活性污泥法污水处理中溶解氧浓度和硝态氮去除的控制

【摘要】：在生活污水处理中有机物的去除和微生物以及环境中氧气的浓度有直接的关系，因此溶解氧的控制和含氮有机物的去除是污水处理中两个重要部分。为此，本文依据国际水协会公布的活性污泥法1号模型建立了单生化反应池模型，并通过与基准仿真模型(BSM1)的反应池出水水质进行对比验证了单生化反应池模型的合理性。 依据单生化反应池模型对溶解氧曝气和硝态氮去除过程作为研究对象。首先经过模型简化，并依据系统辨识得到了氧气传递速率和溶解氧浓度之间的一阶时滞模型。之后根据所得到的溶解氧模型，并基于内模控制理论对于内模控制器参数整定方法进行改进，并将改进参数整定方法应用在溶解氧浓度控制系统中，并基于Matlab验证了改进的PID参数整定策略下有机碳能取得较好的去除情况。然后基于硝态氮简化模型仿真平台，得到进水量、外加碳源和需处理的硝态氮之间的关系，基于改进后的PID参数整定方法，比较了有机碳反馈控制和硝态氮前馈-反馈控制作用下硝态氮的去除和外加碳源的需求情况。通过比较发现硝态氮前馈-反馈能够取得较好的硝态氮去除效果和较少的外加碳源量。 【关键词】：活性污泥 溶解氧模型 硝态氮模型 PID控制 参数整定
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-15
• 1.1 项目背景7-9
• 1.2 目的和意义9-10
• 1.3 活性污泥法的发展10-11
• 1.4 国内外的研究现状11-13
• 1.5 本章小结13-15
• 第二章 污水处理基础15-25
• 2.1 生活污水15-16
• 2.2 污水处理系统基本方法16-21
• 2.3 活性污泥法污水处理21-24
• 2.4 本章小结24-25
• 第三章 单生化反应池模型25-37
• 3.1 活性污泥中物质反应速率25-27
• 3.2 活性污泥法基准仿真模型（BSM1）27-28
• 3.3 单生化反应池28-35
• 3.3.1 单生化反应池模型29-30
• 3.3.2 单生化反应池模型验证30-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第四章 溶解氧浓度控制37-65
• 4.1 活性污泥法中的曝气系统37-40
• 4.2 溶解氧模型40-47
• 4.3 基于内模控制的 PID 参数整定的改进方法47-56
• 4.3.1 内模控制器设计47-50
• 4.3.2 内模 PID 控制器参数整定的改进方法50-56
• 4.4 改进的 PID 参数整定方法在溶解氧浓度控制中的应用56-64
• 4.4.1 常用的 PID 控制器参数整定方法57
• 4.4.2 PID 参数整定方法的比较57-59
• 4.4.3 改进 PID 参数整定方法在溶解氧控制中的应用59-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 硝态氮去除模型的控制65-79
• 5.1 生物除氮过程65-68
• 5.2 硝态氮去除模型68-72
• 5.3 改进的 PID 参数整定方法在硝态氮去除控制中的应用72-78
• 5.3.1 硝态氮控制系统72-73
• 5.3.2 硝态氮去除的控制效果73-78
• 5.4 本章小结78-79
• 第六章 总结与展望79-81
• 6.1 全文总结79-80
• 6.2 研究展望80-81
• 参考文献81-89
• 附录89-91
• 致谢91-92
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文92-94

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