膜生物反应器污水处理工艺以膜组件取代传统生物处理技术的二沉池,是一种由活性污泥法与膜分离技术相结合的污水处理技术。随着膜技术的不断成熟,膜生物反应器在城市污水处理中得到广泛应用。然而,在膜生物反应器污水处理过程中,膜污染问题不可避免,会导致运行成本增加、膜生物反应器寿命减少、甚至整个污水处理过程瘫痪,阻碍膜生物反应器平稳运行。为了降低膜污染的发生率,确保污水处理过程的长期稳定运行,对膜污染问题的准确决策至关重要。为此,设计一种有效的膜污染决策方法,对于缓解膜污染,保证出水水质,具有较高的研究意义和应用价值。为了实现对膜污染的准确决策,文中提出一种膜污染智能决策方法。首先,针对膜污染数据量不足的问题,提出了一种基于知识的模糊宽度学习算法;其次,为了估计膜污染的状态,提出了一种基于模糊宽度学习的识别方法,实现了膜污染的精确识别;然后,提出了一种基于数据-知识的区间二型模糊神经网络膜污染决策方法,实现了膜污染的精确决策;最后,为了实现对膜污染的实时监测和决策,设计了膜污染智能决策系统,为膜污染提供操作建议,以保证膜生物反应器污水处理过程的稳定运行。论文的主要研究工作如下:1.基于知识的模糊宽度学习算法研究;针对膜污染过程中数据量不足的问题,提出了一种基于知识的模糊宽度学习算法。首先,将已有知识提取,以模糊规则的形式表示;其次,设计了基于知识的模糊宽度学习算法,用模糊子系统代替宽度学习系统的特征节点,形成一种混合模糊神经系统;最后,利用伪逆的岭回归参数优化算法,提高了基于知识的模糊宽度学习算法的精度。实验结果显示,所提出的基于知识的模糊宽度学习的算法具有较好的性能。2.膜污染识别方法研究;针对膜污染过程难以实现多指标精确识别问题,提出了一种基于知识的模糊宽度学习膜污染识别方法。首先,以模糊规则的形式从膜污染人文范畴中提取已有知识,弥补数据量不足的缺点;其次,设计了一种基于知识的模糊宽度学习算法,采用知识建模、数据驱动的方法,提高了算法的学习性能;最后,设计了一种基于知识的模糊宽度学习膜污染识别方法,实现膜污染类型的精确分类。实验结果显示,所提出的基于知识的模糊宽度学习膜污染识别方法具有较好的识别效果。3.膜污染决策方法研究;针对膜污染决策精度不高的问题,提出了一种基于数据-知识的区间二型模糊神经网络膜污染决策方法。首先,结合膜生物反应器污水处理厂中已有经验和识别结果,以模糊规则的形式建立膜污染决策知识库,弥补了数据量不足的缺点;其次,提出一种知识重构机制,通过平衡匹配精度和多样性,完成知识的重构;最后,提出了一种基于数据-知识的区间二型模糊神经网络模型,利用模糊规则完成了隶属函数层的参数设计,并设计迁移梯度下降算法以调整网络模型参数。实验结果显示,所提出的方法能够实现膜污染的准确决策。4.膜污染智能决策系统设计;为了实现膜污染智能决策技术的实际应用,文中设计了膜污染智能决策系统。首先,建立膜污染的数据采集和传输平台,实现过程变量的实时采集和传输;其次,通过对关键过程变量的预测完成膜污染的强化预判,根据对过程变量的综合分析实现膜污染的识别,根据数据-知识信息为异常膜生物反应器污水处理过程提供决策支持;最后,将设计的膜污染智能决策系统应用于北京某污水处理厂,从而对所开发的膜污染智能决策系统进行实际测试。实验结果显示,该智能决策系统能够减缓膜污染的发生,为膜工艺提供安全的保障。