[发明专利]一种基于自适应回归核函数的污水处理过程能耗预测方法

说明书

技术领域

本发明基于污水处理过程生化反应特性，利用一种自适应回归核函数方 法设计了污水处理过程能耗EC预测方法，实现了污水处理过程能耗EC的实 时测量；污水处理过程能耗EC是表征污水处理能量消耗程度的重要参量，污 水处理过程能耗EC与过程变量的关系是实现污水处理过程优化控制的基础 环节，对污水处理的节能降耗和稳定安全运行有着重要影响，是先进制造技 术领域的重要分支，既属于控制领域，又属于水处理领域。

背景技术

城市污水处理过程，不但要保证污水处理系统的可靠性和稳定性，使得 出水水质符合国家排放标准，同时还要尽量降低运行成本。然而，污水处理 过程中由于能耗EC影响因素繁多，且各影响因素之间关系复杂，难以建立精 确的、可实时调整的污水处理过程能耗EC模型。基于自适应回归核函数的污 水处理过程能耗EC预测方法有利于提高城市污水处理效率、加强城市污水处 理厂精细化管理、降低污水处理厂运行成本，缓解我国当前水污染处理不达 标和污水处理能耗较高的现状，不但具有较好的经济效益，而且具有显著的 环境和社会效益。因此，本发明的研究成果具有广阔的应用前景。

城市污水再生利用是实现水资源良性循环的重要举措，世界各国都大力 实施污水处理以应对水资源危机。目前我国城市污水处理厂的吨水耗电量约 为0.25千瓦时(对应GB18918二级排放标准)，约为发达国家吨水耗电量的 2倍，运行管理人员数量又是其若干倍，造成了污水处理运行成本过高。致使 很多污水处理厂“建得起，养不起”，寻求污水处理过程能耗EC与过程变量 的关系，降低污水处理能耗EC是当前城市污水处理运行急需解决的问题。因 此，建立污水处理过程能耗EC与过程变量的关系，实现污水处理过程能耗 EC的实时测量，是保证污水处理厂节能降耗的必要环节；目前污水处理过程 能耗EC模型表达式参数固定，不适用于时变的非线性污水处理过程。而且由 于污水处理过程中负荷波动大，污水处理过程经常工作在非平稳状态，现有 的污水处理过程能耗EC机理模型误差较大，精度较低，很难满足实际污水处 理厂实时优化控制的需求，必须寻求新的污水处理过程能耗EC预测方法；因 此，研究基于自适应回归核函数的污水处理过程能耗EC预测方法，获得污水 处理过程能耗EC与过程变量的关系，为污水处理过程能耗EC的实时测量提 供一种可行方法。

本发明设计了一种基于自适应回归核函数的污水处理过程能耗EC预测 方法，该方法通过自适应回归核函数方法建立污水处理过程能耗EC模型，同 时结合梯度下降优化算法自适应调整模型参数，提高模型精度，获得了污水 处理过程能耗EC的预测值。

发明内容

本发明获得了一种基于自适应回归核函数的污水处理过程能耗预测方 法，根据动力学特性获得模型的相关变量，利用自适应回归核函数建立污水 处理过程能耗EC与过程变量之间的关系，同时结合梯度下降优化算法提高模 型精度，获得污水处理过程能耗EC预测值；

本发明采用了如下的技术方案及实现步骤：

1.一种基于自适应回归核函数的污水处理过程能耗预测方法，其特征在 于通过污水处理过程动力学分析获取输入输出变量，利用自适应回归核函数 建立污水处理能耗EC模型，实现污水处理能耗EC的预测，包括以下步骤：

(1)确定能耗EC模型的输入与输出变量：污水处理过程中能耗EC主要 由曝气能耗AE和泵送能耗PE组成，能耗EC主要受氧传递系数K_La，内回 流Q_a和外回流Q_r的影响，氧传递系数K_La主要作用是控制溶解氧浓度S_O，内 回流Q_a主要作用是控制硝态氮浓度S_NO和氨氮浓度S_NH，外回流Q_r主要作用 是控制混合悬浮物固体浓度MLSS；根据动力学特性分析，选取与能耗EC相 关的内部变量为能耗EC模型的输入：硝态氮浓度S_NO，溶解氧浓度S_O，氨氮 浓度S_NH，混合悬浮物固体浓度MLSS；能耗EC模型的输出为能耗EC值；

(2)设计用于污水处理能耗EC的自适应回归核函数模型，将输入与输出 变量之间的关系通过自适应回归核函数表达，该自适应回归模型的计算功能 是：

y(t)＝W(t)·K(t)(1)