以DO、ORP、pH控制SBR法的脱氮过程.doc

以DO、ORP、pH控制SBR法的脱氮过程SBR法在处理水质水量变化很大的工业废水中已得到广泛应用，而且只要改变运行方式就可以实现同时去除有机物和脱氮除磷，但其运行操作复杂则影响了它的进一步推广应用。因此，实现SBR法的自动控制是进一步提高SBR法运行效率的关键，而传统的时间控制和流量控制很不经济，应用数学模型(ASM1，2，3)又因其太过复杂而难于付诸实践。模糊控制可以在模拟人脑思维的基础上，很好地解决大滞后、非线性生化反应器的实时控制问题，彭永臻曾对SBR法去除有机物13以及生物电极脱氮4进行了模糊控制研究，取得了满意的成果。在此基础上，为实现SBR法去除有机物和脱氮除磷的全面模糊控制，对SBR法降解有机物和在硝化、反硝化过程中DO、ORP和pH的变化规律进行了详细深入的研究。 1试验材料和方法试验装置如图1。反应器高为70 cm，直径为30 cm，总有效容积为38 L，采用鼓风曝气，用转子流量计调节曝气量。反应过程中在线检测DO、ORP、pH值，并根据DO、ORP、pH的变化在一定的时间内取样。检测分析项目有：CODCr(重铬酸钾法)，MLSS(滤纸重量法)，DO、温度(YSI MODEL 50B溶解氧测定仪)，ORP(American Sensor Incorporation生产的ORP复合电极)，pH(pHS3C型精密酸度计)，SV%(100 mL量筒)，NO2-NN-(1-萘基)-乙二胺光度法，NO3-N(麝香草酚分光光度法)，NH3-N(纳氏试剂光度法)。试验用水采用啤酒加适量自来水稀释(人工配制)，投加氯化铵(NH4Cl)和磷酸二氢钾(KH2PO4)作为氮源、磷源，投加碳酸氢钠(NaHCO3)调整pH。水温控制在30左右，恒定曝气量在0.8 m3/h。为了实现生物脱氮，SBR反应器的运行方式为：瞬间进水，曝气(好氧降解有机物、硝化)，投加碳源搅拌(反硝化)，停止搅拌、短时间曝气吹脱N2。试验方案：经过污泥驯化接种和培养，维持MLSS8 000 mg/L左右，长期维持进水混合液CODCr在300330 mg/L左右，磷足量，投加碳酸氢钠调节pH在中性偏碱的范围之内；首先维持进水混合液NH3-N在一定的浓度下运行一定的周期数，此试验共进行了2个水平：8085 mg/L，110120 mg/L，考察不同进水混合液氨氮浓度情况下DO、ORP、pH的变化规律；然后模拟实际工程的进水水质冲击的情况，对这两种稳态分别进行了以4种不同进水混合液NH3-N浓度作为初始冲击氨氮浓度，验证硝化、反硝化过程的DO、ORP、pH的变化规律。2试验结果与分析2.1ORP、DO、pH在一个反应周期中的变化规律2.1.1ORP、DO的变化规律选择进水混合液氨氮浓度为110120 mg/L的典型图见图2、3。由图3可知，DO、ORP曲线的特点及其原因是：在COD降解过程中，DO出现平台(025 min)，ORP也出现平台。这是因为在恒定曝气量的条件下，有机污染物被微生物不断地氧化降解，微生物降解有机物过程的OUR基本不变，所以DO出现平台。由ORP与DO的关系式(ORP=a+blnO2)可知：在DO出现平台的情况下，ORP也会出现平台，但ORP不只受DO影响，所以ORP的平台不如DO的平台那么明显。当COD降至难降解部分时(图2中的点A：第25 min)，DO突然迅速大幅上升，对应着ORP也大幅上升(图3中的点A)，这是因为COD降解至难降解部分时，异养菌无法再大量摄取有机物，造成供氧大大高于耗氧，所以会出现DO，ORP都迅速大幅度上升的现象。尔后，自养菌开始进行硝化反应，反应过程中ORP、DO不断上升直至硝化结束。在硝化反应结束时(图2中的点B：第150 min)，DO出现第二次跳跃或者是上升的速率加快(图3中的点B)，然后DO很快接近饱和值，如果继续曝气，DO就在这个高值处维持基本不变。DO出现第二次跳跃的原因是自养菌降解氨氮的过程已经结束，不再耗氧，而自养菌、异养菌内源呼吸耗氧又远远小于供氧，所以会出现DO的第二次跳跃；与之相对应，ORP并没有出现跳跃而是出现平台或者说基本不变化(图3中的点B)。在硝化过程中DO、ORP没有出现平台而是不断徐徐上升的原因则是：硝化细菌进行硝化反应的速率随着氨氮的降解不断减小，所以耗氧速率小于供氧速率，出现了DO、ORP都不断上升的现象。ORP在硝化反应的后半程上升得越来越慢以及并未像DO一样出现第二次跳跃的原因是：DO绝对值较高，DO的微小变化并不会引起ORP的很大变化，即使DO出现跃升也并不足以引起ORP的再次跳跃。硝化反应的不断进行使氨氮不断被氧化，由ORP的定义式可知，还原态物质的不断减少，相应产生的氧化态物质也不断减少，这也是引起ORP上升变缓的一个原因。由于硝化反应的进行，产生了大量的亚硝态氮，这对生化反应起到了限制作用，因此硝化后期的反应速率小于反应初期速率。在反应的最后，DO维持恒定以及ORP基本不变的原因是由于内源呼吸过程的OUR基本不变。结束曝气后投加原水，进行搅拌，系统进入反硝化阶段：ORP先是迅速下降，这是由于DO的迅速耗尽；在反硝化的过程中，ORP不断下降(但下降的速度越来越小)，这是因为氧化态的硝态氮被还原成氮气，整个反应器中的氧化还原电位不断降低；由于无氧呼吸即反硝化的进行，硝态氮不断减少，整个反应器中氧化还原状态的变化不如反硝化初期的变化幅度大，所以ORP的变化越来越小；当反硝化结束时(图2中点C)，ORP迅速下降，表现在曲线上为一拐点(图3中的点C)，这一拐点指示出系统缺氧呼吸过程的结束，分子态氧消失，系统进入厌氧状态，所以ORP会大幅度下降。ORP在硝化反硝化的全过程都可以给出控制信号，而且在试验中发现ORP探头反应灵敏稳定。DO在结束曝气之后就迅速降至零左右，在反硝化过程中无法给出任何过程信息。2.1.2pH的变化规律pH曲线的特点是在COD降解过程中不断大幅度上升，这是因为：异养微生物对有机底物的分解代谢和合成代谢的结果都要形成CO2，CO2溶解在水中导致pH下降，但是曝气不断地将产生的CO2吹脱，这就引起了pH不断地大幅上升；好氧降解废水中的有机酸引起pH的不断上升。当COD降解停止时(图2中的点A)，pH曲线出现转折点(图3中的点A)，开始不断下降，这是因为硝化反应过程中产生了H+。pH的下降一直进行至硝化反应的停止或结束(图2中的点B)，然后pH会迅速上升，继而维持不变或在硝化反应结束时就基本维持不变(图3中的点B)。pH迅速上升的原因是因为碱度含量大于硝化所需，曝气吹脱了CO2；pH在硝化反应停止时就维持不变，是因为碱度不足或没有剩余。反硝化过程中，pH先是持续大幅度上升，这是由于反硝化的过程中不断地产生碱度。在反硝化结束时(图2中的点C)，pH会突然下降，出现一个转折点(图3中的点C)，指示反硝化的结束，pH下降的原因是：反硝化过程结束后，系统进入厌氧状态，一部分兼性异养菌开始产酸发酵、放磷，所以会出现这个转折点。这个转折点在同时脱氮除磷的SBR生化反应器中不仅标志着反硝化的结束，也是厌氧发酵产酸进行磷的释放的标志。2.2ORP、DO、pH导数图形分析对应图2、3给出上述典型过程中ORP，DO，pH的导数图形(图4、5、6)。在图4中可以清楚地看到对应着COD降解的结束以及硝化反应的结束，ORP的突跃点(图4中点A)和平台出现的时间点(图4中点B)；在反硝化过程中，反硝化结束的时间可由ORP导数绝对值的突然增加(图4中点C)来轻松地判断。在图5中COD降解结束，开始硝化对应着的pH导数由正变负(图5中点A)，硝化的结束以及反硝化的结束分别对应着pH导数由负变正(图5中点B)和由正变负(图5中点C)。DO导数图形中对应着COD降解结束以及硝化反应的结束可见两个明显的突跃点(图6中点A，B)指示这两个反应的结束：DO导数图形中的第三个负值跳跃点是停止曝气、开始搅拌，反应器中DO浓度迅速减少所致。通过对这三个参数导数的分析，可知由ORP，DO，pH的特征点可以轻松实现降解有机物硝化反硝化的过程控制。2.3氨氮冲击浓度的试验结果与分析在氨氮冲击浓度的试验中，维持污泥浓度在8 000 mg/L，进水混合液氨氮浓度分别为：48、80、156、184 mg/L。好氧及缺/厌氧段的反应时间是尽量使反应进行完全，为了探求ORP、DO、pH的变化规律而没有采用实时控制。试验结果见图712。试验系统的硝化速率为0.004 50.006 06 mgN/(mgMLSSh)，有机物降解速率约为0.09 mgCOD/(mgMLSSh)。从冲击负荷的试验结果可以看出，ORP、DO、pH的规律重现性很好，进一步验证了前面给出的各曲线特征点的正确性。从图710中ORP曲线明显可见ORP在好氧过程中的一个跳跃点(点A)和一个平台点(点B)，在缺氧过程中的一个拐点(点C)；DO在好氧过程中的两个突跃点(点A，B)分别对应着有机物及氨氮降解的终点；pH在好氧过程中有两个转折点(点A，B)在缺氧过程中有一个转折点(点C)，重现性都不错。由图710可知，进水混和液氨氮浓度的增加或减少对COD降解的时间影响不多，而明显的使硝化反应的时间延长或缩短。由于原水中有机物的量一致，所以降解COD的时间都集中在2025 min左右，DO、ORP、pH出现跳跃和转折的时间与COD降解结束的时间十分吻合。当进水混合液氨氮浓度分别为48、80、156 mg/L时，对应着硝化结束的时间分别为80、120、215 min，ORP、DO、pH的拐点出现时间也相应由80 min增至215 min，正确地指示了硝化反应的结束，并且硝化进行得完全，氨氮并没有剩余。当进水混合液氨氮浓度为184 mg/L时(图10)，DO在第214 min出现突跃(点B)，ORP出现平台(点B)，pH没有出现上升的转折点，而是基本保持不变(点B)，此时氨氮的降解已经停止，但是有17 mg/L的剩余，这是因为碱度不足所致，而且在图12中，本方案NO2-N的产量与进水混合液氨氮为156 mg/L的试验结果相近，这都是硝化没有进行完全所致。进水混合液氨氮浓度分别为48、80、184 mg/L时，反硝化所耗费的时间分别为8、16、20 min，反硝化的速率在0.021 60.032 3mgN/(mgMLSSh)之间。进水混合液氨氮为156 mg/L时(图9)，反硝化耗用的时间为55 min，这是因为投加的原水不足，反映在pH的曲线上，就是在pH上升过程出现了上升速率变小的现象，这是由于外碳源用尽后异养菌利用内碳源进行反硝化的速率远小于外碳源的反硝化速率。但是在反硝化结束时，pH曲线都出现了转折点且不断下降，指示了反硝化的结束。值得一提的是，本试验的硝化反应是亚硝酸型硝化，产生的NO3-N一直维持在02 mg/L，并且大多数情况下在零左右，与NO2-N的产量相比很小，所以没有给出其降解曲线。亚硝酸型硝化产生的原因与反应过程中的温度一直维持在30 有一定的关系。3结论通过上述试验初步得到以下结论：DO在SBR法降解COD过程中维持恒定或略有降低，当COD降解至难降解部分时出现迅速大幅上升，而后在硝化过程中不断攀升，在硝化结束时DO出现第二次跳跃或者是上升的速率加快，直至接近饱和值并维持这一数值基本不变。在缺/厌氧过程中DO迅速降至零左右，无法给出任何过程信息。ORP在SBR法降解COD过程中维持恒定或缓慢上升，当COD降解至难降解部分时迅速大幅上升，在硝化过程中仍不断上升，并且上升的速率先快后慢，最后ORP维持一个恒定值，出现平台，意味着硝化的结束。缺氧开始ORP不断下降，先快后慢，而后由于反硝化的结束进入厌氧状态，ORP迅速大幅下降，出现拐点，最后ORP降至一个较低值而基本维持不变。pH在COD降解过程中不断大幅上升直至COD不再降解，硝化开始pH开始下降直至硝化结束，然后pH会快速上升或基本维持不变，指示硝化反应的结束。在反硝化过程中，pH先是迅速大幅度上升，然后在反硝化结束时，pH曲线会出现转折点，pH开始不断慢慢下降，进入纯厌氧状态而产酸、放磷。DO、ORP在好氧过程中可以优化调节曝气量，而pH可以给出体系的碱度条件是否适宜以及pH是否有利于微生物生长。在缺/厌氧过程中，pH、ORP的特征点不仅可以给出反硝化过程控制信息还可以作为优选反硝化的碳源以及投量的手段。因此，必须联合这三者作为控制参数才能做到高效节能，取得最满意的效果。通过不同进水混合液氨氮的冲击试验验证了DO、ORP、pH曲线特征点的正确性，但是为了实现SBR法脱氮除磷在线模糊控制，还需对影响这些特征点出现的条件作进一步验证：不同的水质、碱度、曝气量、污泥浓度、温度等。只有在各种条件对特征点出现的影响都考虑全面的基础上建立模糊控制规则和进行实时控制，才是全面的、最优的和合理的。以溶解氧浓度作为SBR法模糊控制参数模糊控制在水处理领域已得到成功的应用，尤其是活性污泥法污水处理系统，它本身属于复杂的动态工程系统，无法找到精确的模型来描述，目前研究较多的是对出水悬浮物进行预测和控制的动态活性污泥法模糊控制1；在高纯氧活性污泥法中采取模糊控制，既能防止能量浪费，又能避免DO不足2。对硝酸态氮污染水脱氮处理的新方法生物电极法采用模糊控制，有利于避免过量地投加有机物，节省运行费用3、4。80年代以来，序批式活性污泥法（SBR法）用于处理间歇排放的水质水量变化很大的工业废水取得了很大成功并被广泛应用。SBR法的主要缺点是运行管理复杂，只有实现SBR法的自动控制，才能发挥其优势。传统的控制方法是时间程序控制和流量程序控制，即确定SBR法五个阶段所需要的时间后，实现其计算机控制。而工业废水的排放不仅是变化的或间歇的，而且其有机物浓度也随时间变化很大，往往相差几倍或十几倍。如果按相同的反应时间控制SBR的运行，当进水浓度高时出水不达标，当进水浓度低时曝气时间过长，浪费能源还易发生污泥膨胀。为了实现SBR法更高层次的计算机在线控制，必须寻找一个参数既能反映进水COD浓度的变化及反应过程中的降解情况，又能作为计算机控制参数，这也是深化SBR自动控制的重要研究课题。溶解氧浓度由于其能够在线检测、响应时间短、精确度高，人们在活性污泥法中围绕溶解氧浓度已做了大量研究，包括用溶解氧浓度作为SBR法过程控制和反应时间控制参数5，在脱氮反应过程中以在线检测的DO值模糊控制曝气量6等。但未见到采用SBR法处理工业废水时以在线检测的DO值作为模糊控制参数的研究。1 试验设备与方法SBR法试验装置如图1所示。反应器高70cm，直径30cm，总有效容积38L，采用鼓风曝气，转子流量计调节曝气量。在反应过程中在线检测DO值，并根据DO值的变化在一定的时间间隔内取样测定COD及混合液污泥浓度（MLSS）等指标。试验用石化废水中含有乙酸、偏苯三酸及苯酐等多种有机化合物，加适量的自来水稀释，使COD浓度在4001900mg/L范围内变化。由于原水中氮、磷元素含量极少，本试验按BOD5NP=10051的比例投加氯化铵（NH4Cl）和磷酸二氢钾（KH2PO4）配制的营养液，并调整pH值为66.5，水温控制在20 左右。2 试验结果与分析为了实现以DO作为SBR法运行过程中曝气量及反应时间的模糊控制参数，必须寻找DO与有机物降解之间的规律性。因此，本试验在两种不同条件下研究DO浓度对反应过程的影响。2.1 同一进水浓度不同曝气量试验配制原水COD浓度为1800mg/L，进水混合后反应初始COD浓度为1600mg/L。反应过程平均MLSS=2000 mg/L，曝气量分别为0.6m3/h、1.0m3/h、1.2m3/h时试验结果如图2所示。从图中可以看出，反应开始810min左右，不同曝气量下DO值显著不同。曝气量越小，此时的DO值越低，致使整个反应过程DO处于较低水平，大大延长了反应时间。随着曝气量的增大，初始DO值也在增大，带来整个反应过程DO的提高，缩短了有机物达到难降解程度的时间，即减少了反应时间。但是，过分地增大曝气量，初始DO的过高会造成整个过程DO处于过高的水平，却不能有效地缩短反应时间，还造成能量的巨大浪费。产生这种现象可以从耗氧速率与DO的相关关系的研究中得到解释，因为在低DO浓度下，DO浓度对生化反应速率的影响较大。当DO在12mg/L范围内，随着DO的提高，耗氧速率大幅度提高，标志着有机物降解速率的加快，从而缩短反应时间。当DO超过2mg/L后，继续增大DO值，由于受污泥浓度（MLSS）的限制，有机物降解速率的增加幅度较小。取进水COD浓度分别为400、600、800、1000、1300、1600、1900mg/L，每一进水浓度又在不同曝气量下进行试验，比较DO与有机物降解情况。试验中发现控制反应过程中DO为2.0 mg/L左右时最经济合理，其相应的曝气量为合适的曝气量。通过试验找出每一进水浓度下合适的曝气量，并应随着进水COD浓度的不同，根据检测的初始DO（810min左右）值调节曝气量，使整个反应过程的DO处于适当的水平，既能保证出水水质，又能节省运行费用。2.2 不同进水浓度相同曝气量试验配制原水COD浓度分别为850、1200、1500mg/L，进水混合后COD浓度分别为650、980、1300mg/L，反应过程平均MLSS为2000mg/L，曝气量为0.6 m3/h，试验结果如图3所示。从图可以看出，不同的进水COD浓度，反应10 min左右时DO值有很大差别，COD浓度越高，DO值越低，二者有很好的相关性。在COD浓度为650mg/L时，反应10 min左右DO值就升到4.5 mg/L；而COD浓度为1300 mg/L时，反应10 min时的DO值仅为1.3 mg/L。因此，在反应开始后较短的时间内就可以根据检测的DO值的大小预测出相应的进水COD浓度。用SBR法处理石化废水，以上述试验研究结果为基础，设定每一周期初始的曝气量均为0.6m3/h，在不知进水COD浓度的情况下，以在线检测反应10min左右时DO值的大小为依据，预测出该进水COD浓度，再找出在该进水COD浓度下适宜的曝气量，将其归纳总结如表1所示。与此同时，发现在上述每一试验过程中，当有机物达到难降解程度时，DO都有迅速大幅度升高的现象发生，并且在较短的时间内上升到56mg/L。根据反应期间DO的变化，实现对SBR供气量和反应时间的模糊控制。表1 进水COD浓度和反应时间预测初始DO值（mg/L） 预测进水COD浓度（mh/L） 适宜曝气量（m3/h） 反应时间（min） 5.554006000.20.39053.706008000.30.41003.702.2080010000.40.61002.201.50100013000.60.81201.50181.01201.151.0160019001.01.21303 DO作为模糊控制参数的基本思想SBR法的模糊控制目的有三：一是实现计算机自动控制；二是在保证出水水质前提下尽可能节省运行费用；三是避免曝气量不足或反应时间过长而引起的污泥膨胀。3.1 以初始DO作为模糊控制参数设定每一周期反应初始的曝气量均为0.6m3/h，以在线检测的反应初始阶段（810 min左右）的DO值（DOoff）作为被控制变量，以曝气量（u）为控制变量。在模糊控制系统的设计时，以在线检测的DOoff与设定的DO标准浓度（DOs）的偏差Ei作为模糊控制器的一个输入变量，1min为一个采样周期，一个采样周期后该偏差Ei的变化量CEi作为模糊控制器的另一个输入变量。Ei=DOoff-DOs i=1，2，3(1)CEi=Ei-Ei-1i=1，2，3(2)式中i-第i次采样的相应数据Ei-1-第i-1次采样处理水DOoff的偏差。根据这两个输入变量，经过模糊控制器的计算、判断与决策，作为模糊控制系统输出变量的则是控制变量的变化量ui，即曝气量的变化量。确定了模糊控制器的输入与输出变量后，根据模糊控制理论按照以下步骤实现模糊控制系统。3.1.1 精确量的模糊化根据表1所得的试验结果，将DO的偏差及偏差的变化量用模糊变量来表示，即将被控制变量进行模糊化处理，得到模糊集合向量。对误差E,误差变化CE及控制量u的模糊集及其论域定义如下：CE和u的模糊集均为：NB,NM,NS,O,PS,PM,PBE的模糊集为：NB,NM,NS,NO,PO,PS,PM,PB上述模糊语言变量的意义：NB=Negative Big(负大)PB=Positive Big(正大)NM=Negative Medium（负中）PM=Positive Medium(正中)NS=Negative Small(负小)PS=Positive Small(正小)NO=Negative Zero(负零)PO=Positive Zero(正零)O=ZeroE和CE的论域均为：-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6u的论域为：-7，-6，-5，-4，-3，-2，-1，0，+1，+2，+3，+4，+5，+6，+7将Ei、CEi、ui化为各自论域上离散的整型变量，即整型化处理。在此设定DOs=2.0mg/L,是相对于COD=1000 mg/L、曝气量为0.6m3/h、反应9min时的DO浓度。E、CE及u的模糊集和论域确定后，须对模糊语言变量确定隶属函数，即所谓对模糊变量赋值，就是确定论域内元素对模糊语言变量的隶属度。上述论域E、CE、u上的模糊变量均假定为正态型模糊变量，其正态函数为：F(x)=exp-(x-a)/)2(3)此函数确定了模糊隶属函数曲线的形状。将确定的隶属函数曲线离散化，就得到了有限个点上的隶属度，便构成了一个相应的模糊变量的模糊子集。3.1.2 建立模糊控制规则在试验基础上，分析DO与有机物降解及曝气量之间的关系，建立以模糊语言表示的模糊控制推理的合成规则和模糊控制规则。根据操作过程中可能遇到的各种情况和系统的运行数据，将相应的控制策略归纳为表2，这是一组根据系统输出的误差及误差的变化趋势来消除误差的模糊控制规则。表2 SBR法曝气过程模糊控制规则表ECENBNMNSOPSPMPBuNBPBPBPBPBPMPSONMPBPBPBPMPSONSNSPBPMPMPSONSNMNOPMPMPSONSNSNMPOPMPSPSONSNMNMPSPMPSONSNMNMNBPMPSONSNMNBNBNBPBONSNMNBNBNBNB上述这些模糊控制规则可以用模糊条件语句来描述，例如：if E=NB or NM and CE=NB or NM then u=PB orif E=NB or NM and CE=NS then u=PB or 上述选取控制量变化的原则是：当误差大或较大时，选择控制量以尽快消除误差为主；而当误差较小时，选择控制量要注意防止超调，以系统的稳定性为主要出发点。例如，当DO误差及误差变化均为负大时，就是SBR反应器内DO浓度很低，而且有进一步降低的趋势，如果不加以调整，势必造成反应时间过长或引起污泥膨胀，为尽快提高DO浓度，消除误差，必须增大曝气量，所以u取正大。当误差为负小，误差变化为正小时，系统本身具有消除误差的能力，可以不调整曝气量。3.1.3 模糊推理及其模糊量的非模糊化在模糊控制规则的指导下，经过模糊决策后，得到模糊控制变量ui：为了对被控制对象SBR处理系统施加精确的控制，还需要将模糊控制变量ui转化为可执行的精确量，即曝气量变化量的准确量，这就是非模糊化处理过程。上述模糊控制规则所确定的每一条模糊条件语句都可以计算出相应的模糊控制量ui。例如，由第1条语句所确定的模糊关系可用式（4）表示：R=(NBE+NME)PBu(NBCE+NMCE)PBu(4)如果此刻采样所得到的实际误差模糊变量为e，误差变化的模糊变量为ce,根据推理的合成规则进行模糊决策，得到模糊控制量为u1:u1=eo(NBE+NME)PBuceo(NBCE+NMCE)PBu(5)同理，可由其余模糊条件语句计算出相应的模糊控制量u2,u3,由于各条件语句之间是或的关系，则控制量的模糊集合u表示为：u=u1+u2+un(6)由式（6）所计算出的控制量是一个模糊子集，不能直接应用于被控对象，必须经过非模糊化处理转化为精确量。本文采用加权平均法作为非模糊化处理方法，计算式如下：这种方法可以充分利用模糊推理结果、模糊子集提供的有用信息量，得到SBR法曝气过程的模糊控制表，储存在计算机中。上述过程是反应进行到89min，根据在线检测的DO值预测进水COD浓度，并在第10min对曝气量进行调整。为了保证较好的控制效果，可在后续反应过程中继续检测DO值，并对曝气量进行再一次调整。调整次数的多少应视预测进水COD浓度的大小及相应反应时间的长短而定。在有机物达到难降解程度时，DO迅速大幅度升高，这是停止曝气的信号。如果在反应过程中，频繁地调整曝气量，势必使DO始终维持在2.0mg/L左右，而不会发生DO迅速大幅度升高的现象，进而影响反应时间的控制。因此，试验中根据表1的试验结果，在反应810 min预测到进水COD浓度后，便相应地预知反应时间。如果预测的反应时间在120min之内，进行两次调整，第二次是在反应进行到30 min，DOs仍取2.0 mg/L，具体的控制方法同前。如果预测的反应时间超过120 min，则进行三次调整，第三次是在反应进行到60 min，DOs仍取2.0 mg/L，具体的控制方法同前。经过这样的方法控制，就可以弥补第一次调整曝气量（810 min）所造成的误差，而且不会影响对反应时间的控制。3.2 作为反应时间的控制参数在反应初期（810 min），以上述的模糊控制方法对曝气量进行调整后，使后续反应过程中DO处于合适的水平。由于SBR法间歇运行的特点，当有机物达到难降解程度时，DO迅速大幅度升高，在10 min内DO便可上升到3.5 mg/L,反应结束时DO可升到6 mg/L左右。这一变化特点可用模糊语言变量加以描述，以此作为停止曝气的信号，故引入了用DO误差的大小和误差变化的快慢作为模糊控制器的两个输入变量。SBR法处理石油化工废水的试验结果表明：当DO(升高的幅度)3.5 mg/L，且DO的变化速率0.30 mg/(Lmin)时，反应已结束，应停止曝气，这是建立模糊控制规则的重要依据。由于两种现象中误差及误差的变化均为正，可以简化对误差E、误差变化CE及控制量u的模糊集和论域的定：E、CE的模糊集均为：PS，PM，PBE、CE的论域为：1，2，3，4，5，6而对控制量u（即曝气量）而言，只有两种选择：一种是维持原来的曝