CASS污水处理曝气控制系统中模糊控制的设计与仿真

2018年12月25日第2卷第12期现代信息科技ModernInformationTechnologyDec.2018Vol.2No.121532018.12CASS污水处理曝气控制系统中模糊控制的设计与仿真张怀宇1，杨森滔2（1.宜宾职业技术学院，四川宜宾644003；2.宜宾市环境监测中心站，四川宜宾644000）摘要：本文根据宜宾市某污水处理厂实际工艺需求，在基于CASS工艺的污水处理曝气过程当中，就溶解氧的改变对污水处理产生的影响，指出可将模糊控制技术应用在溶解氧浓度控制的方法。通过MATLAB仿真表明具有良好的控制效果，从而保证污水处理的有效性。关键词：CASS工艺；模糊控制；MATLAB中图分类号：TP273；X703文献标识码：A文章编号：2096-4706（2018）12-0153-04DesignandSimulationofFuzzyControlinCASSSewageTreatmentAerationControlSystemZHANGHuaiyu1，YANGSentao2（1.YibinVocationalandTechnicalCollege，Yibin644003，China；2.YibinEnvironmentalMonitoringCenter，Yibin644000，China）Abstract：Inthispaper，accordingtotheactualprocessrequirementofasewagetreatmentplantinYibinCity，intheprocessofsewagetreatmentandaerationbasedonCASSprocess，theinfluenceofdissolvedoxygenonsewagetreatmentispointedout，andthemethodofapplyingfuzzycontroltechnologytodissolvedoxygenconcentrationcontrolispointedout.SimulationbyMATLABshowsthatithasgoodcontroleffect，thusensuringtheeffectivenessofsewagetreatment.Keywords：CASSprocess；fussycontrol；MATLAB收稿日期：2018-09-280引言宜宾市某个基于CASS工艺的污水处理厂曝气过程中，原本为人工设定鼓风机频率，根据目前工艺需求，就溶解氧（DO）的变化对污水处理过程产生的影响，提出将模糊控制（FuzzyControl）应用于溶解氧浓度的智能控制。通过溶解氧浓度变化控制变频器给定频率，实时调整鼓风机风量，使曝气池中溶解氧浓度维持在适当水平，从而保证污水处理的有效性，达到节约污水处理成本，提高污水处理效率的目的。1CASS池曝气模糊控制方案确定曝气池内影响溶解氧的因素较多，如鼓风量、进水水质、温度等，同时污水处理过程中溶解氧的改变非常缓慢，目前没有较精确的生化过程模型，常规控制不容易取得较好的效果。因此，采用模糊控制可以更好地实现CASS池中溶解氧的控制。本课题建立的控制系统模型，将CASS池内污泥混合液中溶解氧（DO）浓度作为被控变量，鼓风机曝气量为操纵变量。集合系统特点，可选用简单易分析的二维模糊控制系统，其控制过程框图如图1所示。本课题将原本控制系统中人为控制鼓风机频率改进为变频器控制鼓风机频率，将DO仪检测得到的溶解氧值与设定的期望值间的偏差e以及偏差的变化ec作为该模糊控制器的输入。实际运行中由上位机或触摸屏设定溶解氧值，再由溶解氧在线测试仪实时检测CASS生化池中溶解氧的浓度，通过溶解氧浓度变化控制变频器给定频率，实时调整鼓风机风量，使曝气池溶解氧浓度维持在适当水平，从而保证污水处理的有效性，提高污水处理效率。溶解氧给定DO变频器偏差E鼓风机UO2DOf偏差变化EC曝气池溶解氧模糊控制溶解氧测试仪-图1溶解氧（DO）浓度的模糊控制系统方框图2CASS池曝气数学模型的建立污水处理曝气过程是比较复杂的动态系统，建立精确数学模型比较困难，因而在建立仿真模型时可做一定假设。假设1：在一个周期内，认为CASS池中的生物量近似不变；假设2：在一个周期开始前，忽略不计生化池中前一周期的出水浓度与原水浓度之比；假设3：既定的废水，反应速率为常数；由CASS池内溶解氧（DO）浓度平衡关系：现代信息科技12月.indd1532018/11/2618:24:32第12期现代信息科技1542018.12DO变化率=DO输入率-DO输出率-DO消耗率可得：（1）式中：V——CASS池容积；Q——进入CASS池的空气流量；C——CASS池中DO浓度；C0——鼓入空气中