1、活性污泥法造紙污水處理仿真軟件的開發(fā)組員：朱德泓 郭凱倫 霍然 指導老師：沈文浩內(nèi)容摘要項目概況項目完成情況項目階段成果遇到的問題后期計劃項目概況項目完成情況項目階段成果遇到的問題后期計劃1.項目概況制漿造紙企業(yè)是傳統(tǒng)的用水大戶和廢水排放大戶造紙工業(yè)2008年的廢水排放量約為40.77億噸（工業(yè)總排放217.38億噸）造紙工業(yè)2008年的排放廢水中化學需氧量約為128.8萬噸（工業(yè)總排放404.8萬噸）造紙工業(yè)廢水排放占工業(yè)廢水排放總量百分比造紙工業(yè)COD排放占工業(yè)COD排放總量百分比18.76 31.82 不論是從降低生產(chǎn)成本角度考慮，還是從降低環(huán)境污染的角度考慮，改進制漿造紙企業(yè)的污水處理

2、工藝，提高制漿造紙企業(yè)污水處理效率都是具有十分積極的意義的然而活性污泥法污水處理過程是一個強耦合、多輸入多輸出的動態(tài)系統(tǒng)，具有高度非線性、時變、不確定性和時滯等特點，因此導致了活性污泥法污水處理過程研究的復雜和困難。 隨著活性污泥數(shù)學模型的成熟和計算機仿真技術(shù)的快速發(fā)展，通過計算機仿真模擬活性污泥法污水處理過程，進行活性污泥法污水處理工藝、過程控制算法和控制策略等研究，對活性污泥法污水處理系統(tǒng)進行設(shè)計、改造，已逐漸成為活性污泥法污水處理的研究熱點 。本項目的主要目的建立活性污泥法造紙污水處理的仿真模型和仿真界面，為造紙污水活性污泥法處理提供一個平臺。計算機模擬仿真的優(yōu)點縮短工藝設(shè)計的周期降低工

3、藝設(shè)計成本降低工藝設(shè)計難度輔助污水處理系統(tǒng)運行輔助控制系統(tǒng)設(shè)計和檢驗項目主要工作對紙廠活性污泥法污水處理工藝進行考察、研究；基于ASM系類模型，建立紙廠活性污泥污水處理過程數(shù)學模型；通過Matlab/Simulink工具建立紙廠活性污泥污水處理過程的計算機仿真模型；根據(jù)具體的紙廠活性污泥污水處理對象，進行實驗估測出模型中的過程參數(shù)；對具體紙廠活性污泥污水處理對象的入水數(shù)據(jù)進行處理，并根據(jù)模型對入水組份進行劃分；基于測得的過程參數(shù)和整理的入水數(shù)據(jù)進行仿真運行，檢驗模型正確性，并進行模型的修正；基于紙廠活性污泥法污水處理工藝設(shè)計、運行等需要進行仿真界面的設(shè)計。項目概況項目完成情況項目階段成果遇到的

4、問題后期計劃2.項目完成情況查閱活性污泥法污水處理、污水處理仿真及紙廠污水處理控制方面的資料 ;掌握Simulink工具箱中常用模塊的使用，熟悉工具箱中自定義模塊和s-function的編輯 ;活性污泥工藝數(shù)學模型的計算機實現(xiàn)：通過Simulink 工具建立了BSM1中工藝的計算機模型，并同BSM1提供的仿真結(jié)果進行比較，證明了所建立的開環(huán)仿真模型的準確性 。 結(jié)合紙廠SBR的實際運行狀況，著手進行紙廠SBR仿真模型的建立；學習MATLAB/GUI工具箱的使用，熟悉GUI工具箱中常用按鈕及功能模塊的使用，及其callback函數(shù)的編寫；針對A2/O活性污泥工藝和紙廠SBR活性污泥工藝，建立了活

5、性污泥污水仿真界面的主界面，和主要功能的框架。進度完成與計劃對比計劃進度實際進度2010年610月：查閱有關(guān)活性污泥法處理造紙污水工藝的資料，了解活性污泥法處理造紙污水的特點，確定詳細的研究方案。查閱有關(guān)活性污泥法工藝污水處理相關(guān)資料，到紙廠進行實地參觀，對活性污泥法工藝有了初步的了解。并處理從工廠獲得的數(shù)據(jù)，供以后仿真界面作輸入數(shù)據(jù)使用。計劃進度實際進度2010年11月2011年1月：認識活性污泥數(shù)學模型，掌握現(xiàn)有的活性污泥數(shù)學模型的建模方法。重點研究BSM1模型，熟悉了BSM1模型的運行過程，對BMS1模型從定性到定量有一定的了解?；贐SM1模型，用SIMULINK試運行A2/O工藝，并

6、對運行結(jié)果與BSM1模型提供的結(jié)果進行對比。對SBR工藝進行研究。2011年23月：學習MATLAB仿真軟件，熟悉基本操作。學習使用MATLAB基礎(chǔ)模塊，掌握其基礎(chǔ)編程語言。掌握SIMULINK工具箱的用途與使用方法，運用簡單的SIMULINK工具箱設(shè)計控制流程。同時學習GUI的工具箱，運用GUI工具箱設(shè)計出活性污泥法的仿真總界面。項目概況項目完成情況項目階段成果遇到的問題后期計劃3.項目階段成果1.對紙廠拷貝的數(shù)據(jù)進行處理，為紙廠SBR活性污泥污水處理仿真提供入水數(shù)據(jù)，圖1中為處理后的數(shù)據(jù)中SBR入水數(shù)據(jù)COD曲線圖，因為在ASM1中入水COD被劃分為了溶解性易生物降解物質(zhì)SS、顆粒性慢速生

7、物降解物質(zhì)XS、可溶惰性物質(zhì)SI和顆粒性惰性物質(zhì)XI，根據(jù)實驗室中對該紙廠污水COD組份的劃分，將入水COD組份進行了劃分，得到的四種組份的曲線圖如圖2所示。 圖2 紙廠SBR入水COD及其劃分后各組份曲線圖 2. 根據(jù)BMS2模型MATLAB/SIMULINK建立了A2/O活性污泥工藝的SIMULINK開環(huán)仿真模型如圖3所示，仿真模型中的生物模塊和二沉池模塊通過s-function和C語言編譯實現(xiàn)，這兩個部分C程序參考BSM1仿真基準。 圖3 A2/O活性污泥工藝SIMULINK開環(huán)仿真模型 3.通過對活性污泥法的了解，和工廠的參觀調(diào)查，設(shè)計了活性污泥仿真界面的總界面，其中包括了為工作期望實

8、現(xiàn)的功能。仿真假面如圖4所示。(A) A2/O工藝(B) SBR工藝(C) 仿真界面菜單欄及主要功能 項目概況項目完成情況項目階段成果遇到的問題后期計劃4.遇到的問題1.由于活性污泥法工藝的知識超過了現(xiàn)階段所學知識的水平，只能對A2/O和SBR工藝有基本的認識，對于定量分析兩種工藝，如動力學方程和化學矩陣、物料衡算等方面，只能夠定性了解。在今后的實驗當中，在設(shè)計界面的同時，通過查閱有關(guān)文獻資料的方法，不斷地強化A2/O和SBR工藝的認識，方便對仿真界面的設(shè)計。 3.GUI界面設(shè)計過程中還存在部分程序報錯，或者運行較緩慢的現(xiàn)象。主要通過對程序錯誤的排查和程序優(yōu)化進行解決。 MATLAB功能強大，由于對MATLAB功能還有些不熟悉，需要在今后的時間內(nèi)再去研究MATLAB的功能。 項目概況項目完成情況項目階段成果遇到的問題后續(xù)計劃后續(xù)計劃簡化和修改活性污泥1號模型，使其能夠應(yīng)用到紙廠SBR活性污泥工藝的仿真當中，建立SBR仿真模型，通過之前采集、處理的入水數(shù)據(jù)進行仿真運行，并與紙廠的SBR出水數(shù)據(jù)進行比較。經(jīng)過對模型的修改，獲取能準確描述紙廠SBR過程的仿真模型。根據(jù)設(shè)計好的仿真總界面