　作者简介

李伟奖

男

硕士研究生

主要研究方向

智能控制在废水处理系统中的应用。

3 基金项目

广东省“节能减排 ”

重大专项项目

(

编号

: 2008A080800003)

。

基于模糊神经网络的造纸废水处理预测研究

李伟奖　马邕文

(华南理工大学环境科学与工程学院 ,广东广州 510006)

摘　要

在造纸废水处理过程预测出水

COD

值中

建立一个五层模糊神经网络模型

;

运用样本数据训练模型与仿

真

结果表明

预测模型具有较强的学习能力和泛化能力

同时建立的模糊神经模型预测输出的平均误差仅为

55% ,

说明此模型可以有效、

可靠地运用于造纸废水处理预测出水

COD

值中

并可方便地应用于其它工业废水处

理过程中。

关键词

模糊神经网络

; A /O

工艺

;

造纸废水处理

;

预测模型

中图分类号

: X793

　　　　文献标识码

: A

　　　　文章编号

: 1671 - 4571 ( 2010) 01

0080

　　实际造纸废水处理系统由于存在复杂性、

非线

性、

时变性、

不确定性和滞后性等特点

[ 1 ]

,尚不能用

机理分析和数学推导的方法来获得精确的数学模
型 ,因此传统的控制方式很难对其处理过程提出很
好的控制方案。而智能控制系统不依赖系统的精确
数学模型 ,能够逼近任意非线性函数 ,克服了传统控
制过分依赖精确数学模型的缺点

[ 2 ]

,近年来在废水

处理领域得到了广泛研究

[ 3 - 6 ]

,但是神经网络 (A rti

ficial N eural Netwo rk,简称 ANN )和模糊控制 ( Fuzzy

Contro l)结合的智能控制技术在废水处理过程中只

是处于初步的研究。 Tay等

[ 2 ]

设计出厌氧处理系统

快速预测的神经模糊模型 ,可提前一个小时预测出
高效厌氧系统的有机负荷扰动 ,在各种系统结构和
操作条件下具有很好的自适应能力 ;苏敏等人

[ 3 ]

针

对城市废水活性污泥生物处理 ,提出用 BP神经网
络来完成规则推理的模糊控制器 ,仿真结果表明网
络控制器可使废水处理系统稳定 ,具有很强的抗干
扰能力。但几乎所有的研究都停留在仿真或实验室
阶段 ,且对反映出水指标的 COD 或 BOD 预测跟控
制的研究特别少。

本文就是针对 A /O 工艺处理造纸废水过程中

曝气量、

原水 COD、ORP 和出水 COD 等之间的关

系 , 应用模糊神经网络建立起废纸造纸废水处理预
测模型 ,实现造纸废水处理智能控制。

1　废水处理的试验系统

1. 1　废水来源

本试验的工业废水以某造纸厂的废水为研究对

象 ,它的主要原料为 OCC,其水质参数为 COD

C r

600

～2200mg・L

- 1

, BOD5 250～510 m g・L

- 1

, SS500～

1100 m g・L

- 1

, pH6. 5,色度 50。

1. 2　试验过程中的指标测量及设备配置

进出水的 COD 值按 GB11914 - 89 标准 ,采用

法国 AWA公司的在线 COD 仪测定 ;溶解氧采用美
国 HACHG公司在线溶解仪测定 ; ORP采用 HACHG
公司的 ORP仪测定 ;进水泵为直流水泵 ,其功能是
将调节池中的废水 ,额定功率 20W ,额定电压 24V ,
扬程 3m ,进水流量通过直流泵转速与流量的关系获
得。智能控制模块为台湾研华公司 (Advantech)的

AD - AM4000和 ADAM5000系列 ,通过 RS485 协议

与 PC相连 ,用以信号采集与转化 ; PLC的西门子 S7

- 200 226 AC /DC /RELAY型 ,用来控制开关量。

1. 3　废水处理试验系统

废水处理的工艺流程如图 1所示 ,造纸废水处

理系统为 A /O 处理工艺。

调节池

; 2.

搅拌器

; 3.

氧化还原电位

; 4.

温度控制仪

; 5.

溶解氧仪

; 6.

温度传感器

; 7. ORP

传感器

; 8.

溶解氧仪传感

器

; 9.

转子流量计

; 10.

鼓风机

; 11.

生化反应池

图

　实验室条件下废纸造纸废水处理工艺

Paper Science & Techno logy　2010 Vo l. 29 No. 1