[發(fā)明專利]一種基于活性污泥水處理的溶解氧濃度優(yōu)化方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811633737.1 | 申請日： | 2018-12-29 |
| 公開（公告）號： | CN109711070A | 公開（公告）日： | 2019-05-03 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 趙友標;高俊波;孫偉;張?zhí)祺?/a>;趙欣怡 | 申請（專利權(quán)）人： | 上海海事大學 |
| 主分類號： | G06F17/50 | 分類號： | G06F17/50;G06N3/08 |
| 代理公司： | 上海元好知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31323 | 代理人： | 包姝晴;徐雯瓊 |
| 地址： | 201306 上海市*** | 國省代碼： | 上海;31 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 溶解氧 活性污泥水 出水水質(zhì) 濃度優(yōu)化 出水 活性污泥法污水處理 粒子群算法 處理系統(tǒng) 動態(tài)優(yōu)化 仿真計算 集成學習 進水水質(zhì) 濃度設(shè)定 企業(yè)生產(chǎn) 實時預(yù)測 水質(zhì)模型 穩(wěn)定運行 預(yù)測模型 曝氣池 曝氣 時延 優(yōu)化 改進 保證 | ||
1.一種基于活性污泥水處理的溶解氧濃度優(yōu)化方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
步驟1，根據(jù)污水廠實際處理過程并依據(jù)物料平衡原理建立活性污泥水處理系統(tǒng)模型；
公式(1)中，各參數(shù)的物理意義為：X(t)為活性污泥濃度，S(t)為出水底物濃度，Xr(t)為回流污泥濃度，DO(t)為好氧生化反應(yīng)池中的溶解氧濃度，D(t)為進水變化率，DOs為最大溶解氧濃度，Sin為進水底物濃度，DOin為進水溶解氧濃度，Y為產(chǎn)率系數(shù)，μ(t)為微生物增值率，KLa為氧轉(zhuǎn)移系數(shù)，K0為模型常數(shù)，γ，β為進水和出水常數(shù)；
步驟2，對粒子群算法進行改進尋優(yōu)：采用指數(shù)函數(shù)和分段函數(shù)相結(jié)合的方式對慣性權(quán)重進行更新，使粒子的速度和方向也隨之進行更新，其公式為：
公式(2)中，ω為慣性權(quán)重因子，ωmax代表最大權(quán)重，ωmin代表最小權(quán)重，G代表當前迭代次數(shù)，Gmax代表最大迭代次數(shù)；
并采用三次函數(shù)y＝αx3+b對學習因子進行更新：
公式(3)中，c1s和c2s分別是c1和c2的初始值；c1f和c2f分別是c1和c2的最終值；學習因子c1和c2的取值范圍為[0.5,2.5]；
步驟3，建立基于XGBoost的集成出水水質(zhì)預(yù)測模型并對其進行仿真計算，獲取水質(zhì)模型的實時出水參數(shù)值；該模型輸入向量為：進水COD、進水NH4、進水pH、氧化溝DO、進水累計流量、污泥房液位、中間池液位，模型輸出向量為：出水COD、NH4、TP的濃度；
其中，XGBoost模型數(shù)學公式為F表示所有基學習器的集合，fk表示具體的基學習器，yi表示預(yù)測結(jié)果，xi表示輸入基學習的特征；
步驟4，將步驟3獲取的出水參數(shù)值與國家標準值之間的差值作為出水水質(zhì)的反饋信息，利用APSO-BP方法對進水水質(zhì)中溶解氧濃度進行動態(tài)優(yōu)化，獲取最優(yōu)溶解氧濃度設(shè)定值。
2.如權(quán)利要求1所述的基于活性污泥水處理的溶解氧濃度優(yōu)化方法，其特征在于，所述的步驟2中，該粒子群算法中，粒子代表待優(yōu)化問題的解，粒子通過不斷迭代尋找最優(yōu)解，并通過下面的公式更新其自身的速度和位移：
公式(4)中，Vi代表粒子的速度向量；Xi代表粒子的位置向量；c1表示自身認知系數(shù)；c2表示社會認知系數(shù)；pi表示個體最優(yōu)位置；pg表示種群最優(yōu)位置；r1和r2是[0,1]內(nèi)的隨機數(shù)；ω為慣性權(quán)重因子。
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