污水生化处理过程Benchmark的构造与评价.pdf

污水生化处理过程Benchmark的构造与评价衰德成’樊立萍’于海斌’ ; ) 摘要:本文论述和构造了工AWQ专家组关于污水生化处理过程仿真的Benchmark问题,。关健词:污水处理,Benchmark,仿真,活性污泥,二次沉降分离 1引言污水的生化处理过程由于涉及物理、化学和生物等多个子过程(反应),机理复杂多样,向过程控制界提出许多挑战。一方面,在污水来源中,其成分依地区、时间、季节、气候、消费习性等不同,表现出激烈的时变特征。对于当今占主导地位的活性污泥(AS)处理法或生物膜(Biofilm)而言,微生物类(活性污泥)是通过吸收底料(污水)中的能量进行新陈代谢,进而达到降解底料中各类有机物和营养组分的目的。微生物的生存规律及所依赖的条件还远没有被人类完全认识,多变量祸合、非线性、时变性、不确定性等过程建模和控制中的难点问题均在此集中体现。另一方面,在表征微生物生命进程和质量等方面还缺乏直接有效的在线测量仪表,主要通过测量和分析底料进出过程的成分变化,如NB畢 Oz. Px等,间接反映微生物的变化特征。过程变量在采样时间上也有分、时和日等不同尺度。当前我国城市化的步伐加快,生活污水、工业废水和市政污水的处理能力急需提高。改造或新建污水处理厂又遇到投资、占地面积和」_期等问题。世界发达国家在解决这些问题时,通过J’‘泛实施ICA(仪表、控制和自动化)技术,已经证明是一条可行之路。在污水处理厂的监控问题研究中,利用仿真技术, 可以实现改善操作和优化控制的目的。己经有一些商品化软件发布,例如,用于WWTP稳态计算的SASSPRO 软件、基于JAVA的WEB式仿真软件、组态式的WWTP计算和仿真软件像EFOR, BIOWIN, DSP, PROCESS ADVISOR, SIMBA等,这些软件可方便地用于离线计算。国际水质量协会((IAWQ)的专家组为规范和促进关于WWTP建模、监视和最优控制的系统研究,公布了一个Benchmark问题构成的有关文件川. 这个Benchmark与具体的编程语言平台无关,研究者在应用时首先要按照专家组的相关文件,自主编写 Benchmark仿真程序后需要验证数值计算结果。若达到了专家组所给评测数据的精度,则可用于控制策略和故障诊断方法等具体任务的评价。近二年己经有一些基于这个Benchmark对象的研究报道,如在Jenny"' 和Rehnstrom",的硕士论文中,仿真研究了过去文献中已发表的一些关于WWTP控制策略,许多组分变量被引入作为前馈信号。这样处理虽然能显著改善控制效果,但在实际的WWTP工厂应用会受到限制。Alex等人的1:作141主要是系统总结了与Benchmark组成相关的一些问题,包括流量文件和性能评价指标说明、一些用Simulink和Fortran程序计算的结果,以及简单PID控制实施的效果等。在Rosen"'和Lennox",的博士论文中,这个Benchmark被作为一个数据源对象,构造和仿真了基于PCA和多尺度PCA方法的WWTP过程监视策略。本文构成如下:第二节是关于IAWQ专家组的Bench