关于污水处理中精确曝气控制的研究进展

【摘要】本文从模糊控制、神经网络控制器等角度出发，深入研究精确曝气控制在污水处理中的实际应用，以此来保证污水处理的质量和效率可以得到有效提升。

【关键词】污水处理;精确曝气;曝气控制;研究进展

随着经济的快速发展，人们日常生活质量和水平的不断提升，对生态环境提出的要求越来越高。但是近年来与我国污水处理现状进行结合分析时，发现我国目前在污水厂的自动化治理方面，整体质量、效率普遍比较低。在对污水进行治理时，需要投入的成本普遍比较高，为了从根本上实现对该问题的妥善处理，污水厂内部现有的处理系统以及系统对应的自动化处理水平受到了社会各界的广泛关注。要想达到良好的处理效果，就必须要保证污水厂自身自动化水平的有效提升，同时还要在实践中构建和落实符合要求的精确性控制模型，实现对整个过程的有效控制。

1、模糊控制在污水处理中的精确应用

近年来随着节能环保理念的不断深入，對我国城市内部污水处理提出的要求普遍比较高。模糊控制器在实际应用时，就是污水处理中比较常见的一种处理方式，其中主要包括模糊化、知识库等各方面的影响因素，是一种带有闭环控制结构的方式，同时还可以实现与数字化结构以及控制方法的有效结合。在这一基础上，可以通过对计算机等诸多设备的合理应用，对人类的思维思考模式进行适当的模拟，同时还可以对复杂系统进行有针对性的控制，是一种具有智能性特征的控制方法。如图1所示。

图1 模糊控制器的基本结构流程示意图

模糊控制在污水处理中的应用，主要是将模糊理论以及对应的逻辑和控制理论等作为基础，与诸多收集到的实时辅助变量信息、数据等进行有效结合。与此同时，更为重要的一点就是要结合实际情况，对实践经验进行不断总结，这样才能够在遵循模糊规则的基础上，实现建模的根本目的。模糊控制系统在构建以及具体应用时，通常情况下都是将规则作为其中的主要依据，通过对模糊逻辑推理等相关手段以及措施的合理应用，事先与各种不同类型模糊信息相互之间的有效融合。在这种形势下，可以通过对语言变量的合理应用，以此来代表工作人员在实际操作中的经验，也就是在实践中以计算机为基础，展开对人脑的模糊推理，这样可以实现对污水处理的精确控制。

模糊控制一直以来都是整个领域中的研究重点，其自身具有非常明显的优越性特征，在诸多领域中都可以实现合理的应用，对系统的机理也可以给予一定的了解，同时其自身蕴含的数据量异常庞杂，系统自身具有非常强的复杂性、模糊性等诸多问题。由此可以看出，模糊控制本身就是一种相对比较理想化的控制系统。如果在实践中被控制对象对应的数学模型很难在实践中得到有效的构建，或者是整个构建过程无法控制精确性，那么可以对其展开精确控制[1]。在实践中，与污水处理系统自身的诸多特质相符和，比如时滞性、非线性等。由于在实践中，对污水处理效果会产生影响的因素主要是由于控制程度，控制器的性能将会直接影响到整个控制程度，控制器在整个设计中，其自身的重要参数会受到现有专家理论知识、现场工作人员的实际操作经验等这些要素的影响。整个过程中存在的主观性因素相对比较明显，对控制器的最终使用效果也会产生相对比较大的影响。

2、神经网络控制器在污水处理中的精确应用

神经网络主要是指由于各种具有适应性特征的简单但相互组合而成的一种广泛性网络，同时网络之间可以实现有效的互联。其自身在组织方面具有非常科贸的能力，对生物神经系统可以起到良好的模拟效果，对真实世界当中所反馈出来的反应具有一定保证。神经网络模型在实际应用时，其自身会涉及到很多方面的内容，比如比较常见的就是神经网络、Hopfield神经网络等，这些神经网络在应用时，非线性过程可以被应用在污水处理中。

神经网络控制在当前的污水处理中得到了广泛应用，同时也经过大量的实践研究结果看出，其自身是一种非常有效的使用方法。其自身具有动态化特征的结构神经网络在实际应用时，可以实现对溶解浓度的有效控制。与当前的仿真结果进行结合分析时，发现DO的整个浓度控制效果普遍比较良好，但是其自身的目标是想要实现单变量的控制。通过人工神经网络控制在污水处理中的合理应用，可以将COD、BOD等各种不同类型的参数进行合理的设置，将这些参数设置为输入，DO则为其中的主要节点[2]。在这一基础上，可以将仿真预测值以及实际值之间进行对比分析，与实际结果进行结合后，明确得出人工神经网络控制对曝气的控制效果有非常明显的提升。尤其是将现有污水厂的数据信息作为基础，对其展开更加深入分析时，不难看出污泥的膨胀现象在实践中通常可以直接利用人工神经系统来实现模拟，整个模拟的准确性与其他传统预测方式相比，要更高一些。人工神经网络主要是对人类的大脑进行模仿，属于数学模型的一种。在应用时，可以对已经收集到的各种不同类型的辅助变量进行有效的整合，实现对各种不同类型数据实时有效的搜集和应用。与最终的学习结果进行结合后可以实现待估变量与辅助变量相互之间的有效结合，是实现精确控制必不可少的重要工具之一。

结语：

精确曝气控制在提出以及具体落实中，必须要有高质量的运营以及维护管理方法才能够落实。尤其是在当前科学技术不断进步和快速发展的形势下，对模糊控制以及神经网络控等进行合理的应用，有利于实现对污水的妥善处理，为生态环境保护质量提升提供保证的同时，可以为人们营造良好的生活氛围。

参考文献：

[1]王绍斌.基于Matlab的曝气量模糊控制器设计研究[J].上海环境科学，2019，38（05）：214-217+230.

[2]陈从平，何枝蔚，邓扬，徐道猛，李游.射流曝气机内部流动三维数值模拟与关键结构参数分析[J].机械，2020，47（02）：1-6.

作者简介：

文杰宇（1986.06-），男，汉族，研究生，湖南长沙人，中级环境保护工程师，主要工作内容：环境保护、水质净化、污水处理、运营管理。