PAGEPAGE38活性污泥法污水處理技術(shù)的仿真模型分析案例活性污泥過程是一個大型非線性系統(tǒng)，如果對此仍然采用傳統(tǒng)的控制策略，則其控制效果很難達(dá)到要求。國內(nèi)外很多學(xué)者都對此做了大量的研究，提出各種各樣的控制策略來達(dá)到改善控制效果的目的，雖然這些控制策略對于控制效果都有了一定的提高。但是活性污泥系列模型只是提供了反應(yīng)過程中各組分之間的數(shù)學(xué)表達(dá)，并沒有給出具體的評價標(biāo)準(zhǔn)。為了建立統(tǒng)一的評價標(biāo)準(zhǔn)，國際水質(zhì)協(xié)會聯(lián)合歐盟科學(xué)技術(shù)合作組織（EuropeanCoorperationScientificTechnicalResearch，COST）在2002年共同開發(fā)了活性污泥基準(zhǔn)仿真系列模型1號模型（即BSM1），用于解決污水處理過程中控制策略無法統(tǒng)一評估的問題?；钚晕勰嗷鶞?zhǔn)仿真系列模型1號模型包括具體工藝流程（主要設(shè)備布局及參數(shù)）、反應(yīng)過程、反應(yīng)步驟、仿真示例數(shù)據(jù)以及評價標(biāo)準(zhǔn)。利用活性污泥基準(zhǔn)仿真系列模型1號模型提供的評價標(biāo)準(zhǔn)，研究者可以對施加在模型上的控制策略加以評價，這樣一來，針對活性污泥法污水處理過程的建模仿真優(yōu)化控制的研究就可形成完美閉環(huán)ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>劉大偉</Author><Year>2007</Year><RecNum>167</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[54]</style></DisplayText><record><rec-number>167</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="tepw2tsr39arwdesssvppaxhzsptaftvz0zr"timestamp="1620473007">167</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>劉大偉</author><author>沈文浩</author></authors></contributors><titles><title>活性污泥法污水處理基準(zhǔn)仿真模型的開發(fā)及進(jìn)展</title><secondary-title>中國給水排水</secondary-title></titles><periodical><full-title>中國給水排水</full-title></periodical><pages>20-24</pages><volume>23</volume><number>020</number><dates><year>2007</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[54]，為污水處理的計算機(jī)仿真技術(shù)奠定良好的基礎(chǔ)，有效的推動污水處理技術(shù)的進(jìn)步。活性污泥基準(zhǔn)仿真系列模型1號模型的活性污泥過程設(shè)備布局圖如圖2-8所示，模型主要是由生化池和二沉池兩部分組成。生化池由前面的兩個厭氧池和后面的三個好氧池組成，未處理的污水首先流入?yún)捬醭?，在缺氧的條件下進(jìn)行反硝化反應(yīng)，反硝化細(xì)菌將硝態(tài)氮還原成N2圖STYLEREF1\s2SEQ圖\*ARABIC\s18BSM1仿真平臺概覽生化池模型由前述可知，生化池是活性污泥基準(zhǔn)仿真1號模型（BSM1）最重要的部分之一。在BSM1中，設(shè)定一、二號好氧池的氧傳遞系數(shù)KLa3=KLa4=10h-1=由于活性污泥基準(zhǔn)仿真系列模型1號模型（BSM1）中的生化池是以活性污泥系列模型1號模型（ASM1）為基礎(chǔ)建立的，因而其包含了活性污泥系列模型1號模型中的所有反應(yīng)過程及相關(guān)化學(xué)參數(shù)，這里不再贅述。生化池中各組分之間都要遵循質(zhì)量守恒定律，即對組分i而言，有如下關(guān)系：【變化量】=【輸入量】+【生成量】?【輸出量】即對于第k個單元池，池內(nèi)各組分要滿足質(zhì)量守恒表達(dá)式，當(dāng)k=1d式中：Z1——第一單元組分/g?m-3；Za——內(nèi)回流組分，即第五單元組分/g?m-3；Zr——外回流組分/g?m-3；Z0——系統(tǒng)進(jìn)水組分/g?m-3；V1——第一單元容積/m3；Qa當(dāng)k=2~5d式中：Zk——第k單元組分/g?m-3；Zk-1——第k-1單元組分/g?m-3；Qk-1——第k-1單元的流量/m3?d-1；對于好氧池中DO的濃度而言，其滿足以下方程：d式中：SO,k——第k單元DO濃度/g?m-3；SO,k-1——第k-1單元DO濃度/g?m-3；Qk-1——第k-1單元的流量/m3?d-1；Qk——第k單元的流量/m3?d-1，且Qk=Qk-其他質(zhì)量守恒方程為：ZZZQ式中：Z5——第5單元組分濃度/g?m?3；Zf——二沉池進(jìn)口組分濃度/g?m-3；Zw——二沉池污泥外排組分濃度/g?m-3；Qf——二沉池污泥外排流量/m3二沉池模型在活性污泥基準(zhǔn)仿真系列模型1號模型BSM1中，二沉池僅用于固液分離，對二沉池模型處理如下：將二沉池被模擬為10層非反應(yīng)單元，即不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，僅僅用于固液分離。模型中第六層為輸入層，經(jīng)過沉淀作用后，清水從頂層排出系統(tǒng)，污泥由底層排出系統(tǒng)。二沉池模型每層底面積均為1500m2，每層高度為0.4m，總高度為4m，總體積為6000m3。利用TakácsADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Takács</Author><Year>1991</Year><RecNum>108</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[55]</style></DisplayText><record><rec-number>108</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="tepw2tsr39arwdesssvppaxhzsptaftvz0zr"timestamp="1619320518">108</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>I.Takács</author><author>Patry,G.G.</author><author>Nolasco,D.</author></authors></contributors><titles><title>Adynamicmodeloftheclarification-thickeningprocess</title><secondary-title>WaterResearch</secondary-title></titles><periodical><full-title>WaterResearch</full-title></periodical><pages>1263-1271</pages><volume>25</volume><number>10</number><dates><year>1991</year></dates><urls></urls></record></Cite></EndNote>[55]的雙指數(shù)沉降模型可以有效的模擬二沉池的動力學(xué)過程，由于地心引力引起的不可溶性顆粒通量為：J式中：JS——不可溶性顆粒流量/g?(m2?s)-1；v其中v式中：v0'——最大實際沉降速度/m3?d-1，推薦值為250m3?d-1；v0——最大理論沉降速度/m3?d-1，推薦值為457XminX式中：fns——不可沉降懸浮率比例，推薦數(shù)值為0.00228；Xf同時，二沉池中污泥也應(yīng)該滿足質(zhì)量守恒，各層不可溶解組分的濃度變化如下式。d式中JX各層可溶性組分濃度變化滿足下式：d式中vv系統(tǒng)外回流和排出污泥中的可溶性組分濃度與二沉池底層(m=1Z對于第五單元流出的污泥濃度的計算，作以下處理：X式中frCOD-SS同理，對于公式（2-39）也適用于二沉池中下沉污泥總濃度Xu和出口水中污泥濃度X對于外回流和排出污泥中各固體組分的濃度，假設(shè)各組分與總不可溶固體濃度的比例相同，以XSX即可通過公式（2-40）計算出外回流和排出污泥中組分濃度，同時式（2-40）也適用于計算其他固體組分濃度。性能評價指標(biāo)控制效果活性污泥基準(zhǔn)仿真系列模型1號模型中使用絕對誤差積分（IntegraloftheAbsoluteError，IAE）和平方誤差積分（IntegraloftheSquaredError，ISE）來反映系統(tǒng)的瞬間響應(yīng)能力，其數(shù)值由如下公式計算，IAE和ISE數(shù)值越小，表明系統(tǒng)的響應(yīng)越迅速。IISE=出水水質(zhì)活性污泥基準(zhǔn)仿真系列模型1號模型中定義了出水水質(zhì)評價指標(biāo)（EffluentQuality，EQ）來評價污水處理的效果，其數(shù)值越小，表明出水水質(zhì)質(zhì)量越高。其計算公式如下。EQ=式中，SSet——第t時刻出水不可溶懸浮物濃度；CODet——第t時刻化學(xué)需氧量濃度；SSSBODCOD式中，Bi是不同污染類型的加權(quán)因子，用于將其轉(zhuǎn)換為污染單位，如表2-4所示。濃度用g?m-3表示。Bi的值由VanrolleghemADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Vanrolleghem</Author><Year>1996</Year><RecNum>168</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[56]</style></DisplayText><record><rec-number>168</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="tepw2tsr39arwdesssvppaxhzsptaftvz0zr"timestamp="1620474056">168</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Vanrolleghem,P.</author><author>Jeppsson,U.</author><author>Carstensen,J.</author><author>Carlsson,B.</author><author>Olsson,G.</author></authors></contributors><titles><title>Integrationofwastewatertreatmentplantdesignandoperation-asystematicapproachusingcostfunctions</title><secondary-title>WaterScience&Technology</secondary-title></titles><periodical><full-title>WaterScience&Technology</full-title></periodical><pages>159–171</pages><volume>34</volume><number>s3–4</number><dates><year>1996</year></