多目标粒子群算法用于补料分批生化反应器动态多目标优化

多目标优化是过程系统工程的重要课题,通常以加权或约束方式将其转换为单一目标,未能反映多目标间的复杂关系,不利于随时根据需求作出有效的决策。基于群智能的粒子群算法具有全局优化性能,且易于实现。为使其适于多目标优化,应拓展功能,实施改造。以Pareto支配概念评价种群个体的优劣,设计了确定局部最优点和全局最优点的操作。又利用各粒子的局部最优点信息进行速度更新,以加强种群的多样性,避免因早熟而陷于局部最优。还设置了外部优解库,并通过分散度计算,以适当的策略进行更新,使之逐步均匀地逼近于Pareto最优解集。由此构建一种多目标粒子群优化算法(multi-objective particle swarm optimization,MOP-SO),并用于补料分批生化反应器的动态多目标优化,取得了满意的结果。可基于所搜得的Pareto最优解集,分析目标间的关系,为合理决策提供有效的支持。经与NSGA-II比较,MOPSO算法具有更为优良的性能。

CFD用于机械搅拌生化反应器液固两相混合的研究

运用计算流体力学(CFD)技术对机械搅拌生化反应器中液固两相混合进行数值模拟。应用旋转参考坐标系处理搅拌桨与挡板之间的相对运动,建立液固两相双流体模型,采用有限体积法(FVM)求解流体流动控制方程组。数值计算结果与实验值较为吻合,偏差在10%以下。研究结果对生化反应器的优化设计及放大和混合的基础研究具有参考价值。

气升式生化反应器提高衣康酸产酸率的研究

测定了气升式生化反应器的相关参数,建立了相应的传氧方程。采用不同生化反应器进行衣康酸发酵．结果表明，采用气升式生比反应器与机械搅拌罐相比，提高产酸14％，提高转化率16％，生产能力提高38％。

OCO生化反应器设计研究

OCO是一种新型的生化反应器，具有较强的脱氮除磷功能，可实现硝态液的自动回流，节约能耗。在对OCO生化反应器分析研究基础上，提出了满足生物脱氮除磷的动力学设计方法，给出了有关的设计计算公式及计算实例，得出好氧区体积（V1）：缺氧区体积（V2）：厌氧区体积（V3）为1：（0．32～1．07）：（0．19～0．22）。

渗滤液回灌条件下生化反应器填埋场水分运移数值模拟

渗滤液回灌的填埋场生化反应器具有减少渗滤液处理难度、加速填埋场稳定化的作用 ,其中控制填埋场水分是研究的关键 .通过对填埋场水分运移特征的分析 ,建立了渗滤液回灌条件下 ,生化反应器填埋场水分迁移的饱和 非饱和三维非稳定数学模型 ,并求其有限单元数值解 ,以此定量模拟和预报不同回灌条件下填埋场水分的时空分布规律并进行实用研究 。

聚季铵盐对厌氧生化反应器中微生物自身固定化的促进作用

厌氧生化反应器初次启动时培养足量的颗粒污泥需要花费数月甚至 1年时间 ,投加高分子聚合物能够有效地促进厌氧微生物自身固定化的进程 ,聚合物性能、投加量以及投加方式对厌氧微生物的性能产生影响 .通过生物化学甲烷势 (BMP)测定原理研究了聚季铵盐的厌氧生物可降解程度 ;采用厌氧毒性测定 (ATA)方法对比了不同浓度下的聚季铵盐对厌氧污泥比产甲烷活性 (SMA)和沉降性能的影响 .结果表明 ,适量的聚季铵盐对厌氧微生物自身固定化有促进作用 ,建议采用间隔 9～ 10d的多次投加方式 ,厌氧生化反应器中聚季铵盐浓度介于 10～ 2

压力生化反应器氧转移规律

通过试验研究压力生化反应器的氧总转移系数随压力的变化规律结果表明 ,氧总转移系数KLa是压力的函数 ,随压力增加近似直线下降。氧转移效率EA 随压力增加而显著增加 ,氧转移动力效率EP 的变化与临界溶解氧浓度有关 ,在T =2 0～ 30℃、α =0 8及β =0 9时 ,临界溶解氧值约为 5mg L。低于此值时 ,EP 随压力增加而减小 ;而在高于此值时 ,EP 随压力增加而增加。在对应EP 最大值的压力下供氧 ,则可将供氧能耗降至最小。压力生化反应器在 2 5 0～6 0

SMⅢ型生化反应器的流体力学研究

应用牛顿性和非牛顿性的试验体系研究了SMⅢ型气升式生化反应器的流体力学性能,体系的密度为1000～1700kg·m-3,粘度为0.0001～0.27Pa·s,试验气量为2.0～6.0m3·h-1.对反应器在不同试验体系下的气含率和循环液速进行了测定,得到了相应的经验关联式,并对反应器的流体力学性能进行了评价.

一体化生化反应器的应用和发展

对目前正在研制及使用的中、低浓度 (COD <15 0 0mg/L)有机污水一体化生化处理反应器的应用现状进行了分析 ,提出了此类反应器的发展方向。

AOE生化反应器设计研究

对AOE生化反应器进行了分析研究，提出了满足生物脱氮的动力学设计方法，给出了有关的设计计算公式及计算实例，得出了缺氧区体积（V1）：好氧区体积（V2）：内源呼吸区体积（V3）为1：（2．6～9）：（0．58～2．2）。

鼓泡床生化反应器中壳聚糖的固定化Penicillium sp．ZD-Z1降解及性能表征

采用多孔聚氨酯泡沫对Penicillium sp.ZD-Z1菌进行了固定化,在鼓泡床生化反应器中同时产酶降解壳聚糖,在30℃下pH5.0通气量为0.1m3/h条件下,连续进行18批同时产酶降解试验,结果发现壳聚糖酶活力和壳聚糖降解效率能保持稳定,每批产生的壳聚糖酶活力可达0.128U/mL(发酵液)以上,壳聚糖的粘均分子量可以降解到4ku以下,通过控制培养时间就可以得到重均分子量为120172、28425、16448、5599,峰尖分子量17579、111583、111235、3351的壳低聚糖。利用酶法降解所得的低分子量壳聚糖在经初步的分离纯化后,经红外光谱分析后,壳聚糖在酶解前后主要峰位置没有变化---壳聚糖的化学结构并未发生改变,这表明固定化Penicillium sp ZD-Z1菌产酶降解壳聚糖反应易于控制,不改变壳聚糖的化学结构,是一种有效的制备高品质壳低聚糖的方法。

一体化循环式生化反应器处理皮革废水试验研究

针对皮革废水含凯氏氮易使出水氨氮超标的水质特点,采用新型一体化循环式生化反应器对该废水进行生物脱氮处理试验。根据生物脱氮原理,对一体化循环式生化反应器进行了分析和设计,并研究了水中溶解氧、水力停留时间、pH值和水温对该反应器生物脱氮的影响。结果表明,水中溶解氧、水力停留时间、pH值和水温对一体化循环式生化反应器的生物脱氮有显著影响。在好氧区溶解氧质量浓度为2.5-3.0mg/L、水力停留时间为25-30h、pH值为7.0-8.0、水温为30-35℃的条件下,反应器有良好的处理效果,出水COD、凯氏氮、总氮、悬浮物、总铬和色度平均值分别为84 mg/L、6.7 mg/L、12mg/L、26mg/L、0.3 mg/L和25倍,平均去除率分别为86.8%、69.5%、53.8%、68.3%、57.1%和58.3%。

一种改进的差分进化算法及其在补料分批式生化反应器动态优化中的应用

动态优化是生物化工过程中的重要课题,求解动态优化问题通常有两种方法:解析法和数值法。基于智能进化算法的数值方法在动态优化中的应用越来越广泛,但是这些方法局部寻优能力不强,容易陷入局部最优,并且求解速度相对较慢。针对这些方法的不足,提出了一种改进的差分进化算法,设计了新的局部寻优算子来增强算法的局部寻优能力,并且采用一种新的控制策略表示方法来求解动态优化问题。通过求解补料分批式生化反应器的动态优化实例,证明了算法的有效性和鲁棒性。通过与其他几种方法进行对比,实验结果表明,所提出的方法在优化结果和计算代价方面都有优势。

两种不同生化反应器处理选矿废水的影响因素

采用接触氧化反应器和序批式生物反应器(SBR)进行了模拟选矿废水处理的对比试验。结果表明,接触氧化反应器的最佳停留时间为8 h,SBR的最佳停留时间为2 h;接触氧化反应器和SBR进水pH保持在6～7有利于去除水中的有机药剂;SBR对硫化物的承受能力较接触氧化反应器低,接触氧化反应器对硫化物的承受浓度可高达120 mg/L,而对于SBR,当硫化物的浓度在80 mg/L时,3种药剂的去除率均有所下降,当硫化物的浓度在120 mg/L时,3种药剂的去除率下降较为明显;两种反应器中微生物对硫酸根离子浓度的承受浓度均较高,分别达到7 000 mg/L和2 000 mg/L。

一种非线性控制器设计法及其在生化反应器中的应用(英文)

本文讨论一类非线性系统的控制器设计问题。文中给出一种基于非线性模型结构的状态变换,讨论了一种非线性控制器的两步设计法,并得到相应的非线性控制算法。最后以一个生化反应器为例,通过仿真说明文中给出的控制器算法的可行性。

多级生化反应器处理有机物的动力学特性

以苯胺为微生物生长的唯一碳源和能源,利用4级生化反应器富集培养出了具有不同动力学特性的苯胺降解菌,分别测得其Ks值为:0.159、0.354、0.044、0.027mg/L, qmax值为3.27、2.28、1.03、0.66d-1,并对其动力学特性进行了分析,揭示了多级生化反应器高度净化微量有机物的机理。

生化反应器的传质性能

利用因次分析法建立了生化反应器通风发酵罐体积溶氧系数K1α与设备参数及操作变量的关联式 ,利用亚硫酸钠氧化法测定K1α,通过所得实验数据采用最小二乘法回归出K1α与各操作变量及设备参数间的关系式 。

气体环流生化反应器的研究及进展

介绍了气体环流生化反应器的特点、工作原理以及在工业上的一些应用，指出该类型反应器主要的特性参数为气含率、液体循环速度和传氧速率；对这些特性参数的测量、评价和预计作了概要评述，同时也指出了该类型反应器研究的不足之处，并就改进工作作了展望．

渠式生化反应器处理城市污水的研究

采用渠式生化反应器、交替好氧缺氧工艺处理城市污水 ,当水力停留时间为 1 0 h,空气阀开闭周期为 3 0 / 3 0 min时 ,COD的去除率达 86.8% ,T-N的去除率达 63 .6%。在相同的反应条件下 ,流速对处理效果的影响不大。试验结果表明利用污水渠处理城市污水在技术上是可行的。

连续搅拌釜式生化反应器的非模型控制策略

本文提出了ＳＩＭＯ系统一种新的基于神经网络的非模型控制方法（ＭＦＣ）．它包括线性控制策略和控制作用受限的非线性控制策略，讨论了非模型控制算法的收敛性和非模型控制系统的稳定性，将其用于某连续搅拌釜式发酵器的产率最优反馈控制。仿真研究获得了满意的结果。ＭＦＣ方法无需对象模型，具有收敛快、自学习、强抗扰和鲁棒性好等特点，为难以建模的时变、非线性复杂生化过程的控制提供一条新的途径。