活性污泥数学模型.pdf

活性污泥数学模型 ——ASMs简介 提纲 ♦ 一、仿真 ♦ 二、模型分类 ♦ 三、传统活性污泥数学模型简介 ♦ 四、IAWQ活性污泥数学模型发展的历史 ♦ 五、活性污泥1号模型（ASM1 ） ♦ 六、ASM3和ASM2 、ASM2d 一、仿真（模拟） 1、仿真的定义和分类 ♦ 仿真（Simulation,模拟) ：当问题有一定 的复杂性时，可以先建立该问题的模型 （Model ），并以模型为基础对问题进行 分析。这一过程，称为仿真。 ♦ 仿真分为物理仿真和数学仿真。 2 、仿真和试验的关系——对立统一 ♦ 仿真可以减少试验量，节省试验费用， 为试验提供参考数据。 ♦ 仿真模型中的参数，需通过试验来确定。 ♦ 仿真的结果需通过试验来验证 ♦将仿真与试验有机地结合在一起，是研 究复杂系统的有效方法。 二、模型分类 ♦ 数学模型分为机理模型和统计模型 ♦机理模型是依据过程的质量、能量、动 量守恒原则，以及反应动力学等原理来 建立模型，属于“白箱”模型； ♦ 统计模型是依据过程输入、输出数据， 利用一定的统计方法对数据进行分析来 建立模型，属于“黑箱”模型； ♦ 即利用过程机理又利用测试数据来建立 的混合模型属于“灰箱”模型。 三、传统活性污泥数学模型简介 ♦ 1942年Monod提出了以米- 门公式为基础 的Monod方程： S µ µmax K + S s 三、传统活性污泥数学模型简介 ♦表示有机物降解的传统典型模型： Eckenfelder(1955年) 、Mckinny(1961年)和 Lawrence-McCarty(1970年)活性污泥法模 型 ♦ 以上三个模型都是静态模型，仅考虑了 污水中含碳有机污染物的去除，无论是 参数的求解还是计算过程都相对简单。 四、IAWQ活性污泥数学模型发展的历史 ♦ 1986年推出活性污泥1号模型（ASM1 ）：包 括去除污水中有机碳以及硝化和反硝化等过 程。 ♦ 1995年推出活性污泥2号模型（ASM2 ）：包 含了脱氮和生物除磷处理过程。 ♦ 1999年ASM2被拓展为ASM2d ，将反硝化聚 磷菌包含在内。 ♦ 1998年推出了活性污泥3号模型（ASM3 ）： 所包含的主要反应过程和ASM1相同。是对 ASM1 的改进，更适合于实际应用。 五、活性污泥1号模型（ASM1 ） ♦模型建立的方法 ♦模型表述 ♦模型的组分 ♦模型中的反应过程 ♦模型的参数 ♦模型实际使用中的约束条件 （一）模型建立的方法 ♦ 1、矩阵格式 ♦2 、统一单位 ♦3、基本符号 ♦4 、质量守恒定律的应用 ♦ 5、连续性检查 ♦ 6、设置模型假定 ♦7、活性污泥1号模型的表述 1、矩阵格式 ♦ 建立矩阵的第一个步骤是确定模型中相关的组分，列于 表头，表底列出它们对应的名称和单位。 ♦ 第二个步骤是定义发生在系统中的生物过程，即影响列 表中组分转化和变化 的过程，列于矩阵最左列。 ♦ 在矩阵对应行的最右列列出了每个过程的动力学表达式 或速率方程式 。表的右下角定义了速率方程中的动力 学参数。 ♦ 矩阵内的元素是化学计量系数v ，描述了单个过程中各 ij 组分之间的数量关系 。矩阵中约定的符号为：负号表 示消耗，正号表示产生。表的左下角列出了定义的全部 化学计量系数。 Peterson matrix presentation 异养微生物好氧生长的过程动力学和化学计量学 2、统一单位 ♦ 对于含碳有机物，其浓度用COD （mg/L ）表示； ♦ 对于溶解氧，是负的COD值，其浓度用-COD （mg/L ）