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城市污水处理过程控制关键技术及应用
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  • 公布年份:
    2018
  • 中图分类:
    X703
  • 关键词:
  • 成果简介:
    项目属于流程工业过程控制领域。城市污水处理关键技术的研发与应用是现代化城市向更高水平发展的保障,关系着人民健康生活和对幸福美好的期待,具有十分重要的科学意义。城市污水处理过程控制的难点在于:水质与水量波动大,时变与不确定性特征显著,实现全流程动态优化控制难。围绕上述技术难题,项目在基础研究、技术研发和系统集成等方面取得了如下创新性成果。 主要技术内容: 创建了基于过程动态数据的关键水质参数智能特征测量新技术:首次提出基于过程动态数据的水质参数特征变量提取和自组织计算理论与方法,率先研发出关键水质参数智能特征测量装置,突破了水质参数不能在线测量的技术瓶颈,解决了长期困扰城市污水处理行业的关键水质参数在线测量难题。 创建了基于规则自组织机制的强自适应模糊控制新技术:创造性地发现和构建出基于细胞分裂法和互信息强度法增减模糊控制规则的自组织机制,巧妙地实现了模糊控制器规则自动调整,显著地提高了模糊控制器的自适应能力,解决了溶解氧、硝态氮等关键控制变量的髙精度控制难题。 创建了关键控制变量实时优化设定新技术,并率先开发出具有完全自主知识产权的高性能城市污水处理过程动态优化控制系统:率先建立考虑出水水质、系统性能等在内的能耗评价模型;提出动态多目标智能优化方法,攻克了关键控制变量无法实时优化设定的技术难题;在该基础上,研发出城市污水处理过程动态优化控制系统,其多项技术指标明显优于国际公认的控制系统。 授权专利情况与知识产权: 获授权发明专利32项,实用新型专利11项,软件著作权32项;出版专著5本,发表论文111篇(SCI检索32篇);获教育部等科技进步奖一等奖3项。 技术经济指标: 国家城市排水监测网等权威部门认定总磷智能检测装置测量精度高达93.6%,测量延迟时间小于5秒,多项技术指标达到国际领先水平。 节能降耗:项目实施后,吨水处理电耗平均减少10%,药耗降低20%。 出水水质稳定达标:应用单位检测显示,COD(<50mg/L)、TN(<15mg/L)和TP(<0.5mg/L)等指标长期稳定运行在国家一级排放标准之内,效果显著。 应用推广与效益情况: 应用推广:已在东北、华北、华东和华南50余家城市污水处理厂成功应用(污水处理量近400万吨/天),部分技术已被多个国家城市污水处理厂借鉴。直接经济效益:项目技术的应用单位近三年累计新增销售收入约6.6亿元,累计新增利润近1.4亿元;节约运行费用约1.1亿元。 社会效益:应用项目技术的城市污水处理厂运行能力明显提高,近三年新增运营能力约200万吨/天,降低污染物COD排放约40万吨/年,提高了水资源利用效率,有效地保护了水环境,取得了重大社会效益。
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