论文题目：PS高级氧化技术深度处理造纸废水工程应用及智能化控制研究
摘要：近年来,造纸工业作为国家工业基础原材料行业的重要组成部分实现了快速发展。但环境污染严重是制约其发展的难题。造纸废水因为有机污染物种类复杂、悬浮物含量高、化学需氧量高、可生化性差等特点,成为工业水处理领域的重点与难点。随着造纸行业水污染物排放标准日益严格,造纸废水深度处理迫在眉睫。基于硫酸根自由基的过硫酸盐新型高级氧化技术因为降解效率好且稳定、药剂成本低、易于贮存运输、操作简单、处理时间短等优点,具备良好的工业化应用前景。本文以造纸厂生化出水为研究对象,研究亚铁盐活化过硫酸盐高级氧化技术中各项因素对CODCr去除效果的影响,并完成该技术的工程应用方案设计与调试运行工作。同时结合该处理系统人工控制过程中出现的问题,通过模糊BP神经网络的分析,完成对该处理过程智能加药系统的设计。主要工作内容与结论如下:（1）以某造纸厂生化出水为对象,采用亚铁盐活化过硫酸钠产生的硫酸根自由基实现对水中有机污染物的氧化降解。在室温下考察了初始p H、亚铁盐投加量、过硫酸钠投加量、聚合氯化铝（Poly Aluminum Chloride,简称PAC）投加量等各项因素对CODCr降解率影响。实验表明,硫酸根自由在酸性至中性条件下皆可实现CODCr的有效降解;亚铁离子最佳投加量为0.6 g/L;考虑到降解效果和用药成本,过硫酸钠最佳投加量浓度为0.3 g/L;投加适量的絮凝剂PAC有助于离子沉淀,最佳PAC投加量为0.12 g/L。（2）完成3600 m~3/d过硫酸盐高级氧化技术深度处理造纸废水生化出水的工程应用方案设计。调试运行后,出水CODCr、NH3-N、TN、TP等各项水质指标长期稳定达标,满足《制浆造纸工业水污染物排放标准》（GB 3544—2008）中水污染排放限值的要求。本段工艺费用成本为1.30元/t,药剂成本为0.96元/t,所占比例为73.72%。（3）为满足排放水安全标准的更高要求,完成200 m~3/d的过硫酸盐高级氧化+双膜法组合工艺深度处理造纸生化出水中试规模的工程试验研究。运行结果表明,中试系统处理出水CODCr、NH3-N、TP水质指标优于GB3838-2002的IV类标准;TN、SS优于GB3544-2008的表2新建企业水污染物排放限值要求;各项水质指标皆优于GB/T19923-2005中敞开式循环冷却水系统补充水标准的要求,可直接回用。本段工艺运行费用为4.39元/t,电费为2.76元/t,占比62.87%。（4）为解决人工控制投药过程中稳定性差,操作失误频发,加药量难以控制,避免药剂浪费,节约成本。利用实验室小试及工程现场采集的进水流量、进水CODCr、亚铁盐投加量、过硫酸钠投加量、PAC投加量、出水CODCr等各项数据。在Windows 10工作环境下,使用Matlab2016a建立基于BP神经网络出水CODCr预测模型及模糊神经网络控制器及Simulink仿真模型,实现对该加药过程的智能化控制。结果表明,BP神经网络预测模型出水CODCr预测值与测量真实值之间相关性为0.9809,预测效果较好。
关键词：过硫酸盐;高级氧化;造纸废水;膜分离法;模糊BP神经网络
学科专业：环境工程（专业学位）
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 我国造纸工业污染现状
1.2 造纸废水水质特征及处理方法
1.2.1 造纸废水来源及特点
1.2.2 造纸废水常规处理方法
1.2.3 造纸废水深度处理技术
1.3 基于硫酸根自由基的高级氧化技术
1.3.1 过硫酸盐产生硫酸根自由基的活化方法
1.3.2 基于硫酸根自由基的高级氧化技术的应用
1.4 废水处理过程智能化控制研究概况
1.4.1 废水处理过程智能化控制研究的意义
1.4.2 废水处理过程智能化控制研究现状
1.5 课题研究内容及意义
1.5.1 本文研究内容
1.5.2 本文的技术路线
1.5.3 本文的研究方法与思路
1.5.4 本文的研究意义
第二章 PS高级氧化技术深度处理造纸生化出水的研究
2.1 造纸废水的来源及水质指标
2.2 实验材料及仪器
2.2.1 实验仪器
2.2.2 实验材料
2.3 实验分析方法
2.3.1 化学需氧量COD_(Cr)
2.3.2 Fe~(2+)浓度的测定
2.3.3 过硫酸钠浓度的测定
2.4 实验步骤
2.5 实验结果与分析
2.5.1 PS氧化体系下p H值对COD_(Cr)降解率的影响
2.5.2 PS氧化体系下Fe~(2+)投加量对COD_(Cr)降解率的影响
2.5.3 PS氧化体系下Na_2S_2O_8 投加量对COD_(Cr)降解率的影响
2.5.4 混凝剂(PAC)投加量对PS氧化体系下COD_(Cr)降解率的影响
2.6 本章小结
第三章 PS高级氧化技术工程应用设计
3.1 工程概况
3.2 工程主要技术规范与标准
3.3 工程设计要点及主要设计参数
3.3.1 设计水量
3.3.2 设计进水水质
3.3.3 设计出水水质
3.3.4 造纸废水处理工程升级改造系统设计
3.4 调试与运行方案
3.4.1 运行调试过程与步骤
3.4.2 运行管理注意事项
3.5 运行情况分析
3.5.1 运行水质结果分析
3.5.2 升级改造工艺的技术特点
3.5.3 升级改造系统工程现场图
3.5.4 升级改造系统的经济性分析
3.6 本章小结
第四章 PS高级氧化+双膜法组合工艺深度处理造纸生化出水的中试研究
4.1 中试系统水质水量分析
4.2 中试废水处理系统工艺
4.2.1 中试废水处理系统工艺选择
4.2.2 中试废水处理系统工艺特点
4.3 中试系统主要构筑物及设计参数
4.3.1 PS高级氧化处理单元
4.3.2 双膜处理单元
4.4 中试研究运行结果
4.4.1 中试系统对COD_(Cr)、NH_3-N、TN、TP的去除效果
4.4.2 中试系统对电导率的去除效果
4.4.3 中试系统现场图
4.4.4 中试系统运行费用分析
4.5 本章小结
第五章 基于模糊BP神经网络的废水高级氧化处理的智能加药系统
5.1 本章基本理论概述
5.1.1 主元分析法
5.1.2 BP神经网络算法
5.1.3 模糊神经网络算法
5.2 基于PCA-BP神经网络的出水COD_(Cr)预测模型的建立
5.2.1 数据选取及预处理
5.2.2 建模基本过程及模型参数的选择与设定
5.2.3 模型性能评价指标及运行结果与分析
5.3 PS高级氧化技术智能加药控制系统的设计及仿真
5.3.1 PS高级氧化智能加药控制系统的描述
5.3.2 模糊控制器的建模过程及模型参数的选择与设定
5.3.3 Simulink仿真模型的建立
5.4 本章小结
结论与展望
1.结论
2.展望与建议
参考文献
致谢
附件