农业灌溉再生水处理过程溶解氧控制研究.pdfVIP

2014年第2期 工业仪表与自动化装置 ·3· 农业灌溉再生水处理过程溶解氧控制研究 杜先君 (兰州理工大学 电气工程与信息工程学院，兰州 730050) 摘要：为了使污水处理后的再生水可以安全的应用于农业灌溉，采用模型预测控制的方法对活 性污泥法污水生物处理过程中的溶解氧进行有效控制。一般认为，溶解氧浓度在2 mg／L等级下， 活性污泥过程去除有机污染物的效果最佳。通过 Benchmark数据仿真验证，模型预测控制方法在 响应速度、减小超调等性能上都要优于传统的 PI控制方法，为保证再生水质指标达到灌溉标准有 着现实指导意义。 关键词：再生水；溶解氧；模型预测控制；农业灌溉 中图分类号：$273．5 文献标志码：A 文章编号：1000—0682(2014)02—0003—04 Dissolved oxygen control of reclaimed water for agricultural irrigation DU Xianjun (Colege ofElectrical and Information Engineering，Lanzhou University ofTechnology，Lanzhou 730050，China) Abstract：In order to reclaimed water after sewage treatment can be safely used in agricultural irriga— tion，using model predictive control method for the effective control of dissolved oxygen activated sludge in biological wastewater treatment process．Generally，the concentration of dissolved oxygen at 2 mg／L levels of activated sludge process，the removal of organic pollutants is best．Through the Benchmark data simulation，the model predictive control method in response speed and reducing overshoot performance is better than the traditional PI control method，in order to ensure the water quality indicators have reached the standard of recycling irrigation has realistic guiding significance． Key words：reclaimed water；dissolved oxygen；model predictive control；agricuhural irrigation 0 引言 再生水也称为中水，由城市污水经过处理后得 到的一种水源，可以作为农业灌溉、城市绿化，公园、 旅游场景等的源水。在农业灌溉应用方面，以色 列⋯、美国、德国等国家都有着成熟的应用，其中以 色列在污水再生利用方面，始终处于世界领先地位， 全国46％的再生水直接用于灌溉，30％回灌地下和 排入河道供间接回用 -31。 1 985年，农业部环境保护科研监测所在甘肃永 登县和四川彭州市建立污水回灌示范区。我国“十 一 五”科技规划中，设立再生水农业利用课题，许多 收稿日期：2013—08—09 基金项目：国家自然科学基金项 目61263008)；甘肃 省自然科学基金项目(1212R,[YA031) 作者简介：杜先君(1979)。浙江省富阳市人 ，博士，讲师，主要从 事复杂系统建模与控制方面的研究。 城市也开展了再生水应用的研究，并在兰州等多地 建立了城市污水再生回灌农业安全控制实验室和试 点示范基地。国务院“十二五”规划纲要中明确指 出：到 2015年，全国城市再生水利用率要达到 20％ 以上。而许多发达国家再生水利用率都在 70％以 上，显然，我国再生水投资空间十分广阔_4 J。 合理的使用城市再生水，是缓解水资源紧缺和 减少污水再次污染的有效途径_5 J。目前城市污水 90％以上都是采用活性污泥法进行处理，因此对传 统的活性污泥过程控制进行研究，有着重要的现实 意义。 溶解氧(Dissolved Oxygen，DO)的浓度控制，对 活性污泥过程的处理效果起着重要作用。由于污水 处理过程的强耦合、