活性污泥系統(tǒng)仿真與控制軟件(ASSSC)開發(fā)及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著社會的發(fā)展，污水排放量越來越大，而對污水出水的水質(zhì)要求則越來越嚴(yán)格。為了使污水處理達(dá)到最理想的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，勢必對污水處理過程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計和控制。以活性污泥法為主體工藝的污水生化處理是當(dāng)前處理工業(yè)有機(jī)污水和城市生活污水的主要途徑，然而從控制理論的角度來看，生化處理過程是典型的非線性、時變、不確定性、時滯的復(fù)雜系統(tǒng)。因此，人們必須借助污水處理的數(shù)學(xué)模型和計算機(jī)模擬來研究和掌握污水處理過程中活性污泥的狀態(tài)及規(guī)律，實現(xiàn)污水處理的工藝

2、流程及其控制策略的優(yōu)化設(shè)計和優(yōu)化控制。
　　 相比于國際水平，我國在污水活性污泥處理數(shù)學(xué)模型方面的研究和應(yīng)用還很滯后，尚未建立起可靠的模擬與控制的仿真平臺。為了縮短與國外的差距，本文嘗試使用面向?qū)ο蟮乃枷牒头椒ǎ肕icrosoft Visual C++6.0和Matlab作為工具對活性污泥過程進(jìn)行建模，在“模塊化”思想指導(dǎo)下，對好氧池，厭氧池，缺氧池，二沉池等設(shè)施單獨(dú)建模，通過設(shè)計程序算法，將不同反應(yīng)器模塊按照實際工藝流程順

3、序組合在一起，開發(fā)了一套具備仿真平臺的活性污泥系統(tǒng)仿真與控制軟件( Activated Sludge System Simulation and Controlling: ASSSC)。該軟件包含污水處理廠構(gòu)筑物的標(biāo)準(zhǔn)庫和經(jīng)典工藝的軟件包，能自由組合出實際運(yùn)行的污水處理工藝；且基于適應(yīng)中國國情的全耦合活性污泥系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型( Full Coupled Activated Sludge Model: FCASM3)，能夠?qū)崿F(xiàn)運(yùn)行工藝出水水質(zhì)

4、的模擬預(yù)測，提出優(yōu)化的工藝設(shè)計方法，從而促進(jìn)我國污水處理的優(yōu)化設(shè)計和計算機(jī)輔助設(shè)計。
　　 本文應(yīng)用ASSSC對實驗室強(qiáng)化生物除磷(EBPR)系統(tǒng)進(jìn)行建模，研究其在不同水溫變化下的除磷效果相應(yīng)機(jī)制，完成ASSSC在小試中的校驗。在水溫分別為20℃、25℃、30℃和35℃的EBPR系統(tǒng)中，升溫導(dǎo)致除磷效率下降后，溫度恢復(fù)的物理模擬與數(shù)值模擬試驗結(jié)果表明：水溫在25℃、30℃并行運(yùn)行時，EBPR系統(tǒng)除磷效果恢復(fù)所需的時間隨水溫的升高

5、而增加；當(dāng)并行水溫達(dá)到35℃時，即使采用20℃的溫度恢復(fù)手段，短期內(nèi)無法恢復(fù)到升溫前的除磷效果；由此得出，要使EBPR系統(tǒng)出水的除磷效率達(dá)到80％以上，系統(tǒng)內(nèi)的水溫需保持在低于30℃的范圍內(nèi)，防止出現(xiàn)高于35℃的現(xiàn)象。這表明ASSSC能夠得出工藝運(yùn)行的最佳工況的，防止未知危害的出現(xiàn)。
　　 ASSSC對污水處理廠AAO工藝和新型氧化溝工藝的模型建立現(xiàn)場模擬，完成了軟件在實際工藝中的校驗。實際污水處理工藝的動態(tài)模擬結(jié)果表明，ASS

6、SC能較好地實現(xiàn)對污水處理工藝有機(jī)物去除和生物除磷過程的模擬，簡化了模型預(yù)測與參數(shù)調(diào)節(jié)的過程，加快了數(shù)學(xué)模型指導(dǎo)實際工藝優(yōu)化運(yùn)行的步伐。
　　 同時，本文利用校驗完成的ASSSC，對SBR負(fù)反饋控制裝置進(jìn)行應(yīng)用研究。在ASSSC中開發(fā)出溶解氧濃度(DO)、溫度(T)和pH值的三參數(shù)負(fù)反饋控制接口，利用核心模型FCASM3對實驗室SBR工藝負(fù)反饋控制設(shè)備進(jìn)行為期一個月的三參數(shù)負(fù)反饋控制系統(tǒng)的仿真與控制研究。研究結(jié)果表明，ASSSC