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污水處理中的軟測量技術(shù)研究論文
摘要：隨著(zhù)科技的發(fā)展，各領(lǐng)域內一些難題都得到了很好的解決。同樣，由于污水處理過(guò)程本身所具有的特性，導致很難對污水系統進(jìn)行參數的測量。而軟測量技術(shù)的出現很好的解決了這一問(wèn)題，它具有檢測污水水質(zhì)，降低檢測成本的優(yōu)點(diǎn)。但仍然需要對其進(jìn)行進(jìn)一步的研究，使其更加的具有社會(huì )經(jīng)濟價(jià)值。
關(guān)鍵詞：污水處理過(guò)程；軟測量技術(shù)；研究應用
一、前言
當前，由于經(jīng)濟發(fā)展和人民生活的需要，每天都會(huì )產(chǎn)生大量的工業(yè)污水和生活污水。污水處理已經(jīng)有了一套自動(dòng)化控制系統，為了滿(mǎn)足污水排放的相關(guān)要求，就勢必要對污水的各類(lèi)參數進(jìn)行實(shí)時(shí)的監控檢驗。但是由于污水處理過(guò)程存在非線(xiàn)性、時(shí)變性和復雜性，很多參數都難以利用傳統的方式進(jìn)行測量。在科技的發(fā)展之下，軟測量技術(shù)對這一問(wèn)題大有幫助，如何不斷將其優(yōu)化，使其能夠發(fā)揮最大的價(jià)值，是當前需要研究和探索的一個(gè)方向。
二、軟測量技術(shù)概述
�。ㄒ唬┸洔y量技術(shù)的定義
軟測量技術(shù)實(shí)際上就是利用選擇和被估計的主導變量關(guān)系密切的，并且容易直接測量得出數據的輔助變量，根據最優(yōu)原則，搭建一個(gè)輔助變量為輸入值，主導變量為輸出值的數學(xué)模型，并將實(shí)現此模型的算法輸入到計算機的相應軟件當中進(jìn)行計算，得出貼近實(shí)際的一個(gè)主導變量的估計值。[1]
�。ǘ┸洔y量技術(shù)的構成
軟測量技術(shù)主要由輔助變量的篩選，數據的具體處理、所需模型的建立和對所建立模型的實(shí)時(shí)校正構成。其中對于輔助變量的篩選，是在變量類(lèi)型、變量的數據量和監測點(diǎn)三個(gè)因素中篩選的。其選擇標準是保證靈敏性、特異性、過(guò)程適用性和精確度；數據的具體處理是指對所獲取的數據進(jìn)行交換和誤差調整，從而確保數據的精確度，在后面進(jìn)行模型的應用時(shí)候不會(huì )出現較大的偏差。所需模型的建立是該技術(shù)的應用核心，它以數學(xué)模型為基礎，又高于數學(xué)模型，是利用二次變量來(lái)實(shí)現對主要變量的最優(yōu)估計。[2]雖然在數學(xué)的模型有很多，但是不是所有的模型都能夠直接應用于污水處理的，要對各類(lèi)模型的特點(diǎn)進(jìn)行分析，并和污水處理的技術(shù)要領(lǐng)和參數指標進(jìn)行比對，將各類(lèi)模型進(jìn)行融合，才能最終得出一個(gè)較為可靠的建模方法。具體的模型建立在之后的文章中會(huì )進(jìn)行介紹。最后就是對軟測量模型的矯正。模型在一開(kāi)始建立的時(shí)候只是初步的搭建了一個(gè)框架，而沒(méi)有將具體的對象應用進(jìn)去，而對象又是在動(dòng)態(tài)變化著(zhù)的，所以要對已經(jīng)構建的模型進(jìn)行實(shí)時(shí)的矯正，當前最常用的是利用分析儀表的離線(xiàn)測量值來(lái)進(jìn)行在線(xiàn)矯正。
三、軟測量技術(shù)的具體應用
雖然軟測量技術(shù)有許多種模型建立的方法，但是并不是每一種模型都適合應用于污水處理過(guò)程的，要根據污水處理自身的特點(diǎn)，在掌握了污水處理工程的機理的前提下，將幾種方法結合進(jìn)行建模，才能使得技術(shù)的應用更有意義、更有價(jià)值。下面是兩種具體的軟測量技術(shù)的應用。
�。ㄒ唬┒嘣曰貧w軟測量建模法的應用
學(xué)過(guò)建模的人都知道，回歸分析法作為建模時(shí)候最常用的方法之一，它可以應用的范圍十分廣泛，并且以最小二乘原理為基礎的一元和多元性回歸技術(shù)已經(jīng)十分成熟，很多領(lǐng)域都用其來(lái)解決各類(lèi)問(wèn)題。將其實(shí)際應用于污水處理的參數預測中顯然十分合適。該模型的建立主要是依靠對于可檢測量的參數數據和化驗數值，和進(jìn)行操作的工藝等外在的影響無(wú)關(guān)。[3]它所建立起的模型十分簡(jiǎn)單，且可以將具體算法輸入計算機的應用軟件，即可得出重要的出水參數的預測。通過(guò)反復試驗可以發(fā)現，該模型的結果擬合度較高，但是仍然存在著(zhù)一些缺陷的，比如進(jìn)水參數存在著(zhù)滯后性。這是由于實(shí)驗的'時(shí)候采樣時(shí)間較長(cháng)且采樣不均造成的。該方法可以對參數進(jìn)行粗略的估計，但是要進(jìn)行精確度更高的估計，還是要采用下列所述的第二種方法。
�。ǘ┤斯ど窠�(jīng)網(wǎng)絡(luò )建模法的應用
相較于第一種方法，第二種方法更加適用于系統較為復雜的情況。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )有前向網(wǎng)絡(luò )和反饋網(wǎng)絡(luò )兩種類(lèi)型。在不斷的實(shí)驗中，發(fā)現使用分離網(wǎng)絡(luò )結構分別測量在厭氧和好氧兩種條件下的參數，將兩者加以區分，能夠使結果更加精確，卻得更好的效果。但是該方法的缺陷在于無(wú)法對一些參數例如COD等進(jìn)行測量。[4]不僅如此，國外研究人員還基于此種方法得出了一種在無(wú)法獲得污水處理過(guò)程參數時(shí)的近似方法。其原理在于，僅僅采用一些便于測量的參數亮，并利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行信息的處理，建立各種輔助性參數，經(jīng)過(guò)一系列算法得出所要的水質(zhì)參數。從中可以看出，無(wú)論是哪種方法，都需要或多或少的污水水質(zhì)參數作為建模的基礎數據，才能保證模型算法的良好實(shí)現。[5]
四、軟測量技術(shù)的未來(lái)發(fā)展方向
從上述軟測量技術(shù)對污水處理的具體應用中可以發(fā)現，當前的幾種建立的模型都在實(shí)際的應用中存在著(zhù)一定的漏洞或者局限性，所以，該技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向就是突破當前存在的這些技術(shù)屏障。比如，上文所提到的第二種人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )模型，在進(jìn)行該方法的應用的時(shí)候必須對生產(chǎn)數據有一個(gè)全面的了解，但是在未來(lái)的污水處理中對水質(zhì)的整體要求會(huì )逐漸提高，生產(chǎn)數據勢必會(huì )更加難以獲取，這對該方法的未來(lái)應用肯定存在著(zhù)打擊。[6]所以，如何有一個(gè)長(cháng)遠的目光，使得未來(lái)污水控制的越發(fā)嚴格的時(shí)候，該技術(shù)仍然能夠很好的應用于污水處理，是技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中首先需要考慮的，也是必須考慮的。
五、結束語(yǔ)
綜上可知，在社會(huì )的不斷發(fā)展下，污水排放量增加，更多水質(zhì)參數需要進(jìn)行測量，這給予了污水處理技術(shù)一個(gè)很大的難題。污水處理具有非線(xiàn)性、時(shí)變性和復雜性，一些水質(zhì)參數是很難直接測量得出的。這就需要軟測量技術(shù)的幫助。軟測量技術(shù)主要是建立起模型對估計值進(jìn)行求解，適合污水處理的模型方法有多元性回歸軟測量建模法和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )建模法。但這兩種方法仍然存在著(zhù)一些缺陷，在未來(lái)的發(fā)展中要進(jìn)行著(zhù)重的研究，來(lái)滿(mǎn)足污水處理的需要。
參考文獻
[1]吳冰.污水處理過(guò)程中軟測量技術(shù)的研究及應用[J].化學(xué)工程與裝備,2016(2):166-168.
[2]彭向華.軟測量技術(shù)在污水處理中的應用研究[D].昆明理工大學(xué),2016:90-92.
[3]夏宏,伍溢春,張祥春.軟測量技術(shù)在污水處理中的應用[J].城市建設理論研究:電子版,2014(4):34-36.
[4]王立營(yíng).試析軟測量在污水處理過(guò)程中的研究與應用[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng )新,2015(12):86-88.
[5]卓明,馮裕釗,陳勇.軟測量技術(shù)在污水處理過(guò)程中的應用[J].中國給水排水,2015,21(11):34-36.
[6]卿曉霞,余建平.軟測量技術(shù)及其在污水處理系統中的應用[J].工業(yè)水處理,2015,25(3):13-16.
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