EASM1模型的建立及在城市污水生物添加強化脫氮中的應用.pdf

1、數(shù)值模擬是研究活性污泥法處理城市污水這一復雜生化過程并對其進行控制的有效手段。本研究在國際水協(xié)會 ASM1模型的基礎(chǔ)上進行了擴展,增加了除磷功能,建立了具有除碳、脫氮、除磷功能的EASM1模型(Extention of Activated Sludge Model No.1),利用歐盟基準BSM1(Benchmark Simulation Model No1)和國際水協(xié)會ASM2對EASM1模型進行了驗證。
　　將EASM1模型分

2、別應用于序批式工藝(SBR)和連續(xù)流工藝(A2/O)的生物添加強化生物脫氮系統(tǒng)。依據(jù)生物添加的特征,提出了投加比a(投加流量與進水流量的比值)的概念,用于表征生物添加過程。模擬結(jié)果表明,在短污泥齡(SRT=6d)的條件下,投加比越大,硝化速率越大,氨氮轉(zhuǎn)化率越高,生物添加強化效果越好。無生物添加時(a=0),硝化能力較差,經(jīng)50天運行,氨氮去除率僅為17％,出水氨氮為35mg/L;當a=0.01時,經(jīng)50天運行,氨氮去除率可達到80%以

3、上，出水氨氮可降至5mg/L;當a=0.2時,僅經(jīng)15天后,出水氨氮降至1mg/L以下。將模擬結(jié)果與實驗結(jié)果進行對比,兩者結(jié)果基本一致,說明本研究提出的拓展模型和模擬方法可較好地模擬活性污泥生物添加強化生物脫氮系統(tǒng)。
　　針對現(xiàn)有活性污泥模型的參數(shù)識別方法,如人工試錯法、遺傳算法等,算法復雜、收斂速度慢、準確率低,提出采用支持向量機法的模型參數(shù)識別方法。結(jié)果表明,選取5個敏感性較強參數(shù)( HY, Hm, Hb, am,),選用支持

4、向量機法時,平均相對誤差為1.335%,其中k h Y為0.015%, Hm為2.76%, Hb為1.43%, am為H0.58%,為1.89%,整體相對誤差波動較小;當選用遺傳算法時,平均相對誤差為1.622%,其中k h Y為0.03%, Hm為4.47%, Hb為1.47%, am為0.46%,為1.68%, H k h整體相對誤差波動較大,說明支持向量機法的平均識別準確率優(yōu)于遺傳算法。
　　借鑒現(xiàn)代控制理論,用狀態(tài)空間法描

5、述污水水質(zhì)與控制參數(shù)之間的變化關(guān)系,借助變步長加速法進行尋優(yōu),從而達到對活性污泥系統(tǒng)進行基于模型的控制。以A2/O中試系統(tǒng)為研究對象,以出水氨氮和硝氮為指標,其主要控制參數(shù)為污泥齡、曝氣量和污泥回流比。在傳統(tǒng)控制策略下,僅能憑經(jīng)驗對控制參數(shù)的變化量進行選擇和控制,且無法預知控制結(jié)果。當污泥齡為15天,溶解氧為1.65mg/L,內(nèi)回流比為50%時,出水氨氮為13.53 mg/L,硝氮24.12 mg/L,氨氮超過國家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排

6、放標準中的一級B標準。以活性污泥模型為基礎(chǔ),利用狀態(tài)空間法和變步長加速法,選取出水氨氮及硝氮為控制變量,以溶解氧及內(nèi)回流比為操作變量(污泥齡不變條件下),經(jīng)模擬計算,確定溶解氧增量為1.84,內(nèi)回流比增量為0.75。以模擬計算的參數(shù)對實際系統(tǒng)進行控制,2天后,出水氨氮由13.53減少至4.1mg/L左右,出水硝氮由24.12減少至9.4mg/L左右。以上結(jié)果表明當進水水質(zhì)不變時,該控制方法可以實現(xiàn)對控制參數(shù)的定量操作及對污水處理系統(tǒng)進行