群智能优化算法最新进展

群智能优化算法是一种模拟自然界中生物群体行为特征的优化算法,具有全局搜索能力强、适应性强、并行性强和易于实现的优点。群智能优化算法属于生物启发式算法,在解决复杂优化问题时,面临收敛速度、参数敏感性和鲁棒性的挑战。近年来,在群智能优化算法领域,研究者已经提出了一系列新型的群智能优化算法。综述了最新提出的六种群智能优化算法及其变体模型和应用,并在CEC2020测试函数上进行实验。全面评估了这六种群智能优化算法的收敛精度和稳定性,并简要阐述了群智能优化算法的未来发展趋势。

白龙港水质净化厂BIOS系统的调试运行分析

为确保出水水质的稳定达标并实现节能降耗的目的,在白龙港水质净化厂生物池的调试运行中,采用了基于活性污泥模型的生物工艺过程优化控制系统(BIOS),通过数学模型计算并以前馈控制方式对各廊道的溶解氧及内回流比控制值进行优化。结果表明,采用BIOS系统后出水水质稳定且节能效果显著。针对PID方式对于生物池溶解氧进行实时控制的不足,提出采用生物池曝气控制系统(BACS)、以前馈方式根据耗氧速率(OUR)来实时控制曝气量,使溶解氧控制符合生物工艺过程优化控制的要求。通过总结现有曝气管路布置情况下存在的问题,对扩建工程中的供气系统进行了设计改进和优化,确保在二期建设项目中B IOS系统能达到控制目标。

美国South Bermuda污水厂的升级改造

美国South Bermuda污水厂经过工艺升级改造,污水处理量大为增加(从3.19×104m3/d增至5×104m3/d),而新建处理设施的占地面积较小。在升级改造中采用了以在线活性污泥模型ASM2D为基础的生物工艺智能优化系统(BIOS),实现了出水达标排放和曝气节能的双重目的。

基于生物网络的智能控制与优化研究进展

生物网络在生物系统中扮演着维持动态平衡的重要角色,受其启发可提出多种新颖的智能控制和优化的理论与技术。为此,对这一研究领域进行了较系统的综述,主要包括受免疫网络、神经内分泌网络、神经内分泌免疫网络、生物整体网络等研究领域启发而形成的控制理论、技术及其应用方法。未来基于生物网络的智能控制与优化,将更加注重对上述生物网络间互连融合以及协同机制的进一步挖掘,及其在控制理论和工程方面的创新应用,同时充分吸收生物学最新成果,抽象并产生多种新型生物智能控制器及其控制方法,以更好地满足复杂系统对智能系统的应用需求。

生物过程大数据分析与智能化

讨论了工业生物过程大数据分析的重要意义,提出了基于大数据多尺度相关分析基础上实现生物反应器由自动化到智能化的发展。同时,分析了生物过程人工智能处理的应用问题,以克服目前基本上靠人工与专家经验来判断的局限性,以及面临的基因、代谢、过程到生产组织中的互不联系的实验或生产数据孤岛,为知识的发现、获取提供方法和途径,实现智能化决策。

自然启发优化面临的问题与挑战

近年来,研究界出现大量关于模仿自然界中社会现象和行为模式来有效解决复杂计算任务的文献.由于问题实例的空前复杂性,这一趋势在优化问题相关领域尤其引人注目.尽管出现这种热潮,对这一充满活力的主题的研究应该转向某些方向,这些方向会对整个自然启发优化领域产生影响,但至今仍未得到充分的探索.本文目的是分析自然启发优化目前面临的问题及今后的研究方向.

上海市白龙港城市污水处理厂扩建二期工程智能曝气优化控制系统设计

主要介绍世界第二、亚洲最大的污水处理厂——上海市白龙港城市污水处理厂扩建二期工程智能曝气优化控制系统的设计,简要阐明了系统构架,介绍了需氧量及空气量的计算,以及根据计算的结果对空气调节阀开度、鼓风机风量进行控制。通过智能曝气优化控制系统准确的分配与控制气量,可以达到生物反应池溶解氧稳定控制的要求。

动态通量平衡分析模拟酿酒酵母乙醇发酵工艺

生物乙醇是一种高效、清洁、安全的能源。酿酒酵母(S.cerevisiae)由于其生理特性而在生物乙醇发酵中广泛应用。利用动态通量平衡分析(DFBA)预测模拟了利用葡萄糖发酵产乙醇工艺中的关键参数,生物量、残糖浓度和乙醇生成。预测值与发酵实测值能够较好吻合。该方法为发酵工艺优化提供了计算机模拟优化的方法,也为利用其他底物,如纤维素、木糖等生物质发酵乙醇的理论模拟提供基础。

生物反应池工艺过程控制技术的设计及应用

在安徽芜湖城南污水处理厂(10×104m3/d)的设计中,采用了先进的生物反应池工艺过程控制技术,包括智能优化系统(BIOS)、曝气控制系统(MASC)及在线监测仪表。该控制技术采用前馈控制理念,通过安装在生物池前段的在线仪表并结合工艺数学模型实时优化和控制生物反应池的工艺运行参数(如溶解氧、内回流比或排泥量等)。对生物反应池进行工艺过程控制,可提高生物处理效率,在保证污水处理厂出水稳定达标排放(GB18918—2002一级B标准)的基础上还能节省曝气量,预计该技术的应用可节省20%～40%的曝气能耗。

上海市白龙港城市污水处理厂升级改造工程自控系统设计

介绍了世界第二、亚洲最大的污水处理厂——上海市白龙港城市污水处理厂升级改造工程自控系统的设计,包括自控系统的拓扑结构、通讯网络、中央控制室的布置等,并介绍了自控系统的监视控制、报警处理及事故处理、数据存储报表产生等系统功能。实践经验得出,双环网通讯网络拓扑结构可进一步保障自控系统的安全可靠性能,生物工艺智能优化系统有利于污水厂稳定达标和节能减排,生物池曝气控制系统的应用可以克服传统PID控制带来的响应滞后和控制值振荡等问题。

苏州福星污水厂生物池工艺控制系统设计及分析

生物池工艺智能优化控制系统是污水处理厂达标和节能的关键技术。苏州福星污水处理厂为了满足一级A排放标准,在综合改造工程中决定应用生物智能优化控制系统。为了能使这套控制系统在苏州福星污水处理厂实施,从工艺和设备配套方面进行技术分析和选型设计分析,并在此基础上设计一套完整的生物池工艺优化控制系统方案。结合实际案例展望该系统在福星污水厂所能带来的最佳控制效果与可能的经济收益,最终实现福星污水处理厂出水水质稳定达标以及运行的"节能减排"目标。

扬州六圩污水厂智能优化控制系统调试与运行

针对扬州六圩污水处理厂进水中工业废水所占比例较大,且存在较多难降解物质和毒性物质的情况,为确保工艺正常运行和出水水质的稳定达标,在生物池中安装在线监测仪表实时反映进水污染物负荷的变化和工艺的运行状况。在保证出水水质稳定达标的前提下,通过生物智能优化控制系统(BIOS)计算出内回流比和各廊道所需溶解氧,曝气控制系统(BACS)根据生物智能优化控制系统得出的溶解氧设定值,对鼓风机、空气阀门等设备进行调整,使曝气量既能满足生物池的溶解氧需要,又不浪费能源。BACS将追踪溶解氧的响应时间控制在30 min以内;在48 h连续控制周期内,西池第一和第二廊道溶解氧实时值与设定值的偏差在±0.5 mg/L之内的时间分别占88.40%、98.99%。通过两套系统的联动运行,在保证出水水质稳定的前提下为六圩污水处理厂降低了约19.4%的鼓风系统能耗。

苏州福星污水厂改造方案的可行性分析

通过数据分析和实践经验,选取多点进水倒置A/A/O工艺作为苏州福星污水处理厂改造的首选方案。同时,利用BioWin软件构建该方案的工艺模型,研究温度、DO和内回流比对工艺运行的影响。模拟结果表明,改造方案的出水水质基本能达到一级A排放标准,但为了确保TP的达标排放需加药除磷。为了克服进水水质、水量波动对工艺稳定运行和达标排放的影响,设计构建了一套生物智能优化控制系统。这套系统的实施,在实现工艺稳定运行、达标排放的同时,还可以降低处理能耗、节约成本。

无锡太湖新城污水厂二期生物池溶解氧控制优化

污水处理厂生物池的溶解氧控制对于活性污泥法脱氮除磷工艺(如改良A^2/O工艺)的运行十分重要。结合活性污泥模型软件计算不同工况下的曝气量,对无锡太湖新城污水厂二期生物池的曝气管路系统进行了设计优化,并采用生物工艺智能优化系统(BIOS)在实际运行中根据进水负荷动态设定溶解氧目标值,保证工艺稳定和排放达标,并可节省曝气能耗。