[發(fā)明專利]基于ASM2D模型的污水處理廠深井曝氣工藝優(yōu)化方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010399035.2
• 申請(qǐng)日: 2020-05-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111762958A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 辛志遠(yuǎn);劉飛;蔣金輝;唐寅;林亞楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): C02F9/14
• 分類號(hào): C02F9/14;G06F30/20
• 代理公司: 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11228
• 代理人: 代嬋

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于ASM2D模型的污水處理廠深井曝氣工藝優(yōu)化方法及裝置，方法步驟包括：獲取污水處理廠工藝結(jié)構(gòu)水量、各階段進(jìn)出水水質(zhì)、工藝運(yùn)行能耗數(shù)據(jù)、各工藝段運(yùn)行參數(shù)；利用ASM2D建立其過(guò)程模擬的仿真模型，將獲取的數(shù)據(jù)、參數(shù)輸入建立的模型中，模擬深井曝氣工藝運(yùn)行過(guò)程，利用仿真模型開(kāi)展模型參數(shù)的靈敏度分析，調(diào)整仿真模型參數(shù)；根據(jù)建立的仿真模型，進(jìn)行控制策略模擬，調(diào)整曝氣池DO濃度、內(nèi)回流比、外回流比對(duì)應(yīng)的方程參數(shù)，輸出模擬水質(zhì)結(jié)果；根據(jù)水質(zhì)模擬結(jié)果，在出水水質(zhì)滿足排放要求前提下，選擇投入能耗少的控制策略，建議深井曝氣工藝實(shí)際運(yùn)行參數(shù)。本發(fā)明體現(xiàn)出深井曝氣工藝機(jī)理，能夠模擬優(yōu)化控制策略，降低工藝運(yùn)行成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污水處理工藝優(yōu)化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于ASM2D模型的污水處理廠深井曝氣工藝優(yōu)化方法及裝置。

背景技術(shù)

近些年，我國(guó)污水處理廠處理規(guī)模發(fā)展迅速，污水處理的理論研究日益成熟，處理工藝日益完善，然而污水處理過(guò)程的優(yōu)化控制技術(shù)尚處于比較落后的階段。大多數(shù)污水處理廠的運(yùn)行控制多依賴技術(shù)工人手動(dòng)控制，控制算法的應(yīng)用較少，一定程度上不能保證污水處理廠運(yùn)行高效，增加了資源的消耗，提高污水處理成本。

污水處理工藝的進(jìn)水負(fù)荷波動(dòng)范圍大，具有時(shí)變性強(qiáng)及滯后性大等特點(diǎn)，并且運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，為深入認(rèn)識(shí)污水處理過(guò)程機(jī)理，研究污水處理過(guò)程中水質(zhì)指標(biāo)的動(dòng)態(tài)變化，指導(dǎo)實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行，國(guó)際水協(xié)推出了活性污泥系列模型

(ASMs)，包括ASM1,ASM2,ASM2D,ASM3等。現(xiàn)有的污水處理工藝優(yōu)化方法以污水處理機(jī)理模型(ASMs)為依托，研究范圍集中在AAO、SBR及其改良工藝等，缺乏以深井曝氣工藝為對(duì)象的運(yùn)行方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，提供了一種基于ASM2D模型的污水處理廠深井曝氣工藝優(yōu)化方法及裝置，其利用活性污泥機(jī)理模型ASM2D建立其過(guò)程模擬的仿真模型，通過(guò)優(yōu)化曝氣量、回流比等運(yùn)行參數(shù)模擬出水水質(zhì)，優(yōu)化傳統(tǒng)依賴人工經(jīng)驗(yàn)的運(yùn)行方法，可模擬出水水質(zhì)，在滿足出水指標(biāo)前提下，為水廠節(jié)能降耗提供運(yùn)行參數(shù)的建議。

本發(fā)明的目的是采用下述方案實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明公開(kāi)了一種基于ASM2D模型的污水處理廠深井曝氣工藝優(yōu)化方法，包括如下步驟：

步驟1：獲取污水處理廠工藝結(jié)構(gòu)水量、各階段進(jìn)出水水質(zhì)、工藝運(yùn)行能耗數(shù)據(jù)、各工藝段運(yùn)行參數(shù)；

步驟2：根據(jù)深井曝氣工藝特點(diǎn)簡(jiǎn)化ASM2D模型，建立包含氨氮反應(yīng)、硝酸鹽反應(yīng)、生物除磷反應(yīng)、化學(xué)除磷反應(yīng)、溶解氧濃度估算方程，含17項(xiàng)參數(shù)的19個(gè)水質(zhì)模擬方程的理論模型，模型中所有參數(shù)均可以被識(shí)別，模擬過(guò)程可等效為選擇Nelder-Mead單純形法和最小二乘法，求解多維無(wú)約束非線性優(yōu)化問(wèn)題的最優(yōu)解，建立基于Simulink的測(cè)試平臺(tái)；

步驟3：將步驟1獲取的數(shù)據(jù)、參數(shù)輸入步驟2建立的模型中，模擬深井曝氣工藝運(yùn)行過(guò)程，利用仿真模型開(kāi)展模型參數(shù)的靈敏度分析，調(diào)整仿真模型的參數(shù)，使模型仿真過(guò)程與污水廠實(shí)際運(yùn)行過(guò)程較吻合，建立深井曝氣工藝仿真模型；

步驟4：根據(jù)步驟3建立的深井曝氣工藝仿真模型，進(jìn)行控制策略模擬，調(diào)整各工藝段運(yùn)行參數(shù)(包括曝氣池DO濃度、內(nèi)回流比、外回流比對(duì)應(yīng)的方程參數(shù))，輸出模擬水質(zhì)結(jié)果；

步驟5：根據(jù)步驟4的水質(zhì)模擬結(jié)果，在出水水質(zhì)滿足排放要求前提下，選擇投入能耗少的控制策略，應(yīng)用于深井曝氣工藝實(shí)際運(yùn)行中。

進(jìn)一步地，步驟1選定的工藝結(jié)構(gòu)包括生化處理段各處理單元，包括深井曝氣池的缺氧區(qū)、厭氧區(qū)、氧化區(qū)，懸浮澄清池的絮凝區(qū)、混合區(qū)、沉降區(qū)；步驟1所述進(jìn)出水水質(zhì)包括化學(xué)需氧量(COD)、氨氮、硝酸鹽、磷酸鹽、混合液懸浮固體濃度(MLSS)；步驟1所述的工藝運(yùn)行能耗包括電耗、藥劑消耗量；步驟1所述的各工藝段運(yùn)行參數(shù)包括溶解氧(DO)、內(nèi)回流比、外回流比。