[发明专利]一种I-MOEAD算法的污水处理过程优化控制方法

说明书

本发明公开了一种I‑MOEAD算法的污水处理过程优化控制方法，包括：利用最小二乘支持向量机对第五分区溶解氧浓度Ssubgt;O5/subgt;、第二分区硝态氮浓度Ssubgt;NO2/subgt;与出水总能耗OCI、出水水质EQI建立多目标优化模型；基于多邻域策略优化所述多目标优化模型，通优化后的多目标优化模型对第五分区溶解氧浓度Ssubgt;O5/subgt;、第二分区硝态氮浓度Ssubgt;NO2/subgt;的设定值进行寻优，达到出水总能耗OCI和出水水质EQI之间的最佳平衡；通过PID控制器对第五分区溶解氧浓度Ssubgt;O5/subgt;、第二分区硝态氮浓度Ssubgt;NO2/subgt;的最优值进行实时跟踪控制；本发明针对传统MOEA/D算法进行改进，并将其应用于污水处理过程对Ssubgt;O5/subgt;和Ssubgt;NO2/subgt;进行寻优，提升了出水水质和降低了能耗。

技术领域

本发明涉及污水处理过程优化控制的技术领域，尤其涉及一种I-MOEAD算法的污水处理过程优化控制方法。

背景技术

近几年，国家对污水出水水质的要求把控越来越严并且出台一系列节能政策，使得各污水处理厂在追求降低能耗保证水质的同时其运行成本也在不断增加。因此，保证各项出水参数达标的前提下，如何有效降低污水处理过程中的成本消耗，对污水处理过程实现优化控制成为一个亟待解决的问题。从生化反应机理来看，曝气量(K_Lai)影响着好氧区的溶解氧浓度(S_O)，而厌氧区的硝态氮浓度(S_NO)由内回流量(Q_a)决定，因此S_O对S_NO的影响较大，同时，厌氧区的硝态氮又会流向好氧区，导致整个污水处理过程中出现各变量之间强耦合现象。其中能耗和出水水质两个指标具有强烈的制约特性，因为S_O和S_NO是决定出水水质的两个关键因素，可以通过鼓风机和回流泵分别对两者进行调节，但其运行会产生大量能耗。所以，能耗和出水水质的优化问题最终是一个多目标优化问题。因此，以能耗和出水水质作为优化目标建立多目标优化模型，对S_O和S_NO的设定值进行寻优能够在保证出水水质达标的情况下有效的降低能耗。

由于单目标优化控制很难做到同时兼顾能耗和出水水质这两个指标，一般会侧重于考虑能耗指标，从而导致出水水质提升较少。而多目标优化控制则能够在优化一个指标的同时兼顾另一个指标，在对S_O和S_NO设定值寻优的过程中，会综合考虑降低能耗和提升出水水质，达到同时优化的目的。因此，过去十年里，在污水处理过程优化控制领域中，多目标优化控制渐渐成为研究的主流。多目标进化算法的收敛性和分布性是评估算法优劣的关键因素，目前还有一些算法的收敛性和分布性稍有不足，虽然多目标优化控制方法能够同时优化能耗和出水水质，但是算法的优劣直接决定优化的程度。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

作为本发明所述的I-MOEAD算法的污水处理过程优化控制方法的一种优选方案，其中：利用最小二乘支持向量机对第五分区溶解氧浓度S_O5、第二分区硝态氮浓度S_NO2与出水总能耗OCI、出水水质EQI建立多目标优化模型；基于多邻域策略优化所述多目标优化模型，通优化后的多目标优化模型对第五分区溶解氧浓度S_O5、第二分区硝态氮浓度S_NO2的设定值进行寻优，达到出水总能耗OCI和出水水质EQI之间的最佳平衡；通过PID控制器对第五分区溶解氧浓度S_O5、第二分区硝态氮浓度S_NO2的最优值进行实时跟踪控制。