一种活性污泥数学模型ASM1参数测定方法与流程

本发明涉及活性污泥数学模型领域，尤其涉及一种活性污泥数学模型asm1参数测定方法。

背景技术：

1、我国已建或在建的废水处理厂中超过80％的污水处理厂采用活性污泥法，随着人们对活性污泥法工艺认识的不断深入，概念模型和物理模型逐渐向数学模型发展。活性污泥数学模型在一定程度上能对一般城市污水进行模拟，对实际污水处理的设计和运行控制具有一定指导意义，国际水协(iwa)推出的活性污泥数学系列模型(asms)对机理模型的发展具有里程碑意义，活性污泥数学模型的发展推进了生物废水处理系统模型的发展以及模型在设计和运行管理中的实用性。

2、然而，活性污泥模型的组分复杂且参数众多，许多参数的测定方法还未统一规范化，除少数参数可采用模型推荐的典型值外，大多参数需要测定，且参数测定过程复杂。

3、因此，asm模型应用的关键问题之一是模型中参数(动力学参数和化学计量系数)的确定问题。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于解决现有技术中活性污泥模型的组分复杂且参数众多，许多参数的测定方法还未统一规范化的技术问题。一种活性污泥数学模型asm1参数测定方法，包括以下步骤：

2、yh值计算步骤：依据中f/m下our测试值含义，计算asm1模型中的yh值；

3、衰减系数bh计算步骤：对零f/m下our测试值的线性回归，计算得到衰减系数bh；

4、最大比增长速率μh计算步骤：对高f/m下our测试值的线性回归，计算得到最大比增长速率μh；

5、ks值、kh值和kx值计算步骤：在yh值、最大比增长速率μh和衰减系数bh测定结果基础上，根据中f/m下our曲线，用最小二乘法拟合，根据最佳拟合结果，计算得到ks值、最大比水解速率kh值和慢速可生物降解底物水解的半饱和常数kx值。

6、所述yh值计算步骤具体包括：

7、选取的适宜f/m值，向密闭间歇反应器内投加污泥和基质，并用丙烯基硫脲抑制自养菌的活动；

8、连续监测反应器内our随时间的变化，根据下述公式计算yh值；

9、

10、式中：

11、ss0为实验初始投加的易降解基质浓度；

12、yh为异养菌产率系数；

13、δdo为降解ss消耗的溶解氧总量；

14、our(t)为实验表观耗氧速率；

15、oure为内源呼吸耗氧速率)；

16、t2为our实验测量至内源呼吸阶段的时间。

17、所述衰减系数bh计算步骤，具体包括：

18、在污泥好氧条件下进行实验，取一定量驯化污泥投加至反应器内，不投加基质，连续曝气数日，每日定时测定耗氧速率our，待our基本无变化时试验结束，得到our数据随时间的变化数据；

19、以ln(our)与时间t作图，所得直线斜率为传统衰减系数b'h；公式如下：

20、ln(our)＝ln〖1-fd)b′hxh0]-b′ht

21、取fd＝0.20，通过截距ln[(1－fd)b'hxh0]，计算得到xh0；

22、所述bh通过以下公式计算得到：

23、

24、其中fp为asm1模型的惰性颗粒比例，fp按照以下公式计算得到：

25、

26、其中fd为传统模型中生物衰减产生的惰性颗粒物。

27、所述最大比增长速率μh计算步骤，具体包括：

28、根据试验选取的高f/m，向反应器中投加适量污泥和配制水样，采用间歇大量曝气方式，使do浓度上升至6～7mg/l后停止曝气，连续监测do的变化；

29、当do的变化呈下降趋势时，试验结束，以ln(our)与时间t作图，根据下式可得出直线斜率和截距：

30、

31、根据所述传统衰减系数b'h的值，即可计算得到μh和xh0。

32、所述ks值、kh值和kx值计算步骤，具体为：

33、根据以下微分方程组计算ks值、kh值和kx值：

34、

35、其中，xh0、μh、yh、fp和bh均采用上述实验已确定值作为参数输入值，so2为溶解氧浓度；koh为溶解氧半饱和常数，取asm1默认值0.1mg/l；

36、根据中f/m下our实验测定结果，利用最小二乘法原理进行曲线拟合，根据最佳拟合结果，求解出ks值、kh值和kx值。

37、本发明第二方面提供了一种活性污泥数学模型asm1参数测定系统，包括：

38、yh值计算单元：依据中f/m下our测试值含义，计算asm1模型中的yh值；

39、衰减系数bh计算单元：对零f/m下our测试值的线性回归，计算得到衰减系数bh；

40、最大比增长速率μh计算单元：对高f/m下our测试值的线性回归，计算得到最大比增长速率μh；

41、ks值、kh值和kx值计算单元：在yh值、最大比增长速率μh和衰减系数bh测定结果基础上，根据中f/m下our曲线，用最小二乘法拟合，根据最佳拟合结果，计算得到ks值、最大比水解速率kh值和慢速可生物降解底物水解的半饱和常数kx值。

42、本发明第三方面提供了一种电子设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令，所述存储器和所述至少一个处理器通过线路互连；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述电子设备执行上述的如上所述的活性污泥数学模型asm1参数测定方法。

43、本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的如上所述的活性污泥数学模型asm1参数测定方法。

44、本发明具有以下有益效果：

45、(1)在我国，目前对于活性污泥数学模型的研究还处于起步阶段。活性污泥模型的组分复杂且参数众多，许多参数的测定方法还未统一规范化，目前国内外学者采用呼吸计量法对进水中可生物降解基质的浓度进行了测定，实现了对4个主要参数的估值。本研究采用间歇呼吸计量实验和线性回归分析法，实现了对6个参数值的有效确定，实验方法可靠性较好。

46、(2)本发明运用本研究参数确定方法，设计人员可以依据asm模型采用matlab编程对不同工艺参数进行模拟，将达到稳态后模拟结果与实际测定结果进行对比，可获得最优设计参数和工艺流程，从而设计人员可以选择最为合理的设计参数进行优化设计并完成模拟工作。

47、(3)我国已建或在建的废水处理厂中超过80％的污水处理厂采用活性污泥法，模型参数有效确定方法的研究将很大程度上促进asm模型的应用，从而提高我国废水处理厂设计、运行和管理水平。

技术特征：

1.一种活性污泥数学模型asm1参数测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种活性污泥数学模型asm1参数测定方法，其特征在于，所述yh值计算步骤具体包括：

3.根据权利要求2所述的一种活性污泥数学模型asm1参数测定方法，其特征在于，所述衰减系数bh计算步骤，具体包括：

4.根据权利要求3所述的一种活性污泥数学模型asm1参数测定方法，其特征在于，所述最大比增长速率μh计算步骤，具体包括：

5.根据权利要求4所述的一种活性污泥数学模型asm1参数测定方法，其特征在于，所述ks值、kh值和kx值计算步骤，具体为：

6.一种活性污泥数学模型asm1参数测定系统，包括以下单元：

7.一种电子设备，所述电子设备包括存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；

8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有指令，其特征在于，所述指令被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一项所述活性污泥数学模型asm1参数测定方法的各个步骤。

技术总结本发明涉及活性污泥数学模型领域，公开了一种活性污泥数学模型ASM1参数测定方法包括以下步骤：Y<subgt;H</subgt;值计算步骤：依据中F/M下OUR测试值含义，计算ASM1模型中的Y<subgt;H</subgt;值；衰减系数b<subgt;H</subgt;计算步骤：对零F/M下OUR测试值的线性回归，计算得到衰减系数b<subgt;H</subgt;；最大比增长速率μ<subgt;H</subgt;计算步骤：对高F/M下OUR测试值的线性回归，计算得到最大比增长速率μ<subgt;H</subgt;；k<subgt;s</subgt;值、k<subgt;h</subgt;值和K<subgt;X</subgt;值计算步骤：在Y<subgt;H</subgt;值、最大比增长速率μ<subgt;H</subgt;和衰减系数b<subgt;H</subgt;测定结果基础上，根据中F/M下OUR曲线，用最小二乘法拟合，根据最佳拟合结果，计算得到k<subgt;s</subgt;值、最大比水解速率k<subgt;h</subgt;值和慢速可生物降解底物水解的半饱和常数K<subgt;X</subgt;值。运用本研究参数确定方法，设计人员可以选择最为合理的设计参数进行优化设计并完成模拟工作。技术研发人员：毛鹤群受保护的技术使用者：中海环境科技（上海）股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29