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，有相當數(shù)量的不能正常穩(wěn)定運行，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行處理，以滿足水 環(huán)境和水資源保護的需要。研究和開發(fā)活性污泥數(shù)學模型和污水處理廠計算機應(yīng)用軟件，對 提高我國污水處理設(shè)施運行

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

3、進行合理的模型概化，建立污水處理廠活性污泥工 藝數(shù)學模型。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物的機理模型，探討污水中的常規(guī)監(jiān)測數(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 對二沉池進行建模。 基于對活性污泥系統(tǒng)的建模，采用面向?qū)ο蟮能浖こ谭椒?，?cè)重于面向?qū)ο蟮姆治龊?設(shè)計，以Microsoft(R)的

4、Visual Basic軟件作為開發(fā)平臺，利用對象的方式調(diào)用MATLAB(R)軟 件編制的模塊對其計算功能進行擴充，成功實現(xiàn)了污水處理廠模擬與控制軟件的各項功能。 該軟件可對多種活性污泥工藝進行過程模擬，采用默認的模型參數(shù)和多級完全混合反應(yīng) 器串聯(lián)的方法，實現(xiàn)推流式工藝、多點進水工藝、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，并對各工藝運行的主要影響因素， 如污泥齡、污

5、泥回流比、內(nèi)回流比及缺氧好氧比例等對過程的影響進行模擬和探討。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水，模擬預(yù)測二沉 池出水和底流中SS的濃度及SS在二沉池中的濃度分布。 在采用上述軟件進行實例工藝的過程模擬時，首先需對模型參數(shù)進行校核。針對生物反 應(yīng)過程模型動力學參數(shù)和化學計量學系數(shù)進行靈敏度分析，提出并采用改進的靈敏度分析方 法確定各參數(shù)對過程的影響程度，為模型校核和應(yīng)用提供理論依據(jù)。對某

6、實際污水處理廠的 活性污泥工藝進行過程模擬，根據(jù)模擬結(jié)果和實際測定數(shù)據(jù)的誤差，調(diào)整了反應(yīng)動力學參數(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 用遺傳算法對模型的動力學參數(shù)進行優(yōu)化，以減小某實際污水處理廠模擬值與實測值間的誤 差，并以該污水處理廠水溫是否高于12℃