活性污泥一号模型参数影响的分析研究

1IAWQ活性污泥数学模型简介[工程类精品文档]本文内容极具参考价值,如若有用,请打赏支持,谢谢!IAWQ活性污泥数学模型简介为了鼓励环境科学家和工程师更广泛地把数学模型应用到废水生物处理系统的分析设计和运行管理中去，1983年，原国际水污染控制协会（IAWPRC）（国际水质协会IAWQ的前身）组织了南非、丹麦、美国等五国专家组成活性污泥工艺模型课题组来完成活性污泥处理系统数学模型的研究。

ASM课题组于1987年正式发表了技术报告，阐明了活性污泥1号模型（ASMNo.1）的主要特性。

它以矩阵的形式描述了污水中好氧、缺氧条件下所发生的水解、有机物降解、微生物生长、衰减等8种反应，模型中包含13种组分、5个化学计量系数和14个动力学参数[1].ASMNO.1自推出以来得到广泛应用，但它的缺陷是未包含磷的去除。

针对此问题，IAWQ专家组于1995年又推出活性污泥2号模型（ASMNo.2），它包含了磷的吸收和释放，增加了厌氧水解、酵解及与聚磷菌有关的4个反应过程。

因为生物除磷机理很复杂，所以ASMNo.2非常庞大，它包含19种物质、19种反应、22个化学计量系数以及42个动力学参数.该模型提出了包含化学需氧量（COD）、氮和磷去除过程在内的综合性生物处理工艺过程动态模拟理论，它不是生物除磷模型的最终方案，而是一种折中方案。

1999年IAWQ专家组经过对1号模型应用中问题的修正，推出活性污泥3号模型（ASMNo.3）。

ASMNo.3不以水解作用为重点、引入有机物在微生物体内的贮藏及内源呼吸，以强调细胞内部的活动过程。

ASMNo.3与ASMNo.1中主要现象是相关的，如以城市污水为主的活性污泥系统中的氧消耗、污泥产量、硝化和反硝化，但ASMNo.2中的生物除磷在此不予考虑。

ASMNo.3包括13个组分，12个生化过程。

ASMNo.3仅考虑微生物转化过程，不包括化学沉淀，但基于ASMNo.2（包含磷的吸收和释放过程）所提供的信息，很容易加入该过程.结语：借用拿破仑的一句名言：播下一个行动，你将收获一种习惯；播下一种习惯，你将收获一种性格；播下一种性格，你将收获一种命运。

活性污泥1号模型进水含碳组分的虚拟仪器研究的开题报告一、研究背景与意义生物处理技术已经成为处理有机废水的主要方法之一，其中以活性污泥工艺最为成熟。

活性污泥工艺通过菌群的代谢将有机废水中的有机物质降解为无机物质和生物体，同时污泥颗粒形成了良好的吸附功能，对水中的悬浮颗粒、氨氮等有害物质也有一定的去除作用。

因此，活性污泥工艺广泛应用于化工、制药、食品等行业的废水处理中。

活性污泥工艺中，污泥的生物代谢过程是非常复杂的，特别是进水含碳组分种类繁多，影响因素复杂，难以完全模拟实验。

因此，开发活性污泥进水含碳组分的虚拟仪器，对于指导实际污水处理、优化处理工艺具有重要的意义。

二、研究内容本项目研究的是活性污泥1号模型进水含碳组分的虚拟仪器。

具体研究内容如下：1. 搜集活性污泥进水含碳组分的相关数据，并建立数学模型。

2. 基于数学模型，使用Matlab等数学软件实现污水中有机物质的物质平衡计算，并对每个有机物质的生物降解进行动力学拟合。

3. 建立虚拟仪器的框架，实现虚拟仪器的可视化界面设计，包括污水进水含碳组分的输入、生物代谢过程的模拟，以及污泥量、污泥特性等关键参数的输出。

4.进行实际数据对比分析，测试虚拟仪器的准确性和可靠性。

三、研究方法和技术路线本项目主要采用以下方法和技术路线：1. 搜集和整理活性污泥进水含碳组分的相关数据，建立数学模型。

2. 借用Matlab等数学软件的计算功能，实现化学平衡和生物降解动力学拟合等计算。

3. 使用C++等编程语言融合模型和计算程序，实现虚拟仪器的框架搭建。

4. 使用OpenGL等图形化编程技术实现虚拟仪器的可视化界面设计。

5.通过实验数据对比分析，评估虚拟仪器的分析准确度和可靠性。

四、预期成果1. 建立活性污泥1号模型进水含碳组分的虚拟仪器，并发表论文若干。

2. 填补活性污泥进水含碳组分虚拟化研究的空白，提供优化处理工艺的工具。

3. 扩展虚拟仪器的功能和适用范围，提供应用价值。

活性污泥1号数学模型(ASMI)中的组分
宋文清;杨海真
【期刊名称】《环境科学导刊》
【年(卷),期】2003(022)004
【摘要】活性污泥数学模型组分的鉴定对活性污泥1号数学模型的应用具有重要的意义.ASMI中的组分包括含碳组分、含氮组分、溶解氧和碱度.传统的组分可以直接用经典的测试方法获得.其余组分目前还没有统一的测定方法,试验测定方法分为生物方法和物理化学方法.
【总页数】3页(P17-19)
【作者】宋文清;杨海真
【作者单位】同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海,200092;同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】X53
【相关文献】
1.活性污泥数学模型ASM1在工程设计中的应用(中) [J], 刘振江
2.活性污泥1#数学模型(ASM1)中的组分 [J], 宋文清;杨海真
3.活性污泥数学模型(ASM1)入流组分测定及应用 [J], 陈莉荣;彭党聪;于玲红
4.活性污泥数学模型入流组分测定及应用 [J], 陈莉荣;彭党聪
5.活性污泥数学模型在污水处理中的研究进展 [J], 徐承志;操家顺;罗景阳;吴瑒
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在污水处理中活性污泥数字模型的应用[摘要]在对活性污泥数字模型的具体内容进行论述的基础上，以某污水处理厂的实际运行工况为分析对象，验证了基于asm no.2模型的正确性，为污水处理实验室研究提供了参考。

[关键词]污水处理；活性污泥；处理模型中图分类号：x703文献标识码：a文章编号：1009-914x（2013）21-0227-011、活性污泥数字模型活性污泥数字模型主要包括1、2、3号模型，即asm no.1～3。

它们都是建立在monod方程基础之上的，而且其中包含了大量的多维动力学参数方程以及各种化学计量系数，都是采用矩阵形式对污水处理过程中的生物反应进行分析。

在使用asm no.1、asm no.2进行实验分析的过程中，都需要建立在对应的条件下，例如都需要其ph值保持中性，并保持一定时间的恒定。

其中，asm no.1要求整个实验在稳定而恒定的温度之下进行；而由于高低温状态下聚磷菌paos所表现出的特性并不可知，为了保证活性污泥对磷的去除，因此asm no.2要求实验温度要控制在中等温度下，大概在10～25℃之间。

相对asm no.1，asm no.2最重要的变化在于其中的生物量根据具体反应过程进行了更加详细的划分，使得其浓度不能完全采用简单的分布参数xb，m来予以表示。

同时，为了达到生物除磷的作用，asm no.2还利用两个化学过程来模拟化学沉淀。

而asm no.3和asm no.1存在着较大的一致性，仅仅只是在废水特征化的过程中进行了比较详细的改动，侧重从水解过程转移到有机物的存储过程中。

在asm no.1中，由于必须利用活性污泥呼吸实验对可生物降解基质（cod）值进行估算，而呼吸实验的估算有必须依赖异养型菌类产率yh的值来进行。

所以，在asm no.3中cod 溶解性仅需要有惰性有机质和快速可生物降解基质构成。

而且asm no.3中惰性有机质占40%，而非asm no.1中的10%。

同时，asm no.3还通过利用0.45μm的滤膜技能型过滤，可以将溶液中的各种成分以及颗粒组分进行更好的区分。

2017年第36卷第12期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·4651·化 工 进展基于活性污泥数学模型（ASM s ）的污水处理系统不确定性分析研究进展董姗燕1，2，李咏梅3，池春榕1，刘祖文1，2（1江西理工大学建筑与测绘工程学院，江西 赣州 341000；2江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室，江西 赣州 341000；3同济大学环境科学与工程学院，上海 200092）摘要：活性污泥数学模型（ASM s ）在应用过程中由于未能充分考虑污水处理系统的不确定性而降低了其可靠性和决策的准确性，目前国内外对基于ASM s 的不确定性分析尚处于研究的初级阶段。

本文概述了不确定性分析的两种常用方法，介绍了污水处理系统中基于ASM s 的不确定性源的识别与分类、不确定性指标量化的研究现状，以及不确定性分析在污水处理厂优化设计、工艺改造等方面的应用。

指出不确定性源的识别与分类目前仍然没有规范统一的分类机制和识别方法，不确定性指标的量化是模型应用的关键环节，尚需开展深入研究和分析；污水处理系统的不确定性分析将是今后ASM s 应用和发展的研究重点，不确定性分析可以帮助研究者更好地了解和把握污水处理系统模拟预测结果的不确定性范围，从而可以进行有效的风险评估和提高决策支持过程。

关键词：废水；活性污泥数学模型；不确定性分析；参数识别；蒙特卡罗模拟中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）12–4651–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1014Research and development on uncertainty analysis in wastewatertreatment system based on activated sludge model （ASM s ）DONG Shanyan 1，2，LI Yongmei 3，CHI Chunrong 1，LIU Zuwen 1，2（1School of Architectural and Surveying & Mapping Engineering ，Jiangxi University of Science and Technology ，Ganzhou 341000，Jiangxi ，China ；2Jiangxi Provincial Key Laboratory of Environmental Geo-technology and EngineeringDisaster Control ，Ganzhou 341000，Jiangxi ，China ；3College of Environmental Science and Engineering ，TongjiUniversity ，Shanghai 200092，China ）Abstract ：For complex wastewater treatment systems ，uncertainty is their basic attribute ．Due to not fully consider the actual system uncertainty ，the reliability and decision accuracy of Activated sludge model （ASM s ）in the application process was decreased ．The complete model application should include the uncertainty analysis of the model ．At present ，the uncertainty analysis based on ASM s is still in its infancy ．Based on the limited literature data ，the research status on the identification and classification of uncertainty sources in wastewater treatment system and the quantification of model uncertainty index were analyzed. the application of uncertainty analysis in optimization design ，upgrading and control strategy evaluation of wastewater treatment plant were introduced ．It was pointed out that there is still no standard classification and identification of uncertainty sources. The quantification of uncertainty index needs further study and analysis ．The uncertainty analysis of wastewater第一作者及联系人：董姗燕（1978—），女，博士研究生，主要从事水和污水处理系统仿真研究。

国内外ASM模型研究进展摘要：ASM(活性污泥模型)是表述废水中各种污染物质与废水处理系统中微生物之间的复杂生物化学反应过程的数学模型。

本文主要介绍了国内外活性污泥数学模型的研究现状及进展，包括活性污泥1号模型（ASM1）、BSM1模型、ASM-S模型、ASM-AS模型、活性污泥2号模型（ASM2）、活性污泥2d模型（ASM2d）、活性污泥3号模型（ASM）、FCASM3模型等。

对这些模型做了评价和比较，并对今后的研究方向提出了建议。

关键词：污水处理，好氧活性污泥，生物数学模型，活性污泥模型Progress in Activated Sludge Model Study at home and abroadShuangchun Yang,Xiaozhen Wang,Yi Pan,Dan Deng, Guobin Liu,Guian ZhangCollege of PetroChemical and environmental, Liaoning Shihua University, Fushun, 113001Abstract Activated Sludge Modeling is the mathematic model way, which describes complex biochemical reaction of micron germs and pollutants. In this paper research institution of Biological Mathematical Model of activated sludge in our country and abroad are reviewed, such as activated sludge model 1(ASM1), benchmark simulation model No.1 (BSM1), activated sludge model-secondary sedimentation tank (ASM-S), activated sludge model-aeration simplify (ASM-AS), activated sludge model 2 (ASM2), activated sludge model 2d (ASM2d), activated sludge 3 (ASM3) and fully coupled activated sludge model 3 (FCASM3). And activated sludge mathematical models are commended then the advices are proposed in this paper.Keyword Wastewater treatment, Aerobic activated sludge, Biological Mathematical Model, Activated sludge model0 引言据统计，十二五期间，全国87%的城市有建设污水处理厂的计划，这意味着将有约1500座规模在2万立方米/天以下的污水处理厂建成。

基于ASM1活性污泥污水处理过程的建模与控制问题研究活性污泥污水处理过程采用脱氮除磷的化学方法减少污水中的氮化合物,从而达到净化污水的目的。

一般工业污水处理上采用A/O工艺进行脱氮除磷过程,A/O工艺装置由两个厌氧池和三个好氧池、一个二沉池、一个外回路以及一个内回路共同组合而成。

本文在国际标准BSM1模型的基础上,研究了活性污泥污水处理过程的数学建模与控制器设计问题。

首先总结了污水处理技术的国内外研究现状,分析了污水处理控制策略。

然后介绍了BSM1仿真模型的搭建过程,其中包括厌氧池仿真平台搭建、好氧池仿真平台搭建以及二沉池仿真平台的搭建。

根据Monod方程给出了ASM1模型13种组成成分所满足的微分方程组,并依据13维的微分方程组搭建起BSM1模型的Simulink仿真平台,为污水处理控制问题分析奠定基础。

其次,根据搭建起的BSM1仿真模型,设计了污水处理的PID控制器。

首先选取研究对象为第一个好氧池Tank 3,选取被控变量和输入变量分别为出水溶解氧浓度和入水溶解氧浓度,分析了控制器的性能指标要求,并根据该指标要求设计了连续PID控制器。

然后按照传统PID控制器参数的整定方法,给出连续PID的时间参数。

针对活性污泥污水处理系统存在的大时滞现象,设计了污水处理数字PID控制器。

分别采用两种方式来搭建数字PID模型,一种是采用Simulink模型中定义的数字PID控制模块,另一种是编写S-Function程序来模拟数字PID控制器工作,并将自定义的数字PID控制模块嵌入到Tank 3模型中去以实现相应的控制效果。

然后,考虑到BSM1模型具有的强非线性和强耦合性的特点,基于模糊理论建立了系统的模糊控制模型,为便于分析,将模型进行相应的处理得到简化的10维状态空间模型。

在分析该模型的可观性和可控性的基础上,通过一个等效传递函数的状态空间模型,对其进行状态空间反馈控制器设计从而获得的理想的出水溶解氧浓度曲线。