關(guān)于污水處理中精確曝氣控制的研究進(jìn)展

【摘要】本文從模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器等角度出發(fā)，深入研究精確曝氣控制在污水處理中的實(shí)際應(yīng)用，以此來保證污水處理的質(zhì)量和效率可以得到有效提升。

【關(guān)鍵詞】污水處理;精確曝氣;曝氣控制;研究進(jìn)展

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們?nèi)粘Ｉ钯|(zhì)量和水平的不斷提升，對(duì)生態(tài)環(huán)境提出的要求越來越高。但是近年來與我國污水處理現(xiàn)狀進(jìn)行結(jié)合分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)我國目前在污水廠的自動(dòng)化治理方面，整體質(zhì)量、效率普遍比較低。在對(duì)污水進(jìn)行治理時(shí)，需要投入的成本普遍比較高，為了從根本上實(shí)現(xiàn)對(duì)該問題的妥善處理，污水廠內(nèi)部現(xiàn)有的處理系統(tǒng)以及系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的自動(dòng)化處理水平受到了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。要想達(dá)到良好的處理效果，就必須要保證污水廠自身自動(dòng)化水平的有效提升，同時(shí)還要在實(shí)踐中構(gòu)建和落實(shí)符合要求的精確性控制模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)過程的有效控制。

1、模糊控制在污水處理中的精確應(yīng)用

近年來隨著節(jié)能環(huán)保理念的不斷深入，對(duì)我國城市內(nèi)部污水處理提出的要求普遍比較高。模糊控制器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，就是污水處理中比較常見的一種處理方式，其中主要包括模糊化、知識(shí)庫等各方面的影響因素，是一種帶有閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)的方式，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)與數(shù)字化結(jié)構(gòu)以及控制方法的有效結(jié)合。在這一基礎(chǔ)上，可以通過對(duì)計(jì)算機(jī)等諸多設(shè)備的合理應(yīng)用，對(duì)人類的思維思考模式進(jìn)行適當(dāng)?shù)哪M，同時(shí)還可以對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行有針對(duì)性的控制，是一種具有智能性特征的控制方法。如圖1所示。

圖1 模糊控制器的基本結(jié)構(gòu)流程示意圖

模糊控制在污水處理中的應(yīng)用，主要是將模糊理論以及對(duì)應(yīng)的邏輯和控制理論等作為基礎(chǔ)，與諸多收集到的實(shí)時(shí)輔助變量信息、數(shù)據(jù)等進(jìn)行有效結(jié)合。與此同時(shí)，更為重要的一點(diǎn)就是要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行不斷總結(jié)，這樣才能夠在遵循模糊規(guī)則的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)建模的根本目的。模糊控制系統(tǒng)在構(gòu)建以及具體應(yīng)用時(shí)，通常情況下都是將規(guī)則作為其中的主要依據(jù)，通過對(duì)模糊邏輯推理等相關(guān)手段以及措施的合理應(yīng)用，事先與各種不同類型模糊信息相互之間的有效融合。在這種形勢下，可以通過對(duì)語言變量的合理應(yīng)用，以此來代表工作人員在實(shí)際操作中的經(jīng)驗(yàn)，也就是在實(shí)踐中以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，展開對(duì)人腦的模糊推理，這樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理的精確控制。

模糊控制一直以來都是整個(gè)領(lǐng)域中的研究重點(diǎn)，其自身具有非常明顯的優(yōu)越性特征，在諸多領(lǐng)域中都可以實(shí)現(xiàn)合理的應(yīng)用，對(duì)系統(tǒng)的機(jī)理也可以給予一定的了解，同時(shí)其自身蘊(yùn)含的數(shù)據(jù)量異常龐雜，系統(tǒng)自身具有非常強(qiáng)的復(fù)雜性、模糊性等諸多問題。由此可以看出，模糊控制本身就是一種相對(duì)比較理想化的控制系統(tǒng)。如果在實(shí)踐中被控制對(duì)象對(duì)應(yīng)的數(shù)學(xué)模型很難在實(shí)踐中得到有效的構(gòu)建，或者是整個(gè)構(gòu)建過程無法控制精確性，那么可以對(duì)其展開精確控制[1]。在實(shí)踐中，與污水處理系統(tǒng)自身的諸多特質(zhì)相符和，比如時(shí)滯性、非線性等。由于在實(shí)踐中，對(duì)污水處理效果會(huì)產(chǎn)生影響的因素主要是由于控制程度，控制器的性能將會(huì)直接影響到整個(gè)控制程度，控制器在整個(gè)設(shè)計(jì)中，其自身的重要參數(shù)會(huì)受到現(xiàn)有專家理論知識(shí)、現(xiàn)場工作人員的實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)等這些要素的影響。整個(gè)過程中存在的主觀性因素相對(duì)比較明顯，對(duì)控制器的最終使用效果也會(huì)產(chǎn)生相對(duì)比較大的影響。

2、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器在污水處理中的精確應(yīng)用

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是指由于各種具有適應(yīng)性特征的簡單但相互組合而成的一種廣泛性網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)之間可以實(shí)現(xiàn)有效的互聯(lián)。其自身在組織方面具有非?？瀑Q(mào)的能力，對(duì)生物神經(jīng)系統(tǒng)可以起到良好的模擬效果，對(duì)真實(shí)世界當(dāng)中所反饋出來的反應(yīng)具有一定保證。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，其自身會(huì)涉及到很多方面的內(nèi)容，比如比較常見的就是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、Hopfield神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，這些神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用時(shí)，非線性過程可以被應(yīng)用在污水處理中。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在當(dāng)前的污水處理中得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)也經(jīng)過大量的實(shí)踐研究結(jié)果看出，其自身是一種非常有效的使用方法。其自身具有動(dòng)態(tài)化特征的結(jié)構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)溶解濃度的有效控制。與當(dāng)前的仿真結(jié)果進(jìn)行結(jié)合分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)DO的整個(gè)濃度控制效果普遍比較良好，但是其自身的目標(biāo)是想要實(shí)現(xiàn)單變量的控制。通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制在污水處理中的合理應(yīng)用，可以將COD、BOD等各種不同類型的參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)置，將這些參數(shù)設(shè)置為輸入，DO則為其中的主要節(jié)點(diǎn)[2]。在這一基礎(chǔ)上，可以將仿真預(yù)測值以及實(shí)際值之間進(jìn)行對(duì)比分析，與實(shí)際結(jié)果進(jìn)行結(jié)合后，明確得出人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制對(duì)曝氣的控制效果有非常明顯的提升。尤其是將現(xiàn)有污水廠的數(shù)據(jù)信息作為基礎(chǔ)，對(duì)其展開更加深入分析時(shí)，不難看出污泥的膨脹現(xiàn)象在實(shí)踐中通?？梢灾苯永萌斯ど窠?jīng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)模擬，整個(gè)模擬的準(zhǔn)確性與其他傳統(tǒng)預(yù)測方式相比，要更高一些。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)主要是對(duì)人類的大腦進(jìn)行模仿，屬于數(shù)學(xué)模型的一種。在應(yīng)用時(shí)，可以對(duì)已經(jīng)收集到的各種不同類型的輔助變量進(jìn)行有效的整合，實(shí)現(xiàn)對(duì)各種不同類型數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)有效的搜集和應(yīng)用。與最終的學(xué)習(xí)結(jié)果進(jìn)行結(jié)合后可以實(shí)現(xiàn)待估變量與輔助變量相互之間的有效結(jié)合，是實(shí)現(xiàn)精確控制必不可少的重要工具之一。

結(jié)語：

精確曝氣控制在提出以及具體落實(shí)中，必須要有高質(zhì)量的運(yùn)營以及維護(hù)管理方法才能夠落實(shí)。尤其是在當(dāng)前科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和快速發(fā)展的形勢下，對(duì)模糊控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控等進(jìn)行合理的應(yīng)用，有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的妥善處理，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)質(zhì)量提升提供保證的同時(shí)，可以為人們營造良好的生活氛圍。

參考文獻(xiàn)：

[1]王紹斌.基于Matlab的曝氣量模糊控制器設(shè)計(jì)研究[J].上海環(huán)境科學(xué)，2019，38（05）：214-217+230.

[2]陳從平，何枝蔚，鄧揚(yáng)，徐道猛，李游.射流曝氣機(jī)內(nèi)部流動(dòng)三維數(shù)值模擬與關(guān)鍵結(jié)構(gòu)參數(shù)分析[J].機(jī)械，2020，47（02）：1-6.

作者簡介：

文杰宇（1986.06-），男，漢族，研究生，湖南長沙人，中級(jí)環(huán)境保護(hù)工程師，主要工作內(nèi)容：環(huán)境保護(hù)、水質(zhì)凈化、污水處理、運(yùn)營管理。