[發明專利]CFD-ASM耦合模擬模型、其建立方法及污水處理系統優化方法

在審

• 申請號: 202010067984.0
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111222253A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 魏源送;柳蒙蒙;陳梅雪;齊嶸;陳彥霖
• 申請（專利權）人: 中國科學院生態環境研究中心
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;C02F3/00;C02F3/12;G06F111/10;G06F119/14;G06F113/08
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

1.一種CFD-ASM耦合模擬模型的建立方法，包括：

(1)建立待優化污水生物處理系統的三維幾何模型，確定計算域；

(2)將根據計算域將建立的三維幾何模型網格化處理，得到第一模型；

(3)設置第一模型的邊界條件且滿足收斂標準殘差后得到第二模型；

(4)利用第二模型進行流態數值模擬且流態數值模擬結果滿足流態要求后得到第三模型；

(5)將第三模型進行生物反應動力學優化，滿足出水水質排放標準，形成所述的CFD-ASM耦合模擬模型。

2.根據權利要求1所述的建立方法，其特征在于，

步驟(1)中所述計算域的構建與污水生物處理系統的關鍵結構相似，將污水生物處理系統的特征全部構建出來；

步驟(1)中所述三維幾何模型的建立方法包括：根據污水生物處理系統各構筑物尺寸以及反應設備的型號參數，使用前處理軟件建立三維幾何模型；

其中，所述反應設備包括攪拌槳、曝氣器中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的建立方法，其特征在于，

步驟(2)中所述網格化處理中在關鍵位置進行網格加密；

其中，所述關鍵位置包括進出口、曝氣管、攪拌槳中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的建立方法，其特征在于，

步驟(2)中所述網格化處理中采用非結構式三角形網格，所述網格大小根據計算精度和計算量平衡決定；

步驟(2)中所述網格化處理中網格的扭曲度不高于0.85，增長速率不超過1.40，縱橫比不大于5：1。

5.根據權利要求1所述的建立方法，其特征在于，

步驟(3)中所述收斂標準殘差不大于1×10^-5。

6.根據權利要求1所述的建立方法，其特征在于，

步驟(4)中所述流態要求包括待優化污水生物處理系統的構筑物內部流態不存在死區、短流現象。

7.根據權利要求1所述的建立方法，其特征在于，

步驟(4)中若所述流態數值模擬結果不滿足要求，則通過調整第二模型的各項參數重復步驟(1)至(4)，使流態數值模擬結果滿足流態要求；

其中，所述第二模型的各項參數包括待優化污水生物處理系統各構筑物的局部尺寸、曝氣器以及攪拌槳的水深、角度、頻率。

8.根據權利要求1所述的建立方法，其特征在于，

步驟(5)中所述生物反應動力學優化方法包括建立活性污泥模型；

所述活性污泥模型的靈敏度|S_i，j|≥1.0；

所述活性污泥模型的操作模式包括出水計算、過程研究和運行優化；

所述活性污泥模型的參數包括回流比、曝氣量、曝氣頻率、污泥齡、排水比、周期時間、碳源投加量。

9.一種CFD-ASM耦合模擬模型，采用如權利要求1至8任一項所述的建立方法得到。

10.一種污水處理系統優化方法，采用如權利要求9所述的CFD-ASM耦合模擬模型進行優化。