基于机理模型与数据模型融合的污水处理智能控制系统构建思路

污水处理智能控制是水污染控制领域的前沿方向。人工智能技术的快速发展,为污水处理智能化控制系统研发注入了新的活力。当前亟须探索污水处理机理模型与数据驱动方法交叉融通的科学路径,重构污水处理智能控制系统的逻辑模式,以提升污水处理智能控制技术研发水平。为此,从污水处理过程的确定性-随机性特征出发,提出了融合机理模型与数据模型的双回路控制系统设想,未来通过充分的实践探索,有望为污水处理智能控制提供新的技术路线。首先,分析了污水处理智能控制系统的基本要素,分别探讨了基于确定性的机理模型及基于随机性的数据驱动模型对污水处理系统的控制作用,进而提出了机理模型与数据模型融合驱动的双回路控制系统基本逻辑架构及控制原理,并分析了该系统在污水处理复杂过程中应用的拓扑结构。最后,围绕未来污水处理智能控制技术发展作了展望。     

A/O双污泥工艺脱氮性能

针对传统A/O(anaerobic/oxic)工艺中反硝化细菌对有机物的利用效率低、A2N(anaerobic/anoxic-nitrification)工艺工序繁琐和出水氨氮浓度较高的问题,提出了一种泥水分离反应器,将双污泥体系与A/O工艺结合构建A/O双污泥工艺。对工艺运行过程的脱氮性能、微生物群落变化及氮素转化规律进行了研究,根据研究结果评估泥水分离反应器和A/O双污泥工艺在实际应用中的开发潜力,并总结工艺和反应器需要优化的问题,提出解决问题的思路。结果表明：在进水氮负荷为0.11 kg·(m³·d)^-1条件下,工艺的氮去除负荷可以达到0.089 kg·(m³·d)^-1,NH_⁴+-N去除率超过95%、COD去除率超过90%,TN去除率达到80%以上,该工艺能够实现长期稳定运行。反硝化过程反应速率是提升A/O双污泥工艺脱氮效率的限速步骤,强化有机物在缺氧池中的接触停留是有机物利用率提高的关键。因此,需要对现有碳源的投加方式、污水的进水方式或工艺的反应器数量进行优化,进一步...     

气封壁高浓度有机污染物超临界水氧化处理系统

利用干燥空气替换亚临界水作为蒸发壁流体,对传统蒸发壁超临界水氧化反应器进行了改进,即将干燥空气用作污染物超临界水氧化反应氧化剂的同时,又作为该超临界水氧化反应体系的密封介质,避免其与反应器内壁的直接接触,以改善超临界水氧化反应器的耐腐蚀性能。通过对采用城市活性污泥和异丙醇配制的高浓度难降解污染物悬浮液进行超临界水氧化处理后,发现反应器内衬陶瓷管在实验前后无论是外观形貌,还是结构组成均未发生明显变化;处理后液体COD降至80 mg/L以下,去除率达到99.6%以上,固体残渣量约为污染物总量的1%,且体系运行过程中压力和温度控制准确,可操作性强。进一步验证了将干燥空气作为超临界水氧化体系的密封介质具有可行性,同时表明,该气封壁超临界水氧化反应系统可用于高浓度难降解有机污染物的环境处理。     

活性污泥动力学模型的建立及在完全混合式污泥系统中的应用

首先建立了微生物衰减系数和污泥浓度、底物浓度的函数关系式,带入Lawrence-McCarty第一方程式得到了Logistic方程形式的微生物生长方程式.在分析污泥泥龄和污泥停留时间关系基础上,引入Monod方程建立了活性污泥动力学模型,推导证明了Lawrence-McCarty方程式是模型静态条件下的表达形式.用建立的活性污泥动力学模型对完全混合式污泥系统进行了模拟,并分析了水力停留时间Hydraulic retention time(HRT)和污泥停留时间Sludge retention time(SRT)对完全混合式污泥系统的影响,表明模型能很好地对活性污泥系统的动态过程进行模拟.根据模型编程画出了污泥系统相关变量关于HRT和SRT变化的三维曲面图,通过编程将复杂模型看作一定输入输出的函数,使得模型更易于应用和推广.