活性污泥过程模拟方法技术

本发明专利技术涉及城市污水活性污泥处理技术，其以计算机和相应的操作系统为平台，使用一套能够根据各种工艺参数预测活性污泥工艺处理效能、分析活性污泥工艺工作状况的模拟软件，根据该软件的提示输入或选择相关数据，获得相应的预测结果，其特征在于：所采用的模拟软件由选型模块、基本数据模块、计算条件模块、计算模块、结果输出模块和辅助功能模块六部分构成；在一定操作模式下，通过选择工艺类型，输入工艺的计算条件以及活性污泥数学模型所需要的水质特性参数、化学计量学系数和动力学参数后，可以在较短时间内得到该工艺的处理效能，节省了大量人力、财力和时间。而且，可以选择不同工艺、设置不同的工艺计算条件，通过分析计算结果来进行工艺的选型工作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及城市污水活性污泥处理技术，具体地说就是一种分析活性污泥处理工艺效能、研究工艺过程中水质变化、容积变化和排泥量等参数的计算模拟方法。
技术介绍
我国的经济经历了高速发展，经济水平有了很大提高，但也带来了环境污染的严峻局面。我国的污水治理工程技术相对落后，如何实现污水处理工程设计、运行由粗放型向精确型过渡，达到节省投资、降低运行费用、提高出水水质的目的是个急需解决的现实难题。目前，活性污泥法是我国大多数城市污水处理厂采用的主要处理手段，但在工艺设计和运行方面却主要采用经验或半经验的方法。而实际污水的水质水量是剧烈波动的，这使得基于经验模型的工程设计存在着诸多的缺陷。为了做到污水处理工程的精确设计和控制，提高城市污水的处理效率，国际水质协会组织成立了活性污泥数学模型国际专家组，研究用数学模型来描述活性污泥系统内各种复杂的反应过程，并将其用于城市污水厂的工艺设计和运行控制。从1982年开始到1999年，专家组根据当时的研究成果逐步开发出了ASM1、ASM2(含ASM2D)和ASM3等系列活性污泥数学模型。这些模型在欧美等国家的城市污水厂的设计和运行中得到广泛应用，其效果显著。实践证明，利用数学模型可将城市污水厂的设计、运行和管理提高到一个非常理性和定量化的高度。现有的活性污泥工艺按反应池流态分为完全混合式和推流式，按池体数分单池体和多池体，按操作的连贯性分间歇式和连续式，按操作顺序分单向和交替。关于推流式反应池，可以将其看作是数个等体积的小型完全混合反应池；而间歇式和连续式则可以由池体之间、池体与环境间的联系具体区分。在操作过程中，间歇式除了池体间有联系外，池体和环境之间并没有联系(如无液体外排)，连续式除了池体间有联系外(主体流和回流)，还有池体与环境的联系(处理水和剩余污泥外排等)；交替式一般是由对称的功能池体构成，所以在半个周期内，交替式的工艺可以看成是单向连续流工艺，但它比单向连续流工艺需要更多描述工艺稳定性的参数。现有的主要工艺的计算条件因此可以归结为(1)周期段数及池体数，(2)池体基本特征，(3)周期内反应条件，(4)反应过程设置，(5)池体关联设置，(6)池体初始条件等六个条件。根据计算判断的需要，现有主要工艺可分为单向多池连续(AA/0、A/O、氧化沟和UCT等)、间歇时间连续(传统SBR等)、单向多池多时段(CAST)和交替多池多时段(传统UNITANK)四个工艺类型。在欧美国家，基于活性污泥数学模型的模拟系统已经有很多种，而且得到了广泛的使用。在我国尚没有得到广泛使用的类似模拟软件系统，鉴于生物脱氮除磷工艺在城市污水处理中应用的越来越必要和广泛，本专利技术主要以具有描述生物脱氮除磷过程的ASM2D为模型基础，结合六个计算条件，对活性污泥过程进行模拟计算。
技术实现思路
本专利技术的目的提供一种能够根据各种工艺参数预测活性污泥工艺处理效能、分析活性污泥工艺工作状况的模拟方法，其以计算机和相应的操作系统为平台，采用预先设计的模拟软件，根据软件的提示输入或选择相关数据，获得相应的预测结果。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，其以计算机和相应的操作系统为平台，使用一套能够根据各种工艺参数预测活性污泥工艺处理效能、分析活性污泥工艺工作状况的模拟软件，根据该软件的提示输入或选择相关数据，获得相应的预测结果，其特征在于所采用的模拟软件由选型模块、基本数据模块、计算条件模块、计算模块、结果输出模块和辅助功能模块六部分构成；其中，所述的选型模块提供用户一个选择操作模式和工艺类型的窗口并将选择结果储存于系统设备中，供计算模块调用，在选择工艺类型之前要先对需要模拟的对象进行分类；所述的基本数据模块是提供用户输入活性污泥数学模型所需要的水质特性参数、化学计量学系数和动力学参数等基础数据的窗口并将结果储存于系统设备中，供计算模块调用；所述的计算条件模块提供用户选择系统的周期段数及池体数、池体基本特征、周期内反应条件、反应过程设置、池体关联设置和池体初始条件等计算需要的基本条件，并将所选择的结果储存于系统单元中，供计算模块调用。所述的计算模块包括工艺设计参数输入和计算过程；其中工艺设计参数输入提供用户输入数据的窗口，计算过程则由系统调用选型模块、基本数据模块和计算条件模块选择或输入的数据和公式进行处理运算，处理结果保存系统单元中。所述的结果输出模块包括计算结果的曲线图显示和数据显示两部分，将计算模块单元获得的结果以曲线图或数据表的形式在电脑屏幕显示或打印出来。所述的辅助功能主要由设置方程解析条件、设置曲线线型和颜色、保存图片、数据库操作以及查询相关信息构成。本专利技术的更进一步的技术方案如下所述选型模块中的操作模式包括出水计算、过程研究和运行启动；所述选型模块中的工艺类型的分类如下1.单向多池连续按照时间和水体流向特征，该工艺应该为连续进水和出水，并且主流水体按照池体顺序依次进行，池体之间可以有水体(含固液混合体)的回流。最后一个池体为固液分离池体(沉淀澄清池)，并且其它池体不具有固液分离功能。常见工艺有A/O，AA/O，传统活性污泥法和氧化沟等；2.间歇时间连续按照时间和水体流向特征，该工艺应该为间歇进水和出水，池体为单个，具有反应沉淀多功能，反应按时间顺序进行。最后一个时间段为沉淀分离段，其它时段不进行固液分离，除反应(含进水)和沉淀过程外的其它过程一般不进行计算(排水、待机等)。常见工艺有传统SBR等；3.单向多池多时段按照时间和水体流向特征，该工艺应该为间歇进水和出水，池体为多个，水体依次通过池体，反应按时间顺序进行。第一个池体为原水进水点，池体间可以有水体(含固液混合体)的回流；最后一个时间段为沉淀分离段，其它时段不进行固液分离，除反应(含进水)和沉淀过程外的其它过程一般不进行计算(排水、待机等)。常见工艺有CAST等，对于CASS等间歇出水，连续进水的工艺不予支持和计算；4.交替多池多时段按照时间和水体流向特征，该工艺应该为连续进水和出水，池体为多个，水体依次通过池体，反应在单周期内按时间和空间顺序进行。池体功能具有对称型，相邻周期的水流顺序正好相反，单周期内最后一个池体为沉淀分离池，其它池体不进行固液分离。常见工艺有传统UNITANK等。所述数据模块的水质特性参数、历史记录(如果有或者必要)、化学计量系数和动力学参数的具体内容如下1.水质特性参数有四种方式(1)系统设定水质水量水质水量和温度由系统设定，主要用于没有合适数据，但需要对工艺进行计算的情况，系统按规律变化水质水量方式设定。水质基准值是IWA推荐的典型值，如果输入的水质组数是24、30和12，系统将按照一般城市污水的时变化、日变化和月变化规律设定变化系数，其它情况则是随机设置。水量和温度的基准值是1046m3/h和20℃，变化系数的设置和水质变化系数设置一致；(2)规律变化水质水量水质特性参数具有相同或类似的变化趋势，可以通过变化系数与基准值来描述。首先输入数据组数，然后确定水质水量和温度的基准值，最后输入各自变化系数；(3)无规律性水质水量水质特性参数不具有相同的变化规律或者任何参数都没有变化规律，需要对每个参数进行输入；(4)水质水量引用文件水质水量等参数保存在“文件名.mdb”格式的文件中时，可以直接引用。选定数据文件所本文档来自技高网...

【技术保护点】
活性污泥过程模拟方法，其以计算机和相应的操作系统为平台，使用一套能够根据各种工艺参数预测活性污泥工艺处理效能、分析活性污泥工艺工作状况的模拟软件，根据该软件的提示输入或选择相关数据，获得相应的预测结果，其特征在于：所采用的模拟软件由选型模块、基本数据模块、计算条件模块、计算模块、结果输出模块和辅助功能模块六部分构成；其中，所述的选型模块提供用户一个选择操作模式和工艺类型的窗口并将选择结果储存于系统设备中，供计算模块调用，在选择工艺类型之前要先对需要模拟的对象进行分类； 所述的基本数据模块是提供用户输入活性污泥数学模型所需要的水质特性参数、化学计量学系数和动力学参数等基础数据的窗口并将结果储存于系统设备中，供计算模块调用；所述的计算条件模块提供用户选择系统的周期段数及池体数、池体基本特征、周 期内反应条件、反应过程设置、池体关联设置和池体初始条件等计算需要的基本条件，并将所选择的结果储存于系统单元中，供计算模块调用；所述的计算模块包括工艺设计参数输入和计算过程；其中工艺设计参数输入提供用户输入数据的窗口，计算过程则由系统 调用选型模块、基本数据模块和计算条件模块选择或输入的数据和公式进行处理运算，处理结果保存在储存单元中；所述的结果输出模块包括计算结果的曲线图显示和数据显示两部分，将计算模块单元获得的结果以曲线图或数据表的形式在电脑屏幕显示或打印出来 ；所述的辅助功能主要由设置方程解析条件、设置曲线线型和颜色、保存图片、数据库操作以及查询相关信息构成。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张发根，隋军，刘俊新，
申请(专利权)人：广州市市政工程设计研究院，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]