專利名稱：簡化的污水處理過程活性污泥模型的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理技術(shù)，具體的說是一種簡化的污水處理過程活性污泥模型。
背景技術(shù)：
近幾年國內(nèi)污水處理行業(yè)發(fā)展迅猛，無論從建設(shè)規(guī)模到設(shè)備水平都與國際接軌，但是我國污水處理行業(yè)的儀器儀表發(fā)展速度緩慢，污水處理企業(yè)的現(xiàn)場可測信息嚴(yán)重不足，一些關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo)無法在線測量，這不僅影響了自動(dòng)控制系統(tǒng)優(yōu)勢的發(fā)揮，增加了現(xiàn)場 技術(shù)人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)由于水力停留時(shí)間較長，當(dāng)前的出水水質(zhì)指標(biāo)只能反映水力停留時(shí)間(幾小時(shí)或十幾小時(shí))前的工藝運(yùn)行情況，無法作為反饋信息為當(dāng)前的工藝參數(shù)設(shè)定提供指導(dǎo)，導(dǎo)致活性污泥不能在較優(yōu)狀態(tài)下運(yùn)行?；钚晕勰鄶?shù)學(xué)模型是從表示基質(zhì)消耗與微生物生長關(guān)系的Monod方程出發(fā)，結(jié)合化工領(lǐng)域的反應(yīng)器理論與微生物學(xué)理論，對(duì)基質(zhì)降解、微生物生長等各參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系做定量描述。從上世紀(jì)50年代開始，經(jīng)過不斷的發(fā)展，出現(xiàn)了很多優(yōu)秀的活性污泥數(shù)學(xué)模型。在眾多數(shù)學(xué)模型中，國際水協(xié)會(huì)(International Water Association,簡稱IWA)推出的活性污泥 I 號(hào)、2 號(hào)、3 號(hào)模型(Activated Sludge Model NO. I,NO. 2,NO. 3，簡稱 ASM1，ASM2，ASM3)發(fā)展最成熟。尤其是ASMl模型，自發(fā)表以來受到國內(nèi)外環(huán)境工程界的廣泛關(guān)注，目前已成為活性污泥過程仿真和控制的重要理論基礎(chǔ)，是影響最大、應(yīng)用最廣的模型之
OASMl包括了碳氧化、硝化和反硝化過程，描述了污水中好氧和缺氧條件下所發(fā)生的有機(jī)碳水解、微生物生長和衰減等8個(gè)反應(yīng)過程，模型還包含13種組分和19個(gè)參數(shù)。我國污水處理廠的測量能力不足，模型組份中除了溶解氧，其余的模型組份濃度均不能進(jìn)行測量。尤其是國內(nèi)的污水處理廠，基本上只能夠測量COD (Chemical Oxygen Demanded,化學(xué)需氧量)、SS (Suspended Solid,固體懸浮物)、5日生化需氧量B0D5等常規(guī)水質(zhì)分析指標(biāo)。復(fù)雜的模型結(jié)構(gòu)和眾多的參數(shù)在一定程度上限制了模型的應(yīng)用。限于污水處理廠的設(shè)計(jì)、運(yùn)行水平和現(xiàn)場儀器儀表的水質(zhì)檢測能力，直接應(yīng)用整套模型進(jìn)行污水處理過程的系統(tǒng)仿真和出水水質(zhì)預(yù)測具有一定的困難。因此，急需一種針對(duì)于我國污水處理行業(yè)特點(diǎn)，適用于我國污水處理企業(yè)的簡化的污水處理過程活性污泥模型。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中污水處理過程存在的應(yīng)用整套模型進(jìn)行污水處理過程的系統(tǒng)仿真和出水水質(zhì)預(yù)測具有一定的困難、污水處理廠一些關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo)無法在線測量等不足之處，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種適用于我國污水處理企業(yè)的簡化的活性污泥模型。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明簡化的污水處理過程活性污泥模包括以下步驟
對(duì)現(xiàn)有模型進(jìn)行簡化結(jié)合我國污水處理廠的實(shí)際情況，以碳的氧化過程、參考出水COD作為出水是否合格的主要依據(jù)，對(duì)活性污泥I號(hào)數(shù)學(xué)模型ASMl模型進(jìn)行簡化，簡化后的模型只包含7種組分、3個(gè)反應(yīng)過程和8個(gè)參數(shù)；對(duì)簡化后的模型進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換在污水處理廠的入水口，建立將常規(guī)水質(zhì)分析指標(biāo)轉(zhuǎn)化為模型組分濃度的轉(zhuǎn)換模型；在污水處理廠的出水口，建立將當(dāng)前可知的出水組分濃度轉(zhuǎn)化為常規(guī)水質(zhì)分析指標(biāo)的轉(zhuǎn)換模型；模型修正根據(jù)水溫變化的幅度將一年分為四個(gè)階段，根據(jù)Arrhenius公式對(duì)模型參數(shù)校正，得到簡化的污水處理過程活性污泥模型。所述簡化后的模型針對(duì)傳統(tǒng)推流式活性污泥法處理工藝，僅考慮異養(yǎng)菌好氧條件下的碳氧化過程和顆粒性有機(jī)物的水解過程。所述現(xiàn)有模型根據(jù)IWA提供的benchmark數(shù)據(jù)文件，對(duì)進(jìn)水COD濃度中含量低于I %的組成組分忽略不計(jì)。所述現(xiàn)有模型不考慮溶解氧、氮磷以及其他無機(jī)營養(yǎng)物對(duì)有機(jī)物去除及細(xì)胞生長和消亡的影響。所述7 種組分為 S1, Ssa!> Xs>XB,H>Xp> S0O所述8 個(gè)參數(shù)為YH、fP、所述3個(gè)反應(yīng)過程為異氧菌的好氧生長過程、異氧菌的衰減過程以及顆粒狀有機(jī)物的水解過程。將常規(guī)水質(zhì)分析指標(biāo)轉(zhuǎn)化為模型組分濃度的轉(zhuǎn)換模型的任務(wù)是通過常規(guī)水質(zhì)分析指標(biāo)得到非常規(guī)的模型組分濃度，轉(zhuǎn)換公式如下
權(quán)利要求
1.一種簡化的污水處理過程活性污泥模型，其特征在于包括以下步驟 對(duì)現(xiàn)有模型進(jìn)行簡化結(jié)合我國污水處理廠的實(shí)際情況，以碳的氧化過程、參考出水COD作為出水是否合格的主要依據(jù)，對(duì)活性污泥I號(hào)數(shù)學(xué)模型ASMl模型進(jìn)行簡化，簡化后的模型只包含7種組分、3個(gè)反應(yīng)過程和8個(gè)參數(shù)； 對(duì)簡化后的模型進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換在污水處理廠的入水口，建立將常規(guī)水質(zhì)分析指標(biāo)轉(zhuǎn)化為模型組分濃度的轉(zhuǎn)換模型；在污水處理廠的出水口，建立將當(dāng)前可知的出水組分濃度轉(zhuǎn)化為常規(guī)水質(zhì)分析指標(biāo)的轉(zhuǎn)換模型； 模型修正根據(jù)水溫變化的幅度將一年分為四個(gè)階段，根據(jù)Arrhenius公式對(duì)模型參數(shù)校正，得到簡化的污水處理過程活性污泥模型。
2.按權(quán)利要求I所述的簡化的污水處理過程活性污泥模型，其特征在于所述簡化后的模型針對(duì)傳統(tǒng)推流式活性污泥法處理工藝，僅考慮異養(yǎng)菌好氧條件下的碳氧化過程和顆粒性有機(jī)物的水解過程。
3.按權(quán)利要求I所述的簡化的污水處理過程活性污泥模型，其特征在于所述現(xiàn)有模型根據(jù)IWA提供的benchmark數(shù)據(jù)文件，對(duì)進(jìn)水COD濃度中含量低于I %的組成組分忽略不計(jì)。
4.按權(quán)利要求I所述的簡化的污水處理過程活性污泥模型，其特征在于所述現(xiàn)有模型不考慮溶解氧、氮磷以及其他無機(jī)營養(yǎng)物對(duì)有機(jī)物去除及細(xì)胞生長和消亡的影響。
5.按權(quán)利要求I所述的簡化的污水處理過程活性污泥模型，其特征在于所述7種組分為 S^SpUXbiXpS。。
6.按權(quán)利要求I所述的簡化的污水處理過程活性污泥模型，其特征在于所述8個(gè)參數(shù)為YH、fP、ii H、Ks、K。, H、bH、kh、Kx。
7.按權(quán)利要求I所述的簡化的污水處理過程活性污泥模型，其特征在于所述3個(gè)反應(yīng)過程為異氧菌的好氧生長過程、異氧菌的衰減過程以及顆粒狀有機(jī)物的水解過程。
8.按權(quán)利要求I所述的簡化的污水處理過程活性污泥模型，其特征在于將常規(guī)水質(zhì)分析指標(biāo)轉(zhuǎn)化為模型組分濃度的轉(zhuǎn)換模型的任務(wù)是通過常規(guī)水質(zhì)分析指標(biāo)得到非常規(guī)的模型組分濃度，轉(zhuǎn)換公式如下
9.按權(quán)利要求I所述的簡化的污水處理過程活性污泥模型，其特征在于在污水處理廠的出水口，建立將當(dāng)前可知的出水組分濃度轉(zhuǎn)化為常規(guī)水質(zhì)分析指標(biāo)的轉(zhuǎn)換模型為 CODout = WWXb, H+xP(10) SSout = 0. 75X (Xs+X^Xb.h+Xp)(11)BOD5,out = 0. 25X [Ss+Xs+(l-fp) XXB,H](12) 式中，S1表示可溶性惰性有機(jī)物質(zhì)；Ss表示易生物降解基質(zhì)A1表示顆粒狀惰性有機(jī)物質(zhì)；XS表示慢速可生物降解基質(zhì)3&11表示異養(yǎng)菌活性生物量；XP表示由微生物衰減而產(chǎn)生的顆粒狀產(chǎn)物；fP表示生物體種可轉(zhuǎn)化為顆粒狀產(chǎn)物的比例。
10.按權(quán)利要求I所述的簡化的污水處理過程活性污泥模型，其特征在于所述根據(jù)水溫變化的幅度將一年分為四個(gè)階段為4-5月、6-8月、9-10月和11-次年3月分別代表“春夏秋冬”四個(gè)階段。
11.按權(quán)利要求I所述的簡化的污水處理過程活性污泥模型，其特征在于所述Arrhenius 公式為 ii (t) = u (T) e0 (H)(13) 式中U (t)代表8個(gè)參數(shù)，T表示模型參數(shù)值已知的某個(gè)溫度，0代表溫度修正因子，t代表“春、夏、秋、冬”四個(gè)階段中某一階段。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種簡化的污水處理過程活性污泥模型，步驟為對(duì)現(xiàn)有模型進(jìn)行簡化結(jié)合我國污水處理廠的實(shí)際情況，對(duì)活性污泥1號(hào)數(shù)學(xué)模型ASM1模型進(jìn)行組分和過程簡化，只考慮COD組分組分和碳的氧化過程，對(duì)簡化后的模型進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換在污水處理廠的入水口，建立將常規(guī)水質(zhì)分析指標(biāo)轉(zhuǎn)化為模型組分濃度的轉(zhuǎn)換模型；在污水處理廠的出水口，建立將通過模型計(jì)算得到的出水組分濃度轉(zhuǎn)化為常規(guī)水質(zhì)分析指標(biāo)的轉(zhuǎn)換模型；模型修正根據(jù)水溫變化的幅度將一年分為四個(gè)階段，根據(jù)Arrhenius公式對(duì)模型參數(shù)校正，得到簡化的污水處理過程活性污泥模型。本發(fā)明簡化后的模型可以用于污水處理過程的仿真，預(yù)測出水水質(zhì)，模型同時(shí)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
文檔編號(hào)G06F19/00GK102682190SQ201110062310
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者于廣平, 于海斌, 滕琳琳, 王宏, 王景揚(yáng), 苑明哲 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院沈陽自動(dòng)化研究所, 沈陽中科博微自動(dòng)化技術(shù)有限公司