污水處理廠活性污泥工藝過程模擬.pdf

1、我國污水處理廠的建設(shè)和發(fā)展已有八十多年的歷史，污水處理廠從無到有，從小到大， 尤其是近二十年來有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。但我國現(xiàn)有的采用活性污泥工藝的污水處理廠和其 它處理設(shè)施，有相當(dāng)數(shù)量的不能正常穩(wěn)定運(yùn)行，這基本上是由于控制、管理等方面的原因造 成的。隨著我國城市污水排放量的日益增加，國家必須投入大量的資金進(jìn)行處理，以滿足水 環(huán)境和水資源保護(hù)的需要。研究和開發(fā)活性污泥數(shù)學(xué)模型和污水處理廠計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，對(duì) 提高我國污水處理設(shè)施運(yùn)行

2、效率和現(xiàn)代化水平具有深刻的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的應(yīng)用前景。 活性污泥工藝數(shù)學(xué)模型以經(jīng)典的微生物生長動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，經(jīng)歷了從傳統(tǒng)數(shù)學(xué)模式 到動(dòng)態(tài)模型的發(fā)展過程，本論文重點(diǎn)闡述了針對(duì)曝氣池的傳統(tǒng)模型、Andrews模型、WRc 模型、主流模型IWAs系列模型、生物除磷模型的進(jìn)展情況，及動(dòng)態(tài)模型的改進(jìn)和目前存在 的一些非機(jī)理模型。此外本論文還探討了沉淀池模型的建模基礎(chǔ)，及一些學(xué)者采用的模擬求 解方法。 根據(jù)污水處理廠各處理構(gòu)筑物的特性

3、進(jìn)行合理的模型概化，建立污水處理廠活性污泥工 藝數(shù)學(xué)模型。本論文以ASM2d和ASM3模型為基礎(chǔ)，通過合理地假定和系統(tǒng)分割，建立了 生物反應(yīng)過程脫氮除磷去除有機(jī)物的機(jī)理模型，探討污水中的常規(guī)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與模型組分間的 關(guān)系，為二者在模擬過程中的相互轉(zhuǎn)化提供依據(jù)。采用等距離和固定橫截面積的一維層模型 對(duì)二沉池進(jìn)行建模。 基于對(duì)活性污泥系統(tǒng)的建模，采用面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒ǎ瑐?cè)重于面向?qū)ο蟮姆治龊?設(shè)計(jì)，以Microsoft(R)的

4、Visual Basic軟件作為開發(fā)平臺(tái)，利用對(duì)象的方式調(diào)用MATLAB(R)軟 件編制的模塊對(duì)其計(jì)算功能進(jìn)行擴(kuò)充，成功實(shí)現(xiàn)了污水處理廠模擬與控制軟件的各項(xiàng)功能。 該軟件可對(duì)多種活性污泥工藝進(jìn)行過程模擬，采用默認(rèn)的模型參數(shù)和多級(jí)完全混合反應(yīng) 器串聯(lián)的方法，實(shí)現(xiàn)推流式工藝、多點(diǎn)進(jìn)水工藝、吸附再生工藝、前置反硝化工藝、Bardenpho 工藝及生物除磷工藝等活性污泥工藝曝氣池的過程模擬，并對(duì)各工藝運(yùn)行的主要影響因素， 如污泥齡、污

5、泥回流比、內(nèi)回流比及缺氧好氧比例等對(duì)過程的影響進(jìn)行模擬和探討。二沉池 的模擬以前置反硝化工藝為例，采用經(jīng)轉(zhuǎn)化的曝氣池出水作為二沉池的進(jìn)水，模擬預(yù)測(cè)二沉 池出水和底流中SS的濃度及SS在二沉池中的濃度分布。 在采用上述軟件進(jìn)行實(shí)例工藝的過程模擬時(shí)，首先需對(duì)模型參數(shù)進(jìn)行校核。針對(duì)生物反 應(yīng)過程模型動(dòng)力學(xué)參數(shù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)系數(shù)進(jìn)行靈敏度分析，提出并采用改進(jìn)的靈敏度分析方 法確定各參數(shù)對(duì)過程的影響程度，為模型校核和應(yīng)用提供理論依據(jù)。對(duì)某

6、實(shí)際污水處理廠的 活性污泥工藝進(jìn)行過程模擬，根據(jù)模擬結(jié)果和實(shí)際測(cè)定數(shù)據(jù)的誤差，調(diào)整了反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù) 和二沉池模型的參數(shù)，以獲得較為滿意的模擬結(jié)果。 活性污泥工藝過程模擬的最終目的是實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的優(yōu)化與控制。本論文探討了活性污泥 系統(tǒng)包括一級(jí)處理系統(tǒng)、曝氣池、回流污泥、污泥消化、污泥脫水等子系統(tǒng)的控制問題。采 用遺傳算法對(duì)模型的動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以減小某實(shí)際污水處理廠模擬值與實(shí)測(cè)值間的誤 差，并以該污水處理廠水溫是否高于12℃