一种新型生物脱氮在线传感器及其应用

一种新型生物脱氮在线传感器及其应用

一、生物脱氮的新型在线传感器及其应用(论文文献综述)

李霏[1](2020)在《污水处理过程智能检测与优化控制的研究》文中研究说明污水处理过程(Wastewater treatment process,WWTPs)具有复杂的生物、物理和化学特性,且因其变量之间严重的耦合关系和高度的非线性而难以控制。目前,我国采用活性污泥法去除水中的污染物,该生化反应过程耗电量高,产生了巨大的运行成本,且鲜有研究专注于减少或完全消除污染物浓度峰值超标的问题。此外,随着世界范围内实施愈加严格的标准和法规,高额的罚款将导致成本增加。因此,如何实现污水处理全流程出水水质实时达标,提高污水处理质量并减少能耗是一个亟待解决的难题。其主要体现在:1)出水氨氮(Ammonia nitrogen,NH4-N)做为污水处理过程中水污染控制系统的关键因素,水质在线检测难以实现并具有挑战性;2)如何求得收敛性与分布性最好的帕累托(Pareto)最优解,从而获得最佳的溶解氧和硝态氮设定值;3)WWTPs的评估策略不仅仅涉及一个目标,而是多个目标,如出水水质、运行成本及系统的稳定性。如何实现在保证平均出水水质达标的前提下降低成本显得尤为重要;4)污水处理过程是一个复杂动态系统,多个目标随时间变化,如何采用动态控制策略实现在环境发生变化时快速跟踪移动的Pareto前沿,实现污水处理的优化运行;5)如何实时在完全消除出水峰值超标的前提下,提高污水处理质量并减少能耗。针对以上问题,本文提出了污水处理过程智能检测与优化控制的研究策略。首先,分析了污水处理过程特性,建立基于数据驱动的污水处理过程智能检测方法预测出水氨氮浓度。其次,设计能耗和水质多目标优化算法,求取溶解氧和硝态氮的优化设定值,并采用自组织跟踪控制器来追踪该设定值。此外,提出动态多目标优化控制方法,从而应对环境的动态变化,获得较好的控制性能。最后,依据关键水质智能检测结果,设计知识决策方案,提供抑制峰值超标的优化控制策略,并采用国际基准仿真平台(Benchmark Simulation Model No.1,BSM1)进行验证。论文主要研究工作和创新点如下:(1)基于人工免疫自组织径向基神经网络(Radial basis function neural network,RBFNN)出水NH4-N预测器水污染是一个重要的环境问题,水质在线检测仍是亟待解决的难题,特别是出水NH4-N超标已成为焦点之一。NH4-N超标可能引起水体富营养化,增加污水遗传毒性,危及人类健康。为了使污水处理过程能够实时了解NH4-N浓度,本论文提出了一种基于距离浓度人工免疫自组织RBFNN(Self-organizing RBF neural network based on distance concen-tration immune algorithm,DCIA-SORBF)的NH4-N预测器。首先,对实际采集到的数据进行预处理,并选择与出水NH4-N具有较强相关性的过程变量。此外,采用RBFNN创建出水NH4-N的软测量模型,并通过距离浓度人工免疫算法对其结构和参数自组织调整。最后,采用训练好的DCIA-SORBF模型对出水NH4-N进行实时预测。实验结果表明,所提出的出水NH4-N预测器在效率和精度上具有显着的优越性。(2)基于均匀分布的自适应混合进化人工免疫算法通常,在迭代过程中的进化算法,无论是多目标优化问题还是单目标优化问题,目标空间都存在个体分布不均匀的问题。这种不均匀的分布大大降低了种群的多样性和收敛速度。为此,本论文提出了一种基于均匀分布选择机制的自适应混合进化免疫算法(Adaptive hybrid evolutionary immune algorithm based on a uniform distribution selection mechanism,AUDHEIA)。在该算法中,种群中的个体被映射到与目标空间相对应的超平面,并聚类以增加种群中个体的多样性。为了改善解的分布性,将映射的超平面进行均匀分区。随着迭代过程中分布性的不断变化,自适应地调整判断种群分布标准的阈值。当相应区间内不满足阈值时,激活分布性增强模块。随后,在每个区间内选择相同数量的个体。然而,在迭代过程中,有时某些区间内没有足够的个体或为空。此时,采用最优个体的极限优化变异策略来补足个体。实验结果表明,该算法能够较好地跳出局部最优,具有较高的收敛速度。此外,该算法的分布性和收敛性均优于文中同类的测试算法。(3)污水处理过程免疫多目标优化控制方法针对污水处理过程控制中能耗过大,出水水质严重超标等问题,提出了一种基于免疫优化的智能控制方法。首先,该方法以污水处理能耗和出水水质作为优化目标,建立优化目标函数模型。其次,采用本论文提出的AUDHEIA来获得收敛性和分布性较好的Pareto解,从而得到最佳的溶解氧和硝态氮优化设定值。最后,应用自组织递归模糊神经网络控制器对该设定值进行底层的跟踪控制。为了验证算法的有效性,在国际基准的污水处理仿真平台BSM1上进行实验。结果显示,所提出的免疫优化控制方法,能够在满足出水水质达标的同时,有效地降低污水处理过程能耗。(4)污水处理动态过程免疫优化控制方法由于污水处理过程动态变化,且能耗和水质存在相互冲突的耦合关系。在环境发生变化时,固定的优化设定值已无法有效地快速实现污水处理的优化运行。为此,本论文提出了一种动态多目标免疫优化控制(Dynamic multi-objective immune optimization control,DMOIA-OC)方法。该方法通过数据建模获得动态变化的目标函数,并设计动态免疫优化(Dynamic multi-objective immune algorithm,DMOIA)算法来获取随环境动态变化的溶解氧和硝态氮的最佳设定值。DMOIA采用多向预测策略,以提高进化算法求解动态多目标优化问题的性能。为了更精确地预测Pareto解集的移动位置,通过自适应均匀分布策略将种群聚类为多个代表性的组,并根据环境变化预测个体进化方向,在预测的新位置周围重新初始化种群。最后,该方法通过BSM1仿真平台进行验证。实验结果表明,所提出的DMOIA-OC方法与同类方法相比,控制性能显着提高。(5)污水处理过程智能检测与优化控制系统为了实现污水处理过程全流程有效抑制出水水质峰值超标且节能降耗的目的,本论文提出了污水处理过程智能检测与优化控制(Intelligent detection and optimal control of wastewater treatment process,IDOC)系统。首先,该系统采用提出的DCIA-SORBF软测量模型预测出水氨氮和总氮浓度。并根据该预测结果与专家知识,设计污水处理过程全流程优化控制策略。当预测水质达标时,采用动态免疫优化算法求取高质量的溶解氧和硝态氮设定值,以达到节能降耗的目的。当预测出水水质不达标时,启动峰值超标抑制控制策略实现出水水质实时达标。最后,采用BSM1仿真模型对该方法进行验证。实验结果表明,所提出的IDOC系统可以实现全流程污水处理实时达标并能够有效地降低能耗,从而具有较好的实际应用价值。

吕志超[2](2020)在《多级AO工艺的效能优化及其模拟仿真系统的构建与应用》文中指出多级AO工艺是一种新型多点进水的活性污泥法污水处理工艺,结合高效澄清池、深床滤池等深度处理工艺可以保证最终出水的COD≤30 mg/L、TN≤10 mg/L、TP≤0.3 mg/L,NH4+-N、SS等其余指标与一级A标准相同。但是污水生化处理过程的复杂性、延迟性、非线性以及不确定性等使污水处理工艺的在线监测、模拟仿真及过程控制都存在一定的困难。本课题旨在探究一种新型应用于前置厌氧型两级AO工艺的模拟仿真系统。针对中试水平下的前置厌氧型两级AO工艺,结合高效澄清池、深床滤池等深度处理工艺的的运行,通过控制变量探究单一变量对工艺运行效率的影响。前置厌氧型两级AO工艺的最佳运行条件:进水配比为0.6:0.4,HRT为16 h,硝化液回流采用两段式回流,回流比分别为50%、150%,污泥回流比为80%。在此条件下,选取高效澄清池化学除磷与深床滤池深化脱氮,最优工况为:PAC投加量15 mg/L,反应时间为20 min,外加碳源使C/N=3:1,HRT=20 min。在此条件下,出水TN、TP等分别为7.89 mg/L、0.24 mg/L,均满足地方标准A标准(TN≤10 mg/L、TP≤0.3 mg/L)。在中试水平下连续运行前置厌氧型两级AO工艺,对其功能区进行参数识别。结果表明:MLSS、ORP、p H、DO、温度等是在工艺运行过程中的关键控制参数,可以作为在线监测系统的瞬时参数。结合与水质参数COD、NO3--N、TP、NH4+-N等延时参数之间的相关性,选取回归方程判定系数R2大于0.8的参数,对监测位点进行优选。在构建的ASM2d模型中稳定运行多级AO工艺,同时研究了多级AO模型的关键化学计量学参数和动力学参数的灵敏度。最后通过软件的优化校正功能对参数进行调整,关键水质参数平均相对误差在10%以内,进而通过模型模拟运行获得足够的运行数据。通过数据库的构建、ANN与ASM2d模型的耦合、参数之间的内部相关性以及预设的调控策略等步骤,构建出针对改良型多级AO工艺的模拟与仿真系统,在水质发生突变的情况下,能够及时、准确的给出水质预估和应对方案。该仿真系统对位于污水厂的改良型多级AO中试装置(日处理量50吨)进行了长期的模拟与仿真,形成了工程化应用方案。该仿真系统及其工程化应用方案可以为污水厂全流程运行与稳定运行提供调控指导,保证出水稳定达到某城市地方标准。

许坤[3](2019)在《生物膜法强化型五箱一体化工艺脱氮除磷与实时控制研究》文中研究说明近年来,随着我国城镇化的不断加快,乡镇生活污水氮磷排放量持续增加,而我国城市污水处理厂脱氮除磷工艺普遍具有占地面积大,基建和运行费用高等特点,并不适宜乡镇生活污水处理,因此研究开发出适用于我国乡镇的中小型生活污水脱氮除磷工艺已迫在眉睫。本课题借鉴A2/O和UNITANK等工艺的优点,并针对传统活性污泥脱氮除磷工艺中泥龄的矛盾,结合生物膜法有利于生长世代较长微生物的特点,提出了生物膜法强化型五箱一体化工艺。工艺反应器主体是一个被分隔成五个单元的箱体,五个单元池依次水力相通,通过周期交替进水出水,实现污泥和混合液的周期性回流,通过控制各单元池的状态变化,在时间和空间序列上均形成缺氧/厌氧和好氧状态的交替,以获得有利的脱氮除磷条件。本文探究了工艺脱氮除磷效能,强化了脱氮除磷过程,并建立了实时控制策略。主要研究结果如下:(1)分别通过生物膜的好氧培养驯化和反应器的脱氮除磷能力培养驯化,可实现生物膜法强化型五箱一体化反应器的快速启动。在传统运行方式下,控制水温为27(±1)℃左右,工艺悬浮态污泥龄宜控制为13 d左右,水力停留时间宜控制为1216 h。在此工况下,出水水质均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。(2)适当降低反应器各单元池好氧期的曝气强度,一方面可节省曝气带来的电耗,另一方面可强化池内的同步硝化反硝化作用。将反应器各单元池(1#、2#、3#、4#和5#池)好氧期的气水比分别由40、20、15、20、40降低至30、15、10、15、30时,在试验进水COD、NH4+-N、TN、TP平均浓度分别在194.5 mg/L,23.1 mg/L,31.1 mg/L,3.72 mg/L的条件下,出水COD、NH4+-N、TN、TP浓度平均为26.5 mg/L,2.1 mg/L,8.3 mg/L,0.43 mg/L。与曝气强度优化前相比,TN去除率提高了7.5%,且工艺运行一个周期大约可节省26%的曝气量,表明本工艺有良好的节能减排效果。(3)温度降低将影响工艺出水水质,适当延长HRT可保证工艺出水水质达标。通过试验研究,水温为20℃和10℃时,宜分别延长HRT为1317 h和1618h可保证出水水质达到一级A标准。(4)通过对工艺实时控制参数进行研究,发现状态参数(DO、ORP、pH)曲线及其导数曲线上有着较为明显的脱氮除磷特征点:(1)反硝化反应结束时,ORP曲线出现拐点,ORP导数曲线上出现最大值点;pH曲线上出现最大值点,dpH/dt绝对值趋近于0。(2)厌氧释磷结束时,dORP/dt和dpH/dt绝对值均趋近于0。(3)硝化反应结束时,DO曲线进入第二个平台期,dDO/dt趋近于0;ORP曲线进入第一个平台期,dORP/dt绝对值趋近于0;pH曲线出现最小值点,dpH/dt绝对值趋近于0。(4)好氧吸磷结束时,dORP/dt绝对值趋近于0。并基于这些规律和反应器各单元池的控制目标,建立了本工艺可采用的阶段转换实时控制策略。生物膜法强化型五箱一体化工艺具有明显的节能效应与稳定高效的脱氮除磷效果,且占地面积少、运行能耗低、自动化水平高、操作管理方便,在拟建的中小城镇污水处理厂中具有较好的使用推广价值。

陈思远[4](2018)在《五箱一体化活性污泥工艺优化与实时控制研究》文中研究指明针对我国城镇污水处理厂现有的常规污水处理工艺脱氮除磷效果难以达到排水标准新要求、曝气区域能耗高等缺点,东南大学在UNITANK和A2/O等工艺的基础上,结合序批式工艺和连续流工艺的特点,研发了五箱一体化活性污泥工艺。该工艺装置由五个池壁共建、水力连通的矩形反应池高度集成,通过对各池中曝气机和进、出水阀的适时控制,在时间和空间上实现整体进水流向的交替,各单元厌氧、缺氧、好氧状态的切换,以及混合液与污泥的自动回流。试验结果表明,该工艺具有脱氮除磷效果好、能耗低等优点。本文首先研究工艺装置的水力特性和运行参数;其次,在最佳运行参数条件下,考察各反应池在半周期内污染物浓度与状态参数(ORP、DO和pH)的变化情况,分析工艺的脱氮除磷机理和各反应池的设计功能;最后,建立五箱一体化活性污泥工艺阶段转换实时控制技术并运行。主要的试验结果如下:(1)在清水条件下,对五箱一体化反应器在不同HRT下的水力特性进行研究,当HRT=13 h时,反应器滞留率最小,为12.42%。而同一HRT时五箱一体化反应器相比传统A2/O反应器具有较强的水力混合程度和较低的滞留区,反应器混合程度参数D/UL由传统A2/O时的0.173增大到了五箱时的0.223,死区率由17.4%下降到了14.4%。(2)水力停留时间跟气水比是五箱一体化活性污泥工艺运行控制的重要参数,在水温为1725℃时,最佳水力停留时间为13 h,最优气水比为30(充氧效率较低),在该运行条件下,COD、、TN和TP的去除率分别为82.4%、85.4%、70.3%和85.4%,相应的出水浓度分别为45.4 mg/L、4.0 mg/L、11.4 mg/L和0.48 mg/L,均达到了污染物排放一级A标准。(3)对上半周期反应池内各污染物浓度与状态参数进行跟踪监测,发现2#池和4#池内存在反硝化除磷和同步硝化反硝化现象;同时,状态参数与污染物浓度的变化具有良好的相关性:(1)反硝化结束时,ORP曲线上出现拐点;pH曲线上出现折点。(2)释磷结束时,ORP和pH曲线上均出现平台。(3)好氧硝化和吸磷结束时,DO曲线出现突升;ORP曲线上出现平台;pH曲线上出现折点。因此,五箱一体化活性污泥工艺可用ORP、pH和DO作为控制参数进行阶段转换控制。(4)在工艺运行和数据分析的基础上,建立了五箱一体化活性污泥工艺阶段转换实时控制技术,并与固定阶段时间控制技术下的运行效果相比较,实时控制技术缩短了8.3%工艺半周期运行时间,且具有更好的脱氮除磷效果,TN、TP去除率分别从固定时间控制下的67.9%和82.7%上升到实时控制技术下的76.1%和89.5%。因此,优化后的五箱一体化活性污泥工艺具有明显的脱氮除磷效果和节能效应,适合我国C/N比普遍较低的中小型城镇生活污水的处理,出水水质稳定且达到污染物排放一级A标准。

安茹[5](2017)在《基于动态RBF神经网络的出水氨氮软测量研究》文中提出随着社会经济的快速发展以及工业化、城市化进程的不断加快,城市用水量急剧增多,导致污水排放量也相应增加,从而加剧了淡水资源短缺和水环境污染的程度。出水氨氮(NH4+-N)是水体重要的污染物之一,可以作为评价水体质量的一个重要指标,氨氮超标会使水体富营养化和环境污染。因此,为了减少氨氮浓度超标带来的危害,对污水中氨氮的测量和研究变得至关重要。由于实际的污水处理厂中氨氮的测量方法操作繁琐,测量精度低,滞后时间长且仪器维护成本高等缺点,导致氨氮指标很难实现在线检测。因此,针对污水处理过程中出水氨氮的实时预测问题,提出一种基于相对贡献指标的动态径向基函数(RBF)神经网络的出水氨氮软测量模型,并完成出水氨氮软测量智能系统的开发,实现出水氨氮的准确预测和软测量系统的界面可视化。本文的研究工作主要分为以下几点:(1)基于相对贡献指标的RBF神经网络(RC-RBF)设计研究。文中提出一种基于相对贡献指标的动态RBF神经网络的结构和参数设计方法。首先,针对固定结构的神经网络,采用一种改进的自适应LM(Levenberg-Marquardt)算法对RBF神经网络的参数(中心,宽度和权值)进行训练。其次,根据隐含层节点对输出层神经元的贡献程度以及网络的误差信息处理能力,实现RBF神经网络结构的动态调整,并通过对神经元的参数补偿保证算法的收敛性。最后,仿真结果表明:与其他自组织方法相比,动态RBF神经网络能够采用较精简的结构实现较高的预测精度,为文中的出水氨氮软测量模型的建立打下坚实的基础。(2)RC-RBF神经网络的出水NH4+-N软测量模型研究。通过对出水氨氮参与反应的机理分析和主元分析法(Principal Components Analysis,PCA)选择出主要的特征变量作为出水NH4+-N软测量模型的输入变量。然后采用一种基于相对贡献指标的动态RBF神经网络,并结合改进的自适应LM算法建立出水氨氮软测量模型,保证网络的快速收敛和算法的预测性能,从而实现出水氨氮的在线预测。实验结果表明:与其他实验方法比较,基于相对贡献指标的RBF神经网络的出水氨氮预测模型避免了复杂模型的结构辨识问题且需要较少的先验知识,能够有效地实现对出水氨氮在线预测。(3)出水氨氮软测量智能系统开发。本文设计并开发出水氨氮软测量智能系统,主要包括用户注册,登陆模块、样本数据管理模块、神经网络模型选择、神经网络模型在线训练模块、实时预测模块等多个模块。系统设计过程中,通过SQL Server 2008数据库存储用户信息和辅助变量等数据,采用C#与Matlab混合编程技术,实现在界面中调用动态RBF神经网络的Matlab程序,实现出水氨氮训练和预测结果的显示并保存。通过用户管理模块、数据处理、神经网络模型训练和预测等各个模块间信息传输,实现出水氨氮预测值的输出并显示,达到软测量系统界面可视化的目的。

温丹妮[6](2017)在《苯酚电氧化过程氧化还原电位的变化特征》文中研究指明氧化还原电位作为化学反应体系中的氧化还原特性的综合指标。每一种物质都有其独特的氧化还原能力,且不同物质之间会相互反应,相互影响,最终在宏观上表现出一定的氧化还原电位。氧化还原电位作为一个灵活,低成本,易工业化的控制参数,在很多方面得到了广泛的应用。电氧化法是一种安全,绿色且高效的处理废水的高级氧化工艺。其能够有效地处理难生物降解废水,将其中的有机物分解成小分子或彻底氧化成二氧化碳、水和其他物质。优化设备控制参数可以降低处理废水的能耗,在水污染电化学控制及资源化等领域有着广泛和明确的应用前景。本文的研究首次提出电解苯酚废水中以氧化还原电位的特征作为控制污水处理的工艺参数。文中详细探讨了电化学体系中电流密度、污染物、电解质等对苯酚降解速率、氧化还原电位值变化规律的影响。研究发现,电氧化技术可有效去除苯酚废水中的COD,且提高电流密度,可以提高去除效率,但改变电解质浓度对去除率无明显影响。实验结果表明,在氯化钠体系中氧化还原电位值的变化呈现先下降后迅速上升再稳定的V形变化曲线,最后稳定值均在800mV左右。且这些变化时间与电流密度、氯化钠浓度密切相关:高电流密度和高氯化钠浓度缩短了曲线上升并达到稳定的时间。而在硫酸钠体系中,氧化还原电位没有明显的变化特征,均在200mV上下变动。初步分析,溶液中的氯成分和pH值是影响氧化还原电位变化的关键因素。硫酸钠没有参与电解反应而氯化钠参与了反应并产生了ClO3-,其强大的氧化性导致溶液氧化还原电位值的升高。氧化还原电位值与电流密度、苯酚含量、电解质浓度之间存在潜在关系。氧化还原电位有望成为一个控制电氧化处理过程的全新指标,以达到降低能耗节约资源的目的。

王天龙[7](2016)在《生活污水处理过程影响因素分析及调控策略探究》文中指出近年来,随着GDP迅速增长、人们生活水平提升,我国生活用水量急剧上升,这就导致了我国污水排放量急剧上升和水体富营化问题。城镇生活污水处理已变成政府急需解决的问题,如何经济高效地处理城镇生活污水是现在研究的一个热点和难点。而传统意义上的污水处理工艺往往存在着诸如碳源、污泥龄、运行管理水平等各种矛盾与问题,且由于污水生物处理系统常常面临着剧烈的外部因素扰动,且其中微生物菌群及其所发生的生化反应、系统运行参数、最终处理效果之间关系均是非常复杂的,仅仅依靠经验判断和人工操作,很难解决其间所发生的矛盾及使污水处理厂运营成本尽其所用。因此,如何改善现有污水处理厂运行性能、降低运营成本,使其稳定、高效、经济运行,对我国现阶段污水处理厂发展具有巨大指导意义。针对生活污水多组分多变量处理的要求,并依据微生物特性,本实验对现有污水生物处理系统进行升级改造,构建了两级厌氧-两级兼氧-四级好氧的生活污水生物处理中试装置,且对其实行过程控制,将物联网技术应用于污水处理系统中,以此来解决污水处理工艺中各种矛盾及问题,本实验进水为实际生活污水。根据A2/A2/O4系统特性,详细分析了系统对污水中COD、TN、NH4+-N、TP去除效果情况,其平均去除率分别为85.46%、75.13%、91.24%、86.27%,去除效果较好。并探讨了COD及各种形态氮在各个池子内的沿程变化情况,获知COD在厌氧段去除23.13%,兼氧段去除27.46%,好氧段去除20.55%,其他方式中(如二沉池对COD的去除和吸附在污泥中的COD)去除14.32%。探究了A2/A2/O4系统中DO浓度、pH、ORP、混合液回流比、污泥回流比的变化对污水中各类污染物指标的影响。依据A2/A2/O4系统特性,确定系统中控制目标、控制参数、控制变量,可控参数有pH、ORP、DO,可控变量有混合液回流量、污泥回流量、曝气量。通过DO传感器、pH传感器和ORP传感器在线得到各池各阶段的溶解氧浓度、pH值和氧化还原电位值,进而调节各点曝气量、污泥回流量和混合液回流量,实现各段DO、MLSS和ORP的过程控制,创造可调控生境,进一步实现各段COD和氮磷去除的过程调节。并探讨了可控参数作为系统过程控制参数的可行性,以及可控变量作为系统过程控制变量的理论基础及建立相应控制策略。最后,为了更好了解A2/A2/O4系统中各类污染物降解进程、便于建立过程控制模型、提高系统运行效率,依据大量实验数据,拟合出了相关速率方程。

周成金[8](2016)在《生物倍增工艺处理低碳氮比城市污水脱氮效能的研究》文中研究说明传统污水生物脱氮技术普遍存在工艺流程较长,占地面积较大,氧利用效率低,自动化程度低等不足,随着水体富营养化问题的日益严重和氮类污染物排放标准的不断提高,研究开发高效节能的新型污水生物脱氮技术成为当务之急。污水生物倍增处理工艺目前在国内外得到普遍关注,其具有可在低溶解氧下运行及同步硝化反硝化的特点,已在工业废水领域得到广泛应用。目前生物倍增工艺在处理城市污水脱氮方面的应用还很少,因此系统地研究生物倍增工艺处理城市污水的脱氮效能及影响因素具有重要意义。针对我国城市污水特点,本文通过小试试验和现场试验,开展了生物倍增工艺处理城市污水脱氮效能的系统研究。小试试验中,本文系统地研究了低温条件下生物倍增工艺的启动特性,分析了溶解氧和水温对该工艺启动稳定性的影响。此外还深入研究了生物倍增工艺稳定运行期的脱氮效能,分析了不同工艺条件对其脱氮性能的影响;探讨了碳源种类、碳氮比、进水方式对工艺脱氮性能的影响,并对同步硝化反硝化菌群的特征进行了初步分析。小试研究结果表明,溶解氧和温度对生物倍增工艺处理城市污水的启动非常重要,12℃以上启动时,溶解氧是影响系统启动稳定性的重要因素;12℃以下启动时,在低温、低溶解氧和低负荷的运行条件下,极易导致微丝菌(Microthrix Parvicella)的过量生长,可引起同步污泥膨胀,并导致大量的生物泡沫。通过调整溶解氧可控制由于缺氧引发的污泥膨胀;提高进水水温并调整泥龄,可有效地控制低水温期由Microthrix Parvicel引发的丝状菌型污泥膨胀和生物泡沫。生物倍增工艺特有的高容积负荷对有机污染物的去除效果显着,COD出水浓度可稳定达到或优于城市污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B排放标准。长污泥龄有利于富集增殖缓慢的硝化菌,对氨氮的去除率可稳定达标。生物倍增工艺具有较强的抗低温、抗水质水量负荷冲击的能力,亦具有良好的污泥沉降性能。当水力停留时间在1221h之间时,其对该工艺的硝化和脱氮效能的影响不明显。稳定运行期TN平均去除率为58.24%。相同HRT和COD负荷下,氨氮负荷越低,TN去除效果越好。外加乙酸钠、葡萄糖和蔗糖等碳源对生物倍增工艺脱氮效能的影响不大,但对除磷有影响,乙酸钠作为外加碳源效果最好;在进水COD负荷变化不大的情况下,系统对TN的去除主要受反硝化过程中有机底物的限制,TN去除率和同步硝化反硝化效率均随COD/TN比的增大而增大,在进水COD/TN比≈2.9时TN平均去除率为64.89%;为保证不同水温期工艺对氨氮的去除效果,研究了基于三种水温期的分点进水流量调控方法,曝气区和厌氧区的容积比高水温期(25.326.1℃)为1:1、常水温期(15.725.3℃)为1:2时、低水温期(9.715.7℃)为1:3时,可实现生物倍增工艺低碳氮比下的最优脱氮效果。初步探讨了分点进水时生物倍增工艺小试反应器内同步硝化反硝化的机理,采用静态试验研究了自养反硝化菌、异养硝化和好氧反硝化菌对工艺系统同步脱氮的相对贡献。生物倍增工艺内部微观缺氧环境的存在导致其能够发生反硝化反应,这是造成曝气区总氮损失的主要原因。在生物倍增工艺现场试验中,系统研究了生物倍增工艺曝气区污泥浓度随空间及时间的变化特征、曝气区溶解氧浓度的变化特征及传质特征;污染物的沿程分布规律;并开展了曝气区同步硝化反硝化脱氮效能及影响因素的研究。生物倍增工艺具有良好的水力混合特性,污泥浓度在水平及垂直方向上基本一致,随时间的变化也不明显。污泥浓度的变化主要受工艺进水条件和运行条件的影响;曝气区的溶解氧沿池宽的变化相对较小,沿池长先大幅降低,后小幅降至最低,池末端溶解氧含量最低。沿池深方向溶解氧逐步降低。氧总转移系数和耗氧速率沿池长方向呈递减分布,表明生物倍增工艺兼具完全混合和推流的双重特征;曝气区未形成明显的缺氧区,较大的污泥絮体粒径和控制低溶解氧有助于形成同步硝化反硝化所需的缺氧微环境。将分点进水的碳源利用方式应用到污水处理厂的生产运行中,实践证明,该优化调控方式可显着提高系统的脱氮效能,三种典型水质期的出水总氮均可达到排放要求。

马方曙[9](2015)在《模拟光伏曝气SBR处理农村生活污水的研究》文中研究说明本研究针对我国农村污水处理设施运行的动力消耗问题,基于村落生活污水排水、日光昼夜变化和SBR运行方式的特点,构建了光伏曝气SBR系统处理农村污水。通过模拟实验,验证了无蓄电池光伏曝气替代常规能源曝气,降低农村污水处理设施对电网依赖的可行性。结果表明:在不同运行条件下,模拟光伏曝气SBR均能实现COD和NH4+-N的有效去除。通过优化运行参数,系统可实现高效除磷。在长期稳定运行过程中,出水COD为29.1±5.0mg/L、NH4+-N为0.67±0.44mg/L、TP为0.1±0.05mg/L、TN为31.94±5.09mg/L,去除率为COD89.0±3.0%、 NH4+-N98.3±1.2%、 TP97.8±1.2%、 TN31.9±5.1%。有机物去除过程分为有机物快速降解阶段和有机物难降解阶段。DO变化曲线与有机物降解过程的对应性良好,“DO肘”可用于指示COD降解的终点。将DO信号滤波求导,可通过比较dDO/dt与设定闽值的大小关系准确判断“DO肘”,实现光伏曝气SBR有机物去除过程的自动控制。DO和pH均可作为光伏曝气SBR硝化过程的间接控制参数,但pH更为简单实用。长期饥饿(25d)对COD去除效果无明显影响,对AOB和NOB的活性和丰度的影响程度不同。AOB和NOB衰减速率分别为0.017d-1和0.029d-1。氨氧化速率可于恢复进水4d后恢复到饥饿前水平,亚硝酸盐氧化速率在恢复运行7d后恢复到饥饿前水平。同时,饥饿前后NOB的丰度的变化幅度明显高于AOB的丰度变化,NOB对饥饿更敏感。AOB的多样性可作为硝化功能的一种保险,可能是硝化活性在历经长期饥饿后能快速恢复的原因。在硝化功能稳定的SBR中AOB的群落结构并不稳定,平均AOB群落结构变化率为22.1%±16.5%,只有2个AOB种稳定存在于反应器中,说明AOB的多样性及群落结构的动态变化是维持硝化稳定的关键。除磷过程主要通过聚磷菌(PAO)的释磷/吸磷实现,胞外聚合物(EPS)吸附对除磷贡献小于10%。PAO均属于" Candidatus Accumulibacter "世系,Clade ⅡA包含最多的OTU和序列。

侯兆超[10](2011)在《低溶解氧SBR运行性能及优化控制研究》文中认为目前活性污泥法是城市污水处理技术中应用最为广泛的方法,但在实际运行过程中存在曝气能耗高、处理效率低等问题。现阶段如何节约曝气能耗、提高处理效率和控制污泥膨胀成了国内外研究的热点和难点。本研究采用SBR工艺,在低溶解氧(DO)条件下,以实际生活污水作为处理对象,系统的研究了低DO条件的启动与维持、影响系统稳定运行的因素、同步硝化反硝化与短程硝化反硝化的实现,以及实时控制与节能理论的推导。在实验启动过程中,采用了逐步降低DO的方式,使最终平均DO控制在0.5 mg/L~0.7 mg/L,COD的去除率始终保持在85%左右,SVI值从启动初期的80 mL/g左右上升并稳定至137 mL/g左右,出水SS在1 mg/L~2mg/L之间,虽然系统内发生了轻微的污泥膨胀现象,并不影响系统整体沉降性能与出水效果,出水水质清澈。在低DO条件下考察了影响系统稳定运行的因素,并得出缺氧/好氧(A/O)运行方式各项出水指标都优于好氧/缺氧(O/A)运行方式,并且好氧/缺氧(O/A)运行方式在运行过程更繁琐,不利于更好的控制出水指标;同时还考察了不同有机负荷(F/M)对系统处理效果的影响,分别在F/M为0.05~0.06 kgCOD/kgMLSS·d、0.2~0.25 kgCOD /kgMLSS·d、0.4~0.5 kgCOD/kgMLSS·d时系统处理效果中得出,在F/M为0.2~0.25kgCOD/kgMLSS·d时各项出水指标良好,并且未发生严重的污泥膨胀现象,可以实现系统的稳定运行与达标排放,其他两种F/M很难实现系统稳定运行,最终都会导致系统发生严重的污泥膨胀现象;实验中还考察了温度的突变对系统稳定运行的影响,并得出在大幅降温时可引发污泥沉降性恶化,SVI值有明显升高,当温度恢复至常温后,SVI值有一定程度的下降,但并未恢复到降温前的正常范围,仍存在一定程度的污泥膨胀现象,大幅降温对系统硝化效果有较大影响,NH4+-N去除率下降至20%左右,恢复常温后硝化效果可以得到恢复,迅速降温对PO43--p和COD的去除效果影响较小。氮平衡计算证实,SBR工艺污泥微膨胀状态下发生了明显的SND现象。总氮中大约23.11%的氮是通过SND现象去除的。当DO浓度为0.5 mg/L时,硝态氮生成量与氨氮的减少量之比为0.454,硝化速率与反硝化速率基本相当。此时污泥菌胶团颗粒的平均颗粒粒径为5.02μm~6.83μm,说明SND不是单纯的“微环境作用”的结果。通过DO和pH实时控制,温度与低DO的协同作用,可以实现短程硝化反硝化快速启动。初步实现短程硝化的污泥,过度曝气对亚硝酸氮积累具有很大的负作用。合理分配曝气时间,应用实时控制策略,在氨氮刚刚氧化完成时或之前停止曝气,亚硝酸盐累积率非常高,这样既保证了氨氮被完全氧化,又防止了亚硝酸盐进一步氧化。实时控制不但能够实现短程硝化,而且可以维持短程硝化稳定运行。在低DO条件下,通过pH、DO和ORP在线监测手段对系统进行实时控制,并发现在系统反应过程中的pH值出现两次拐点,这两次拐点分别标示着释磷完全与吸磷完全,吸磷完全时的拐点可以作为除磷完全的实时控制特征点;DO只出现一次比较明显的变化点,此时的NH4+-N刚好去除完全。因此,此点可以作为NH4+-N去除完全的实时控制点;ORP的变化情况与系统中COD浓度的变化情况有一定的规律,但经过多次实验发现此点并不十分稳定。因此,此点并不能作为COD去除完全的实时控制点,只能作为系统内有机物去除情况的参考点。以污水处理量10000 m3/d的某城镇污水处理厂为例,维持曝气池中的DO为0.5mg/L时比DO为2.0 mg/L时相对节省了17%的曝气量,这对于实际的污水处理厂来说,节省的运行费用相当可观。本实验小试的SBR反应器中,低DO相对于高DO节省的曝气量相对较多。平均DO=0.5 mg/L时与平均DO=2 mg/L曝气量相比,节省了近一半的曝气量。

二、生物脱氮的新型在线传感器及其应用(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、生物脱氮的新型在线传感器及其应用(论文提纲范文)

(1)污水处理过程智能检测与优化控制的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
        1.1.3 课题来源
    1.2 污水处理过程国内外研究现状
        1.2.1 污水处理氨氮预测研究现状
        1.2.2 污水处理过程优化控制研究现状
    1.3 论文的主要研究内容和创新点
        1.3.1 论文的主要研究内容
        1.3.2 论文主要创新点
    1.4 论文的组织构架
第2章 污水处理过程特性分析及控制系统设计
    2.1 引言
    2.2 污水处理过程概述
        2.2.1 污水处理过程机理分析
        2.2.2 污水处理过程工艺分析
        2.2.3 污水处理过程影响要素分析
    2.3 污水处理过程控制系统架构
        2.3.1 污水处理过程控制流程
        2.3.2 污水处理过程控制主要组成
    2.4 污水处理过程关键变量检测
        2.4.1 污水处理过程水质变量分析
        2.4.2 污水处理过程水质状态分析
    2.5 污水处理过程能耗和水质优化分析
        2.5.1 污水处理过程能耗和水质多目标优化
        2.5.2 污水处理动态过程能耗和水质优化
    2.6 污水处理过程智能控制
        2.6.1 污水处理过程控制目标分析
        2.6.2 污水处理过程优化控制分析
        2.6.3 污水处理动态过程优化控制分析
        2.6.4 污水处理过程水质超标抑制控制分析
    2.7 本章小结
第3章 污水处理过程出水氨氮预测
    3.1 引言
    3.2 城市污水处理过程水质变量分析
        3.2.1 污水处理过程数据采集与预处理
        3.2.2 污水处理过程水质参数特征变量选取
    3.3 基于距离浓度的人工免疫自组织RBF神经网络
        3.3.1 RBF神经网络结构
        3.3.2 距离浓度人工免疫算法
        3.3.3 人工免疫自组织RBF神经网络结构设计
        3.3.4 收敛性分析
    3.4 实验结果与分析
        3.4.1 仿真实验设计
        3.4.2 仿真实验结果
        3.4.3 实验结果讨论
    3.5 本章小结
第4章 基于自适应混合进化人工免疫的多目标优化算法
    4.1 引言
    4.2 多目标优化问题
        4.2.1 基本概念
        4.2.2 免疫多目标优化
    4.3 AUDHEIA算法设计与分析
        4.3.1 映射和聚类
        4.3.2 分布性判断模块
        4.3.3 分布性加强模块
        4.3.4 局部变异策略
        4.3.5 进化策略
        4.3.6 AUDHEIA算法
    4.4 实验结果及分析
        4.4.1 仿真实验设计
        4.4.2 仿真实验结果
        4.4.3 实验结果讨论
    4.5 本章小结
第5章 基于AUDHEIA算法的污水处理优化控制方法
    5.1 引言
    5.2 污水处理过程分析
        5.2.1 污水处理过程BSM1仿真模型
        5.2.2 能耗和水质模型
    5.3 污水处理过程优化控制方法
        5.3.1 污水处理过程控制目标
        5.3.2 污水处理过程多目标控制优化层设计
        5.3.3 污水处理过程底层控制器设计
        5.3.4 污水处理过程智能优化控制整体流程
    5.4 实验结果与分析
        5.4.1 仿真实验设计
        5.4.2 仿真实验结果
        5.4.3 实验结果讨论
    5.5 本章小结
第6章 城市污水处理动态过程优化控制方法
    6.1 引言
    6.2 城市污水处理动态特性分析
    6.3 基于DMOIA的动态优化控制器
        6.3.1 目标函数的设计
        6.3.2 动态免疫优化算法设计
        6.3.3 基于DMOIA的动态优化控制
    6.4 实验结果与分析
        6.4.1 仿真实验设计
        6.4.2 仿真实验结果
        6.4.3 实验结果讨论
    6.5 本章小结
第7章 污水处理过程智能检测与优化控制系统
    7.1 引言
    7.2 污水处理数据分析
    7.3 污水处理过程智能检测与优化控制
        7.3.1 知识决策层
        7.3.2 智能检测与优化控制系统结构
    7.4 实验结果与分析
        7.4.1 仿真实验设计
        7.4.2 仿真实验结果
        7.4.3 实验结果讨论
    7.5 本章小结
结论及展望
参考文献
攻读博士学位期间所发表的学术论文
攻读博士学位期间参与的科研项目
致谢

(2)多级AO工艺的效能优化及其模拟仿真系统的构建与应用(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和课题来源
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 课题来源
    1.2 多级AO工艺研究进展
    1.3 污水处理仿真模型的研究进展
        1.3.1 ASM系列模型的研究历程
        1.3.2 ASM2d模型的应用现状
        1.3.3 活性污泥模型的应用现状
        1.3.4 多级AO工艺数学模型
    1.4 研究目的和研究内容
        1.4.1 目的和意义
        1.4.2 研究内容
        1.4.3 技术路线图
第二章 实验材料和方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验污水
        2.1.2 接种污泥
    2.2 实验装置及实验方案
        2.2.1 多级AO工艺运行装置
        2.2.2 主要设备及仪器
        2.2.3 GPS-X组分
    2.3 检测分析方法
        2.3.1 常规指标检测方法
        2.3.2 其他检测方法
        2.3.3 试验药剂
第三章 多级AO工艺及深度处理效能优化研究
    3.1 进水配比对工艺全流程的影响
        3.1.1 对COD去除效果的影响
        3.1.2 对NH_4~+-N去除效果的影响
        3.1.3 对TN去除效果的影响
        3.1.4 对TP去除效果的影响
    3.2 HRT对工艺全流程的影响
        3.2.1 对COD去除效果的影响
        3.2.2 对NH_4~+-N去除效果的影响
        3.2.3 对TN去除效果的影响
        3.2.4 对TP去除效果的影响
    3.3 硝化液回流对工艺全流程的影响
        3.3.1 对COD去除效果的影响
        3.3.2 对NH_4~+-N去除效果的影响
        3.3.3 对TN去除效果的影响
        3.3.4 对TP去除效果的影响
    3.4 污泥回流比工艺全流程的影响
        3.4.1 对COD去除效果的影响
        3.4.2 对NH_4~+-N去除效果的影响
        3.4.3 对TN去除效果的影响
        3.4.4 对TP去除效果的影响
    3.5 深度处理效能优化
        3.5.1 化学除磷效能优化研究
        3.5.2 深床滤池效能优化研究
    3.6 本章小结
第四章 多级AO工艺及GPS-X模型构建
    4.1 AO工艺在线监测系统讨论
        4.1.1 在线监测系统的构成
        4.1.2 数据传输及监控
    4.2 水质影响因素分析
        4.2.1 关键水质参数
        4.2.2 控制参数
    4.3 多级AO系统监测参数
        4.3.1 探究监测参数的沿程变化规律
        4.3.2 监测参数沿程变化特征分析
        4.3.3 多级AO工艺相关性探究
        4.3.4 监控靶位的选择
    4.4 多级AO工艺系统优化控制策略
    4.5 GPS-X模型构建
        4.5.1 GPS-X模型构建
        4.5.2 模型灵敏度分析
        4.5.3 进水组分分析和模型参数确定
        4.5.4 多级AO系统模型建立
        4.5.5 模型的模拟与验证
    4.6 本章小结
第五章 多级AO工艺模拟仿真系统的运行优化及其应用
    5.1 模拟仿真系统的基本机理
    5.2 数据库构建
    5.3 模拟仿真系统的构建
        5.3.1 主界面功能构建
        5.3.2 报警反馈功能构建
    5.4 模拟仿真系统的生产性验证
        5.4.1 低C/N比进水条件下工艺调控
        5.4.2 进水TP负荷变化冲击
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间发表的学术论文

(3)生物膜法强化型五箱一体化工艺脱氮除磷与实时控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 生物脱氮除磷理论及工艺
        1.2.1 传统生物脱氮除磷理论
        1.2.2 新型生物脱氮除磷理论
        1.2.3 我国污水处理厂脱氮除磷工艺
        1.2.4 活性污泥与生物膜复合工艺
    1.3 污水生物处理实时控制技术
        1.3.1 污水生物处理实时控制原理
        1.3.2 实时控制参数
        1.3.3 实时控制策略
    1.4 本研究课题的提出
第二章 试验方法与研究内容
    2.1 工艺试验装置
    2.2 工艺传统运行方式及其电气控制
    2.3 试验水质及测定方法
    2.4 研究内容
第三章 反应器的启动与脱氮除磷效能研究
    3.1 反应器的启动
        3.1.1 生物膜的好氧培养驯化
        3.1.2 反应器脱氮除磷能力的培养驯化
    3.2 反应器各单元池MLSS分布分析
    3.3 悬浮态污泥龄对于处理效果的影响
    3.4 水力停留时间(HRT)对于处理效果的影响
        3.4.1 不同HRT下COD去除效果分析
        3.4.2 不同HRT下NH_4~+-N去除效果分析
        3.4.3 不同HRT下TN去除效果分析
        3.4.4 不同HRT下TP去除效果分析
        3.4.5 HRT对处理效果的影响小结
    3.5 本章小结
第四章 强化脱氮除磷过程研究
    4.1 反应器各单元池好氧期曝气强度优化研究
        4.1.1 不同气水比下1~#池(或5~#池)好氧期的水质变化情况
        4.1.2 不同气水比下2~#池(或4~#池)好氧期的水质变化情况
        4.1.3 不同气水比下3~#池好氧期的水质变化情况
        4.1.4 反应器最优曝气强度小结
    4.2 曝气强度优化后的污染物去除效果
    4.3 水温对于处理效果的影响
    4.4 本章小结
第五章 工艺实时控制研究
    5.1 工艺实时控制参数研究
        5.1.1 1~#池水质及状态参数的变化规律
        5.1.2 2~#池水质及状态参数的变化规律
        5.1.3 3~#池水质及状态参数的变化规律
        5.1.4 4~#池水质及状态参数的变化规律
        5.1.5 5~#池水质及状态参数的变化规律
        5.1.6 DO、ORP、p H变化规律小结
    5.2 工艺阶段转换实时控制策略的分析与建立
        5.2.1 建立工艺阶段转换实时控制策略的要点
        5.2.2 阶段转换实时控制策略的建立
    5.3 本章小结
第六章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
致谢
硕士期间研究成果

(4)五箱一体化活性污泥工艺优化与实时控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 生物除磷脱氮理论与工艺发展
        1.2.1 生物脱氮除磷理论
        1.2.2 传统生物脱氮除磷系统中的矛盾问题
        1.2.3 新型生物脱氮除磷机理
        1.2.4 同步脱氮除磷工艺
    1.3 生物脱氮除磷工艺智能控制现状
        1.3.1 控制参数的选择
        1.3.2 污水处理实时控制研究进展
    1.4 本研究课题的提出
第二章 研究内容与方法
    2.1 工艺介绍
        2.1.1 工艺构造
        2.1.2 工艺运行方式
        2.1.3 工艺的运行控制
        2.1.4 工艺的特点
    2.2 试验装置
    2.3 试验水质及分析项目监测方法
    2.4 研究内容
第三章 污泥培养驯化与工艺运行参数研究
    3.1 水力流态特性研究
        3.1.1 试验方法
        3.1.2 流态试验参数计算公式
        3.1.3 同一HRT对不同工艺运行方式的影响
        3.1.4 不同HRT对五箱工艺水力特性的影响
    3.2 污泥培养
    3.3 水力停留时间对处理效果的影响
        3.3.1 水力停留时间对COD去除率的影响
        3.3.2 水力停留时间对NH_4~+-N去除率的影响
        3.3.3 水力停留时间对TN去除率的影响
        3.3.4 水力停留时间对TP去除率的影响
    3.4 气水比对处理效果的影响
    3.5 本章小结
第四章 工艺机理分析及控制参数研究
    4.1 工艺运行过程分析
        4.1.1 1#池水质及状态参数的变化规律
        4.1.2 2#池水质及状态参数的变化规律
        4.1.3 3#池水质及状态参数的变化规律
        4.1.4 4#池水质及状态参数的变化规律
        4.1.5 5#池水质及状态参数的变化规律
    4.2 DO、ORP和pH变化规律小结
第五章 阶段转换实时控制研究
    5.1 工艺阶段转化实时控制的分析与建立
        5.1.1 专家控制的一般结构与组成
        5.1.2 工艺阶段转换专家控制器的设计
    5.2 五箱一体化活性污泥工艺实时控制技术的验证
        5.2.1 1#池半周期内污染物浓度与 ORP、DO 和 p H 变化
        5.2.2 2#池半周期内污染物浓度与 ORP、DO 和 p H 变化
    5.3 实时控制技术下工艺运行效果研究
        5.3.1 实时控制技术下污染物去除效果
        5.3.2 阶段转换实时控制和固定阶段时间控制工艺运行效果对比研究
    5.4 本章小结
第六章 结论与建议
    6.1 结论
    6.2 建议
参考文献
致谢

(5)基于动态RBF神经网络的出水氨氮软测量研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外出水氨氮测量技术研究现状
    1.3 RBF神经网络研究现状
        1.3.1 RBF神经网络结构动态调整方法研究现状
        1.3.2 RBF神经网络参数学习算法研究现状
    1.4 课题来源
    1.5 研究内容及结构安排
第2章 污水出水NH_4~+-N软测量模型辅助变量的选择
    2.1 污水处理出水氨氮机理分析
        2.1.1 出水氨氮软测量模型辅助变量的选择
        2.1.2 基于ASM2模型的出水氨氮机理分析
    2.2 出水NH_4~+-N软测量模型辅助变量的确定
        2.2.1 数据采集和预处理
        2.2.2 辅助变量的降维选择
    2.3 本章小结
第3章 基于相对贡献指标的RBF神经网络设计研究
    3.1 RBF神经网络
    3.2 RBF神经网络参数学习算法的设计
        3.2.1 RBF神经网络参数学习算法分析
        3.2.2 基于改进自适应二阶LM算法的RBF网络参数设计
    3.3 RBF神经网络自组织机制设计
        3.3.1 结构动态增长-修剪RBF神经网络
        3.3.2 神经网络相对贡献指标分析
        3.3.3 神经网络自组织机制设计
        3.3.4 RC-RBF神经网络实现流程
    3.4 收敛性分析
    3.5 实验结果及分析
    3.6 本章小结
第4章 基于RC-RBF神经网络的出水NH_4~+-N软测量研究
    4.1 出水NH_4~+-N软测量模型的原理
    4.2 基于RC-RBF神经网络的出水NH_4~+-N软测量模型结构框架
    4.3 RC-RBF神经网络的出水NH_4~+-N软测量模型
        4.3.1 出水NH_4~+-N软测量模型的训练与预测
        4.3.2 出水NH_4~+-N软测量模型的校正
        4.3.3 出水NH_4~+-N软测量模型评价指标
    4.4 出水NH_4~+-N软测量模型仿真预测实验及结果分析
    4.5 本章小结
第5章 出水NH_4~+-N软测量智能系统开发
    5.1 软件系统需求分析和开发计划
        5.1.1 系统的需求分析
        5.1.2 系统的开发计划
    5.2 软件系统总体方案设计及关键技术
        5.2.1 系统总体方案设计
        5.2.2 系统关键技术开发
    5.3 系统的功能开发
        5.3.1 软件系统启动、注册和登录模块
        5.3.2 样本数据的导入模块
        5.3.3 氨氮知识模块
        5.3.4 系统主界面设计
        5.3.5 神经网络模型的选择
        5.3.6 RBF神经网络模型训练模块
        5.3.7 RBF神经网络模型预测模块
    5.4 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的成果
致谢

(6)苯酚电氧化过程氧化还原电位的变化特征(论文提纲范文)

致谢
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 绪论
    1.1 概述
    1.2 氧化还原电位
        1.2.1 氧化还原电位的基本概念
        1.2.2 氧化还原电位的测量原理
        1.2.3 氧化还原电位的影响因素
    1.3 关于氧化还原电位应用的国内外研究进展
        1.3.1 氧化还原电位在废水处理中的应用
        1.3.2 氧化还原电位在过程控制中的应用
        1.3.3 氧化还原电位在其他方面的应用
    1.4 电化学氧化法
        1.4.1 电氧化的技术特性和机理
        1.4.2 电氧化在处理废水中的应用
        1.4.3 电化学氧化工艺参数的优化控制
    1.5 含酚废水
        1.5.1 含酚废水的主要来源及主要危害
        1.5.2 含酚废水的常见处理方法
        1.5.3 电化学氧化处理含酚废水
    1.6 本课题的研究意义及内容
        1.6.1 研究目的及意义
        1.6.2 研究内容
        1.6.3 技术路线
        1.6.4 创新之处
第二章 材料与方法
    2.1 实验试剂与仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
        2.1.3 模拟废水
    2.2 实验装置及流程
        2.2.1 实验装置
        2.2.2 实验流程
    2.3 分析方法
        2.3.1 COD测定
        2.3.2 ORP和pH测定
        2.3.3 溶液中阴离子的测定
第三章 氯化钠体系中氧化还原电位的变化特征
    3.1 电流密度
        3.1.1 电流密度对COD去除率的影响
        3.1.2 电流密度对氧化还原电位变化特征的影响
    3.2 苯酚浓度
        3.2.1 苯酚浓度对COD去除率的影响
        3.2.2 苯酚浓度对氧化还原电位变化特征的影响
    3.3 氯化钠浓度
        3.3.1 氯化钠浓度对COD去除率的影响
        3.3.2 氯化钠浓度对氧化还原电位变化特征的影响
        3.3.3 氯化钠浓度对pH变化的影响
    3.4 氯化钠体系中离子变化特征
    3.5 本章小结
第四章 硫酸钠体系及混合体系中氧化还原电位变化特征
    4.1 电流密度
        4.1.1 电流密度对COD去除率的影响
        4.1.2 电流密度对氧化还原电位变化特征的影响
    4.2 苯酚浓度
        4.2.1 苯酚浓度对COD去除率的影响
        4.2.2 苯酚浓度对氧化还原电位变化特征的影响
    4.3 硫酸钠浓度
        4.3.1 硫酸钠浓度对COD去除率的影响
        4.3.2 硫酸钠浓度对氧化还原电位变化特征的影响
        4.3.3 硫酸钠浓度对pH变化的影响
    4.4 硫酸钠体系中离子变化特征
    4.5 混合体系
        4.5.1 电解质比例对COD去除率的影响
        4.5.2 电解质比例对氧化还原电位变化特征的影响
        4.5.3 混合体系中离子变化特征
    4.6 本章小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者简介
    1 作者简介
    2 攻读硕士学位期间发表的学术论文
    3 获奖情况
学位论文数据集

(7)生活污水处理过程影响因素分析及调控策略探究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究目的和意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 课题的研究目的和意义
    1.2 污水生物处理工艺概述
        1.2.1 污水生物处理工艺的发展历程和特点
        1.2.2 污水生物处理工艺脱氮除磷基本原理
    1.3 污水处理系统过程控制的研究概述
        1.3.1 污水处理系统过程控制的目标及优点
        1.3.2 污水处理系统过程控制的可调变量
        1.3.3 污水处理系统常用的过程控制策略
        1.3.4 污水处理系统过程控制的难点
        1.3.5 过程控制的研究现状
    1.4 本课题的主要研究内容
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验用水来源与水质
    2.2 实验装置及所用主要仪器
        2.2.1 实验装置
        2.2.2 实验主要设备及仪器
    2.3 实验分析检测方法
第3章 A~2/A~2/O~4系统运行性能分析以及其影响因素的探究
    3.1 引言
    3.2 A~2/A~2/O~4系统的去除性能分析
        3.2.1 COD的去除效果分析
        3.2.2 总氮的去除效果分析
        3.2.3 氨氮的去除效果分析
        3.2.4 总磷的去除效果分析
    3.3 A~2/A~2/O~4系统运行性能的影响因素分析
        3.3.1 DO浓度对A~2/A~2/O~4工艺运行性能的影响
        3.3.2 混合液回流比对A~2/A~2/O~4工艺运行性能的影响
        3.3.3 污泥回流比对A~2/A~2/O~4工艺运行性能的影响
    3.4 本章小结
第4章 A~2/A~2/O~4工艺控制策略的探究
    4.1 引言
    4.2 A~2/A~2/O~4系统控制目标、参数和变量的确定
        4.2.1 控制目标
        4.2.2 控制参数和控制变量
    4.3 pH控制策略的探究
        4.3.1 pH作为系统过程控制参数的理论基础
        4.3.2 pH控制策略的实验研究及建立相应的控制策略
    4.4 ORP控制策略的探究
        4.4.1 ORP作为系统过程控制参数的理论基础
        4.4.2 ORP控制策略的实验研究及建立相应的控制策略
    4.5 混合液回流量控制策略的探究
        4.5.1 混合液回流量作为系统过程控制变量的理论基础
        4.5.2 混合液回流量控制策略的实验研究及建立相应的控制策略
    4.6 曝气量控制策略的探究
        4.6.1 曝气量作为系统过程控制变量的理论基础
        4.6.2 曝气量控制策略的实验研究及建立相应的控制策略
    4.7 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢

(8)生物倍增工艺处理低碳氮比城市污水脱氮效能的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 我国城镇污水处理现状
        1.1.2 城镇污水处理存在的主要问题
        1.1.3 传统污水生物脱氮工艺存在的问题
    1.2 城镇污水处理技术的发展趋势
    1.3 新型污水生物脱氮技术原理及实现途径
        1.3.1 同步硝化反硝化
        1.3.2 短程硝化反硝化
        1.3.3 亚硝化-厌氧氨氧化
    1.4 生物倍增工艺的技术特点与应用现状
        1.4.1 生物倍增工艺的技术特点
        1.4.2 生物倍增工艺的应用现状
    1.5 课题研究的目的、意义和主要研究内容
        1.5.1 课题研究目的和意义
        1.5.2 课题研究内容与技术路线
第2章 试验材料和方法
    2.1 试验用水来源与水质
    2.2 小试试验装置及现场试验概况
        2.2.1 小试试验装置
        2.2.2 现场试验概况
        2.2.3 微生物菌群同步脱氮作用的静态分析试验
    2.3 试验分析项目与检测方法
        2.3.1 常规指标检测
        2.3.2 污泥粒径分布
        2.3.3 污泥絮体分形维数
        2.3.4 活性污泥生物吸附试验
        2.3.5 比硝化速率测定
        2.3.6 比反硝化速率测定
    2.4 试验分析中采用的计算方法
        2.4.1 关于泥龄计算的说明
        2.4.2 表观污泥产率的计算
        2.4.3 物料衡算分析方法
        2.4.4 SND率的计算
第3章 生物倍增工艺脱氮试验的启动与运行
    3.1 引言
    3.2 启动方式和进水水质
        3.2.1 启动方式
        3.2.2 污水处理厂进水动态变化特征
    3.3 低温低氧条件下生物倍增工艺脱氮试验的启动
        3.3.1 溶解氧对生物倍增工艺低氧启动稳定性的影响
        3.3.2 温度和污泥负荷变化对生物倍增工艺低氧启动稳定性的影响
        3.3.3 生物倍增工艺高污泥浓度和低溶解氧的控制特征
        3.3.4 DO和p H联用作为高氨氮负荷冲击时的快速响应参数
    3.4 启动阶段生物倍增工艺对污染物的去除效能
        3.4.1 对COD的去除效能
        3.4.2 对氨氮的去除效能
        3.4.3 对总氮的去除效能
        3.4.4 对总磷的去除效能
    3.5 生物倍增工艺的影响因素分析
        3.5.1 温度对生物倍增工艺的影响
        3.5.2 水力停留时间对生物倍增工艺效能的影响
        3.5.3 进水氨氮负荷对生物倍增工艺效能的影响
    3.6 稳定运行期生物倍增工艺对污染物的去除效能分析
        3.6.1 对有机物的去除效能
        3.6.2 对氨氮的去除效能
        3.6.3 对总氮的去除效能
        3.6.4 对总磷的去除效能
        3.6.5 污泥特性分析
    3.7 本章小结
第4章 碳源对生物倍增工艺脱氮效能的影响分析
    4.1 引言
    4.2 碳源种类的选择
        4.2.1 不同碳源对脱氮的影响
        4.2.2 不同碳源对除磷的影响
    4.3 进水碳氮比对生物倍增工艺处理效能的影响
        4.3.1 COD/TN比对COD去除效能的影响
        4.3.2 COD/TN比对硝化效能的影响
        4.3.3 COD/TN比对脱氮效能的影响
        4.3.4 COD/TN比对磷酸盐去除效能的影响
        4.3.5 ORP作为外碳源投加控制参数的可行性分析
    4.4 分点进水对生物倍增工艺脱氮效能的影响
        4.4.1 分点进水水质周期划分
        4.4.2 不同水质期分点进水对生物倍增工艺脱氮效能的影响
    4.5 生物倍增工艺同步硝化反硝化菌群分析试验
        4.5.1 自养氨氧化菌的缺氧试验
        4.5.2 异养硝化-好氧反硝化菌的好氧试验
    4.6 本章小结
第5章 生物倍增工艺污水厂的运行特征分析与调控
    5.1 引言
    5.2 生物倍增工艺曝气区污泥浓度和溶解氧分布规律
        5.2.1 试验工况及分析断面的确定
        5.2.2 曝气区污泥浓度的空间分布规律
        5.2.3 曝气区污泥浓度的时间分布规律
        5.2.4 曝气区溶解氧浓度的空间分布规律
        5.2.5 曝气区溶解氧的传输特性
    5.3 污染物沿程分布规律
        5.3.1 测试断面及试验工况
        5.3.2 沿程主要水质指标分布规律
    5.4 曝气区同步硝化反硝化脱氮效能的影响因素分析
        5.4.1 溶解氧
        5.4.2 污泥絮体粒径
        5.4.3 碳源
    5.5 生物倍增工艺曝气区同步硝化反硝化强化脱氮效能的途径分析
    5.6 生物倍增工艺用于低碳氮比城市污水脱氮的适应性分析
    5.7 生物倍增工艺处理低碳氮比城市污水优化调控的工程应用
        5.7.1 分点进水强化生物倍增工艺脱氮效能
        5.7.2 利用DO、p H及表壳虫属响应高氨氮负荷冲击
    5.8 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历

(9)模拟光伏曝气SBR处理农村生活污水的研究(论文提纲范文)

致谢
摘要
Abstract
缩写和符号清单
1 引言
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究背景
2 文献综述
    2.1 农村生活污水来源及特点
    2.2 太阳能的特点及在污水处理中的应用
        2.2.1 太阳能资源的特点
        2.2.2 太阳能在污水处理中的应用
    2.3 SBR运行与控制
        2.3.1 定时控制
        2.3.2 基于直接参数的实时控制
        2.3.3 基于间接参数的实时控制
        2.3.4 智能控制
    2.4 污水处理系统氨氧化微生物研究进展
        2.4.1 NH_4~+-N转化途径
        2.4.2 AOB的特征及生长条件
        2.4.3 AOB的分类
        2.4.4 活性污泥中AOB的群落结构
    2.5 饥饿对活性污泥活性的影响及恢复
    2.6 研究目的和意义
3 研究内容和方法
    3.1 研究内容
    3.2 研究方法
        3.2.1 有机物去除SBR结构及运行方式
        3.2.2 硝化SBR结构及运行方式
        3.2.3 饥饿研究实验装置及运行方式
        3.2.4 稳定运行及功能微生物研究实验装置及运行方式
        3.2.5 理化指标分析方法
        3.2.6 活性污泥DNA提取
        3.2.7 PCR扩增
        3.2.8 克隆文库构建及分析
        3.2.9 定量PCR
        3.2.10 数据分析
    3.3 技术路线
    3.4 主要仪器设备
4 模拟光伏曝气SBR有机物去除特性研究
    4.1 COD的去除效果
    4.2 氮的去除效果
    4.3 曝气量对污染物去除的影响
    4.4 闲置对污染物去除的影响
    4.5 温度对污染物去除进程的影响
    4.6 单个周期内DO、pH和ORP的变化
    4.7 有机物去除过程自动控制策略
    4.8 小结
5 模拟光伏曝气SBR硝化特性研究
    5.1 COD的去除效果
    5.2 氮的去除效果
    5.3 曝气量对硝化进程的影响
    5.4 温度对硝化进程的影响
    5.5 单个周期内DO、pH和ORP变化
    5.6 硝化自动控制策略
    5.7 小结
6 长期饥饿对污泥活性的影响及恢复
    6.1 材料和方法
        6.1.1 实验装置及运行方式
        6.1.2 分子生物学分析
    6.2 反应器启动及稳定运行
        6.2.1 一级SBR启动特征及运行效果
        6.2.2 二级SBR启动特征及运行效果
    6.3 饥饿期生物量及水质指标变化
        6.3.1 饥饿期一级SBR生物量及水质指标变化
        6.3.2 饥饿期二级SBR生物量及水质指标变化
    6.4 饥饿期的污泥活性
        6.4.1 一级SBR的污泥活性
        6.4.2 二级SBR污泥活性
    6.5 污泥活性恢复
        6.5.1 一级SBR污泥活性恢复
        6.5.2 二级SBR污泥活性恢复
    6.6 AOB和NOB的丰度变化
    6.7 AOB的多样性
        6.7.1 克隆文库评价
        6.7.2 基于OTU的多样性分析
        6.7.3 基于系统发育的多样性分析
    6.8 AOB群落的聚类分析
    6.9 AOB群落内物种分布均匀性分析
    6.10 小结
7 长期稳定运行及功能微生物研究
    7.1 材料和方法
        7.1.1 实验装置及运行方式
        7.1.2 分子生物学分析
    7.2 一级SBR运行情况
        7.2.1 污染物去除效果
        7.2.2 周期内指标变化
        7.2.3 活性污泥磷形态转化
    7.3 PAO多样性分析
        7.3.1 克隆文库评价
        7.3.2 基于OTU的多样性分析
        7.3.3 基于系统发育的多样性分析
    7.4 二级SBR运行情况
        7.4.1 污染物去除效果
        7.4.2 周期内指标变化
    7.5 AOB多样性分析
        7.5.1 克隆文库评价
        7.5.2 基于OTU的多样性分析
        7.5.3 基于系统发育的多样性分析
        7.5.4 AOB群落结构与硝化功能关系
    7.6 AOB群落与运行参数相关性分析
    7.7 小结
8 结论与建议
    8.1 结论
    8.2 创新点
    8.3 建议
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集

(10)低溶解氧SBR运行性能及优化控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 水污染现状
        1.1.2 污水处理过程节能减排的意义
    1.2 国内外污水生物脱氮除磷的研究进展
        1.2.1 国内外生物脱氮的研究进展
        1.2.2 国内外生物除磷的研究进展
    1.3 DO、ORP和pH在线传感器在污水生物处理中的研究现状
        1.3.1 DO在污水生物处理中的应用
        1.3.2 ORP在污水生物处理中的应用
        1.3.3 pH在污水生物处理中的应用
    1.4 污泥膨胀的研究现状
        1.4.1 活性污泥膨胀的概念
        1.4.2 活性污泥膨胀的原因
    1.5 课题的研究意义及内容
        1.5.1 课题来源
        1.5.2 课题研究目的和意义
        1.5.3 课题的研究内容
2 实验材料与方法
    2.1 实验水质及分析方法
    2.2 实验装置和研究方法
        2.2.1 实验装置
        2.2.2 实验检测项目和分析方法
        2.2.3 污泥活性及硝化活性测定
3 低DO条件的启动维持与影响因素的研究
    3.1 低DO条件的启动与维持
        3.1.1 低DO条件启动过程有机物的去除
        3.1.2 低DO条件启动过程SVI值变化情况
        3.1.3 低DO条件启动前后反应器内的生物相
        3.1.4 低DO条件出水SS
    3.2 低DO条件下不同运行方式对处理效果的影响
        3.2.1 缺氧/好氧(A/O)运行方式
        3.2.2 好氧/缺氧(O/A)运行方式
    3.3 低DO条件活性污泥有机负荷(F/M)对处理效果的影响
        3.3.1 低DO低F/M条件下的去除效果
        3.3.2 低DO正常F/M条件下的去除效果
        3.3.3 低DO高F/M条件下的去除效果
    3.4 温度变化对系统处理效果的影响
        3.4.1 温度变化对脱氮效果的影响
        3.4.2 温度变化对除磷效果的影响
        3.4.3 温度变化对COD去除效果的影响
        3.4.4 温度变化对SVI值影响
    3.5 本章小结
4 低DO条件下同步硝化反硝化与短程硝化的实现
    4.1 低DO条件下同步硝化反硝化的实现
        4.1.1 低DO条件下SND
        4.1.2 SND与DO的关系
        4.1.3 SND与污泥粒径的关系
    4.2 低DO条件下短程硝化反硝化的实现
        4.2.1 DO对AOB和NOB的选择原理
        4.2.2 短程硝化反硝化的启动
        4.2.3 短程硝化反硝化的稳定运行
    4.3 本章小结
5 低DO条件下实时控制与节能理论的研究
    5.1 低DO条件下的实时控制
        5.1.1 pH值变化对于实时控制的影响
        5.1.2 DO变化对于实时控制的影响
        5.1.3 ORP变化对于实时控制的影响
    5.2 低DO条件下节能理论的研究
        5.2.1 节能效果的理论计算
        5.2.2 SBR工艺鼓风机变频控制
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢

四、生物脱氮的新型在线传感器及其应用(论文参考文献)

  • [1]污水处理过程智能检测与优化控制的研究[D]. 李霏. 北京工业大学, 2020
  • [2]多级AO工艺的效能优化及其模拟仿真系统的构建与应用[D]. 吕志超. 太原理工大学, 2020(07)
  • [3]生物膜法强化型五箱一体化工艺脱氮除磷与实时控制研究[D]. 许坤. 东南大学, 2019(05)
  • [4]五箱一体化活性污泥工艺优化与实时控制研究[D]. 陈思远. 东南大学, 2018(05)
  • [5]基于动态RBF神经网络的出水氨氮软测量研究[D]. 安茹. 北京工业大学, 2017(06)
  • [6]苯酚电氧化过程氧化还原电位的变化特征[D]. 温丹妮. 浙江工业大学, 2017(04)
  • [7]生活污水处理过程影响因素分析及调控策略探究[D]. 王天龙. 哈尔滨工业大学, 2016(02)
  • [8]生物倍增工艺处理低碳氮比城市污水脱氮效能的研究[D]. 周成金. 哈尔滨工业大学, 2016(02)
  • [9]模拟光伏曝气SBR处理农村生活污水的研究[D]. 马方曙. 北京科技大学, 2015(09)
  • [10]低溶解氧SBR运行性能及优化控制研究[D]. 侯兆超. 东北林业大学, 2011(10)

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一种新型生物脱氮在线传感器及其应用
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