水處理單元過程最優(yōu)化設(shè)計(jì)

水處理單元過程最優(yōu)化設(shè)計(jì)是用最優(yōu)化的原理和方法設(shè)計(jì)出效率最高、費(fèi)用最小、能源消耗最小的水處理單元過程。包括確定單元過程的操作方式、運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備基本尺寸等。通過單元過程的最優(yōu)化研究可以了解過程本身的特性和影響音色并為大處理系統(tǒng)提供優(yōu)化設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本方法是選擇并確定目標(biāo)函數(shù)，建立過程性數(shù)學(xué)模型，確定設(shè)計(jì)變量的約束，求解最優(yōu)方案。國內(nèi)外對某些水處理單元過程的優(yōu)化設(shè)計(jì)已進(jìn)行了和正在進(jìn)行深入的研究。2100433B

用最優(yōu)化的原理和方法設(shè)計(jì)出效率最高、費(fèi)用最小、能源消耗最少的廢水處理單元過程。廢水處理單元過程設(shè)計(jì)包括確定某一單元過程的操作方式、運(yùn)行參數(shù)和有關(guān)設(shè)備的基本尺寸等。在對較復(fù)雜的大型污水處理廠運(yùn)用“分解-協(xié)調(diào)”方法進(jìn)行最優(yōu)化設(shè)計(jì)時,單元過程就是處理廠這個大系統(tǒng)中的子系統(tǒng)。通過單元過程的最優(yōu)化研究可以了解單元過程本身的特性和影響因素，并有助于大系統(tǒng)的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。

最優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本方法是：選擇并確定目標(biāo)和過程特性的數(shù)學(xué)模型，確定設(shè)計(jì)變量的可調(diào)范圍，運(yùn)用一定的方法求解最優(yōu)方案。

要建立定量描述某一單元過程主要特性的數(shù)學(xué)模型，首先要研究建立為確定單元過程內(nèi)部定性關(guān)系的結(jié)構(gòu)模型，然后再研究建立定量表達(dá)各狀態(tài)變量和設(shè)計(jì)變量之間相互關(guān)系的定量模型。定量模型一般包括兩個內(nèi)容:污水的流動狀態(tài)模型和污染物反應(yīng)變化的反應(yīng)速率模型。這兩種模型可以通過理論分析、經(jīng)驗(yàn)歸納和實(shí)驗(yàn)分析相結(jié)合的方法建立。把它們同目標(biāo)函數(shù)和費(fèi)用函數(shù)結(jié)合起來,就可以推導(dǎo)建立起單元過程最優(yōu)化的數(shù)學(xué)關(guān)系式。再采用適當(dāng)?shù)淖顑?yōu)化方法來確定設(shè)計(jì)變量的最優(yōu)解，從而作出單元過程設(shè)計(jì)。具有代表性的單元過程最優(yōu)化研究實(shí)例如下。2100433B

用最優(yōu)化的原理和方法設(shè)計(jì)出效率最高、費(fèi)用最小、能源消耗最少的廢水處理系統(tǒng)。它是系統(tǒng)工程在解決環(huán)境問題方面的一種應(yīng)用。

以常用的完全混合活性污泥法廢水處理系統(tǒng)為例，這種系統(tǒng)是由“廢水處理”和“污泥處理”這兩個子系統(tǒng)組成的。前者有初次沉淀池、曝氣池、二次沉淀池、循環(huán)泵、污泥泵、機(jī)械曝氣等構(gòu)筑物和設(shè)備；后者有污泥濃縮池、消化池、 真空過濾機(jī)、 初次污泥泵、濃縮污泥泵和污泥最后處理等過程和設(shè)備。長期以來，對上述系統(tǒng)都是按傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方法設(shè)計(jì)的。20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的一種“合理設(shè)計(jì)”法，采用定量的過程數(shù)學(xué)模式和實(shí)驗(yàn)決定參數(shù)的方法進(jìn)行廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。與此同時，開始進(jìn)行各單元過程和總系統(tǒng)最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的研究，目前已經(jīng)提出了一些方法和計(jì)算機(jī)程序，正在逐步實(shí)現(xiàn)污水處理廠的最優(yōu)化設(shè)計(jì)。由于最優(yōu)化設(shè)計(jì)依據(jù)系統(tǒng)內(nèi)各單元之間的定量關(guān)系，使整個系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)目標(biāo)，所以比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理。