關于污水處理中精確曝氣控制的研究進展

【摘要】本文從模糊控制、神經網絡控制器等角度出發，深入研究精確曝氣控制在污水處理中的實際應用，以此來保證污水處理的質量和效率可以得到有效提升。

【關鍵詞】污水處理;精確曝氣;曝氣控制;研究進展

隨著經濟的快速發展，人們日常生活質量和水平的不斷提升，對生態環境提出的要求越來越高。但是近年來與我國污水處理現狀進行結合分析時，發現我國目前在污水廠的自動化治理方面，整體質量、效率普遍比較低。在對污水進行治理時，需要投入的成本普遍比較高，為了從根本上實現對該問題的妥善處理，污水廠內部現有的處理系統以及系統對應的自動化處理水平受到了社會各界的廣泛關注。要想達到良好的處理效果，就必須要保證污水廠自身自動化水平的有效提升，同時還要在實踐中構建和落實符合要求的精確性控制模型，實現對整個過程的有效控制。

1、模糊控制在污水處理中的精確應用

近年來隨著節能環保理念的不斷深入，對我國城市內部污水處理提出的要求普遍比較高。模糊控制器在實際應用時，就是污水處理中比較常見的一種處理方式，其中主要包括模糊化、知識庫等各方面的影響因素，是一種帶有閉環控制結構的方式，同時還可以實現與數字化結構以及控制方法的有效結合。在這一基礎上，可以通過對計算機等諸多設備的合理應用，對人類的思維思考模式進行適當的模擬，同時還可以對復雜系統進行有針對性的控制，是一種具有智能性特征的控制方法。如圖1所示。

圖1 模糊控制器的基本結構流程示意圖

模糊控制在污水處理中的應用，主要是將模糊理論以及對應的邏輯和控制理論等作為基礎，與諸多收集到的實時輔助變量信息、數據等進行有效結合。與此同時，更為重要的一點就是要結合實際情況，對實踐經驗進行不斷總結，這樣才能夠在遵循模糊規則的基礎上，實現建模的根本目的。模糊控制系統在構建以及具體應用時，通常情況下都是將規則作為其中的主要依據，通過對模糊邏輯推理等相關手段以及措施的合理應用，事先與各種不同類型模糊信息相互之間的有效融合。在這種形勢下，可以通過對語言變量的合理應用，以此來代表工作人員在實際操作中的經驗，也就是在實踐中以計算機為基礎，展開對人腦的模糊推理，這樣可以實現對污水處理的精確控制。

模糊控制一直以來都是整個領域中的研究重點，其自身具有非常明顯的優越性特征，在諸多領域中都可以實現合理的應用，對系統的機理也可以給予一定的了解，同時其自身蘊含的數據量異常龐雜，系統自身具有非常強的復雜性、模糊性等諸多問題。由此可以看出，模糊控制本身就是一種相對比較理想化的控制系統。如果在實踐中被控制對象對應的數學模型很難在實踐中得到有效的構建，或者是整個構建過程無法控制精確性，那么可以對其展開精確控制[1]。在實踐中，與污水處理系統自身的諸多特質相符和，比如時滯性、非線性等。由于在實踐中，對污水處理效果會產生影響的因素主要是由于控制程度，控制器的性能將會直接影響到整個控制程度，控制器在整個設計中，其自身的重要參數會受到現有專家理論知識、現場工作人員的實際操作經驗等這些要素的影響。整個過程中存在的主觀性因素相對比較明顯，對控制器的最終使用效果也會產生相對比較大的影響。

2、神經網絡控制器在污水處理中的精確應用

神經網絡主要是指由于各種具有適應性特征的簡單但相互組合而成的一種廣泛性網絡，同時網絡之間可以實現有效的互聯。其自身在組織方面具有非?？瀑Q的能力，對生物神經系統可以起到良好的模擬效果，對真實世界當中所反饋出來的反應具有一定保證。神經網絡模型在實際應用時，其自身會涉及到很多方面的內容，比如比較常見的就是神經網絡、Hopfield神經網絡等，這些神經網絡在應用時，非線性過程可以被應用在污水處理中。

神經網絡控制在當前的污水處理中得到了廣泛應用，同時也經過大量的實踐研究結果看出，其自身是一種非常有效的使用方法。其自身具有動態化特征的結構神經網絡在實際應用時，可以實現對溶解濃度的有效控制。與當前的仿真結果進行結合分析時，發現DO的整個濃度控制效果普遍比較良好，但是其自身的目標是想要實現單變量的控制。通過人工神經網絡控制在污水處理中的合理應用，可以將COD、BOD等各種不同類型的參數進行合理的設置，將這些參數設置為輸入，DO則為其中的主要節點[2]。在這一基礎上，可以將仿真預測值以及實際值之間進行對比分析，與實際結果進行結合后，明確得出人工神經網絡控制對曝氣的控制效果有非常明顯的提升。尤其是將現有污水廠的數據信息作為基礎，對其展開更加深入分析時，不難看出污泥的膨脹現象在實踐中通?？梢灾苯永萌斯ど窠浵到y來實現模擬，整個模擬的準確性與其他傳統預測方式相比，要更高一些。人工神經網絡主要是對人類的大腦進行模仿，屬于數學模型的一種。在應用時，可以對已經收集到的各種不同類型的輔助變量進行有效的整合，實現對各種不同類型數據實時有效的搜集和應用。與最終的學習結果進行結合后可以實現待估變量與輔助變量相互之間的有效結合，是實現精確控制必不可少的重要工具之一。

結語：

精確曝氣控制在提出以及具體落實中，必須要有高質量的運營以及維護管理方法才能夠落實。尤其是在當前科學技術不斷進步和快速發展的形勢下，對模糊控制以及神經網絡控等進行合理的應用，有利于實現對污水的妥善處理，為生態環境保護質量提升提供保證的同時，可以為人們營造良好的生活氛圍。

參考文獻：

[1]王紹斌.基于Matlab的曝氣量模糊控制器設計研究[J].上海環境科學，2019，38（05）：214-217+230.

[2]陳從平，何枝蔚，鄧揚，徐道猛，李游.射流曝氣機內部流動三維數值模擬與關鍵結構參數分析[J].機械，2020，47（02）：1-6.

作者簡介：

文杰宇（1986.06-），男，漢族，研究生，湖南長沙人，中級環境保護工程師，主要工作內容：環境保護、水質凈化、污水處理、運營管理。