＳａｆｅｔｙａｎｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＪｕｌ．２０１２模糊控制技术在污水处理中的应用朱维璐，闫彩红（河北科技大学电气信息学院，石家庄０５００１８）摘要：针对污水处理过程中采用传统的流量程序控制和时间程序控制的不足，提出了一种基于单片机的模糊控制方法。该方法以污水流量、溶解氧（ＤＯ）浓度和污泥回流比为主要被控对象，以ＤＯ浓度为主要控制参数，通过离散计算和在线查表的模糊推理方法可得到最佳的风机转速，使污水处理生化池内ＤＯ浓度保持在最佳状态，同时还通过控制曲线展示了当输入污水流量发生扰动时对ＤＯ浓

2、度的控制精度，使污水处理质量保持稳定。通过实际应用表明，该控制方法不但能确保出口净化水水质达标，还可以节约１５％的电能。关键词：污水处理；模糊控制；单片机；溶解氧；离散计算；模糊推理中图分类号：Ｘ７０３．１文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－１５５６（２０１２）０４－００３５－０３ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＦｕｚｚｙＣｏｎｔｒｏｌｓｔｏＷａｓｔｅｗａｔｅｒＴｒｅａｔｍｅｎｔＺＨＵＷｅｉ－ｌｕ，ＹＡＮＣａｉ－ｈｏｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｅｂｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ０５０

3、０１８，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇｔｈｅｄｅｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｆｌｏｗｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｔｉｍｅｃｏｎｔｒｏｌｉｎｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔ－ｍｅｎｔ，ａｎｅｗｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｂａｓｅｄｏｎＭＣＵｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｔｏｍａｉｎｌｙｃｏｎｔｒｏｌｓｅｗａｇｅｆｌｏｗ，ｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎ（ＤＯ）ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎａｎｄｓｌｕｄｇｅｒｅｔｕｒｎｒａｔｉｏ．Ｗｉｔｈｔｈｉｓｆｕｚｚｙｉｎｆｅｒｅｎｃｅｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅｏｐｔｉ－ｍｕｍｆａｎｓｐｅｅｄｉｓｄｅｄｕｃ

4、ｅｄｖｉａｄｉｓｃｒｅｔｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｏｎｌｉｎｅｌｏｏｋｕｐｔａｂｌｅ．ＴｈｕｓｔｈｅＤＯｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｆｂｉ－ｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｏｎｄａｓａｍａｊｏｒｃｏｎｔｒｏｌｐａｒａｍｅｔｅｒｉｓｋｅｐｔｉｎｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｓｔａｔｅ．Ａｓａｎｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅｓｌｉｇｈｔｆｌｕｃｔｕａ－ｔｉｏｎｏｆＤＯｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｉｎｐｕｔｓｅｗａｇｅｆｌｏｗｉｓｉｌｌｕｓｔｒａｔｅｄｂｙｔｈｅｄｉａｇｒａｍ．Ｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｅｎｓｕｒｅ

5、ｔｈｅｏｕｔｌｅｔｗａｔｅｒｕｐｔｏｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄａｎｄｓａｖｅ１５％ｅｎｅｒｇｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｔｒｅａｔｍｅｎｔ；ｆｕｚｚｙｃｏｎｔｒｏｌ；ＭＣＵ；ｄｉｓｓｏｌｖｅｄｏｘｙｇｅｎ；ｄｉｓｃｒｅｔｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｆｕｚｚｙｉｎｆｅｒｅｎｃｅ０引言１污水处理工艺流程城市污水生物处理系统是以微生物处理为主体１．１污水处理工艺的基本流程的多输入多输出的动态系统，具有要求水质达标、脱目前绝大部分城市生活污水的处理都采用活性氮除磷、防止污泥膨胀、运行费用低等多目标的控制污泥法处理工艺，其基本流程为（见图１）：流入一沉［１］任务。由于送入污水处理厂的废

6、水水量、水质的池的废水首先去除沉淀物后送入曝气池；然后从二变化具有随机性和非线性，因此使人们对这种高度沉池回流的活性污泥与废水形成混合液，通过搅拌非线性的系统难以建立符合实际的数学模型，很难并在曝气作用下，活性污泥与污水充分接触并在足采用经典控制理论（如ＰＩＤ控制）进行有效的控制，够的溶解氧（ＤＯ）作用下，污水中的可溶性有机污染而模糊控制作为智能控制的一个分支，对解决具有物被活性污泥所吸附；最后被存活在活性污泥上的［２］高度非线性系统的控制有着独特的优势，已在污微生物分解，使污水得到净化，并从二沉池中流水处理中得到了越来越多的应用。为此，本文探讨［３］出。了模糊控制技术在污水处理

7、中的具体应用。收稿日期：２０１１－１２－２５修回日期：２０１２－０１－１５作者简介：朱维璐（１９５７—），男，副教授，主要从事电机及其控制方面的教学和研究工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｕｗｌ１８８８＠１６３．ｃｏｍ３６安全与环境工程第１９卷图１活性污泥法污水处理工艺流程Ｆｉｇ．１Ａｃｔｉｖａｔｅｄｓｌｕｄｇｅｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ１．２污水处理过程中传统的控制方法污水处理过程中传统的控制方法主要是流量程序控制和时间程序控制，它们是以固定的流量和固定的时间作为基本控制参数，而在实