污水处理过程的多目标优化

第51卷第3期2017年3月西安交通大学学报JOURNALOFXI’ANJIAOTONGUNIVERSITYVo1．51NO．3Mar．2017DOI：10．7652／xjtuxb201703022污水处理过程的多目标优化罗健旭，彭培培，徐颖，余昭旭(华东理工大学化工过程先进控制和优化技术教育部重点实验室，200237，上海)摘要：为了在保证污水处理厂出水质量达标、控制日常运营成本的同时尽量减少温室气体(GHG)的排放，将温室气体的排放纳入了污水处理的性能评价范畴，并与出水质量(EQI)、操作成本指数(OCI)等传统性能评价指标构成了污水处理过程的多目标优化问题。为研究此性能指标的多目标优化问题，构建了简化的污水处理仿真平台BSM2-e，此平台包括初沉池、活性污泥反应器、二次澄清池和浓缩单元。针对多目标优化问题的求解，采用多目标进化算法NSGA—II对该算法的精英选择策略做了改进，算法在拥挤距离选择的基础上增加了筛选步骤，以改善算法的分布性，将该算法应用于BSM2一e多目标优化问题，取得了较好的仿真结果。优化结果表明，GHG排放指标与EQI有冲突，提高出水质量可增加温室气体的排放，而GHG排放指标与OCI无冲突，在不增加操作成本的情况下可有效降低温室气体的排放。关键词：多目标优化；温室气体；污水处理过程；NSGA—II中图分类号：X703；TP273文献标志码：A文章编号：0253—987X(2017)03—0129—07Multi-ObjectiveOptimizationofWastewaterTreatmentPlantLUOJianxu。PENGPeipei，XUYing，YUZhaoxu(KeyLaboratoryofAdvancedControlandOptimizationforChemicalProcesses，MinistryofEducation，EastChinaUniversityofScienceandTechnology，Shanghai200237，China)Abstract：Inordertoreducetheemissionofgreenhousegases(GHG)inawastewatertreatmentprocess(WWTP)whileguaranteeingtheeffluentqualityindex(EQI)andmaintainingtheoDeratingcostindex(OCI)，thisstudytakesGHGsasanevaluationindictorforWWTP．Combinedwithothertwotraditionalevaluationindexes，0CIandEQI，amulti—objectiveoptimizationproblemisformulated．Tostudythethree-objectiveoptimizationproblem，asimpliftedwastewatertreatmentsimulationplatformBSM2一ewasbuilt．BSM2一eincludesaDrimaryclarifier，fiveactivatedsludgereactors，asecondaryclarifierandadewateringunit．Toso1vethemuiti—objectiveoptimizationproblem，animprovednon—dominatedsortinggeneticalgorithmwasproposed，makingthescreenofpopulationsbasedoncrowdingdistancemoreaccurate．Theimprovedalgorithmwasusedtosolvethemulti-objectiveoptimizationproblemofWWTP，andsatisfiedsimulationresultswereobtained．OptimizationresultsshowedthatGHGsandEQIareconflictingobjectives，whileGHGsandOCIarenot．ThismeansthatGHGscannotbereducedwithoutlossineffluentquality，butitmaybereducedwithoutincreaseinOCI．Keywords：multi—objectiveoptimization；greenhousegas；wastewatertreatmentprocess；NSGA-II收稿日期：2016-08—29。(61304071)。作者简介：罗健旭(1972一)，女