基于遗传算法的ASM3参数估计研究

发布时间：2024-12-21 06:02

　　针对我国水污染严重，水资源短缺，污水处理厂面临的运行管理不足、运行稳定性差及自动化水平较低的现状，污水处理厂的运行优化势在必行。基于WEST软件平台，合理构建污水处理厂工艺模型，并利用MATLAB编写基于遗传算法的参数估计程序，通过模拟验证，参数估计可有效提高模型的拟合程度，为工艺运行和自动化控制提供理论参考。 本课题基于IWA推出的ASM3模型，主要探讨活性污泥系统的脱氮除碳过程，结合苏州市吴中区城区污水处理厂二期卡鲁塞尔氧化沟工艺的实际运行状况，构建基于WEST软件平台的工艺模型，进行参数估计和模拟验证等试验。 根据研究对象的进水水质与具体工艺，在对ASM3进行建模过程中，提出适当的省略部分组分或反应过程从而简化模型的思想。依据卡鲁塞尔氧化沟工艺特点和实测DO沿程变化特征，基于WEST模型搭建原理，对氧化沟进行分区，提出采用15个容积相同的CSTR串连模型表达氧化沟反应过程的方案。 根据搭建成功的污水处理厂工艺模型，设置构筑物物理参数、废水特征参数、污水处理厂运行参数及模型参数等，构筑物物理参数来自于污水厂的调研，运行参数的设置采用工艺实际运行和模型模拟结合方法给出初始值...

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景
        1.1.1 我国污水处理厂现状
        1.1.2 活性污泥数学模型的发展
        1.1.3 活性污泥数学模型及工艺软件的应用和发展
    1.2 研究目的与意义
    1.3 研究内容和技术路线
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
第二章 污水处理厂数学模型的建立
    2.1 污水处理厂概况
    2.2 生物反应系统数学模型 ASM3
        2.2.1 模型建立的假设与限定
        2.2.2 ASM3 模型组分定义
        2.2.3 ASM3 反应过程分析
        2.2.4 化学计量学与反应动力学
        2.2.5 活性污泥系统模型的建立
    2.3 Carrousel 氧化沟物理模型搭建
        2.3.1 WEST 软件简介
        2.3.2 氧化沟工艺模型建立
    2.4 本章小结
第三章 稳态模拟
    3.1 初始条件定义
        3.1.1 主要构筑物物理参数
        3.1.2 污水厂运行参数
        3.1.3 进水水质参数
        3.1.4 模型参数
    3.2 稳态模拟
    3.3 本章小结
第四章 敏感度分析
    4.1 敏感度分析
        4.1.1 基本原理与方法
    4.2 敏感度分析结果
        4.2.1 动力学参数对模型组分的敏感度分析
        4.2.2 动力学参数对出水指标的敏感度分析
        4.2.3 化学计量学系数及组分参数对模型组分的敏感度分析
        4.2.4 化学计量学系数及组分参数对出水指标的敏感度分析
    4.3 本章小结
第五章 基于 GA 的参数估计
    5.1 参数估计方法概述
        5.1.1 参数估计概念
        5.1.2 参数估计方法
    5.2 遗传算法
        5.2.1 遗传算法概述
        5.2.2 遗传算法基本原理
        5.2.3 遗传算法策略设计
        5.2.4 参数估计目标函数
    5.3 参数估计 MATLAB 实现
    5.4 本章小结
第六章 污水处理厂工艺模型验证
    6.1 参数估计稳态模拟验证结果分析
    6.2 参数估计动态模拟验证结果分析
        6.2.1 出水 COD 的动态验证与分析
        6.2.2 出水 TSS 的动态验证与分析
        6.2.3 出水 NH-N 的动态验证与分析
        6.2.4 出水 TN 的动态验证与分析
    6.3 本章小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
附录 1 遗传算法参数估计部分程序



本文编号：4018517