[发明专利]基于SBR工艺构建丝状菌污泥膨胀数学模型的方法

说明书

本发明涉及基于SBR工艺构建丝状菌污泥膨胀数学模型的方法。本发明先通过分析污泥膨胀这一因素对于丝状菌在生长过程中具体作用，进而构建污泥负荷‑丝状菌污泥膨胀的数学模型，最后通过实验室SBR工艺对构建模型进行验证，通过对关键指标的验证，污泥负荷丝状菌污泥膨胀模型和实验室测量值有很高的拟合程度，同时可以将需要结果输入数学模型中，计算SBR工艺的关键数据，为污水处理工程提供科学依据，对实现污泥膨胀预防和抑制具有重要意义。

技术领域

本发明涉及一种水污染控制与处理数学模型，具体涉及基于SBR工艺针对丝状菌污泥膨胀的数学模型的构建与验证，属于城市污水处理领域

背景技术

活性污泥法自开创以来,随着其在技术上的不断改进与完善,目前己经发展成为应用最为广泛的污水生物处理技术之一。污水处理过程是一个复杂的生化反应过程，水处理工艺中出现的活性污泥膨胀现象会导致的泥水分离困难,影响系统正常运行。现场试验不仅时间长且成本很高，实验室目前仍然没有完善的机理模型描述丝状菌动力学生长过程，建立动力学过程污泥膨胀的模型越来越多的关注。通过建模和仿真技术代替现场试验，模拟污水处理的动态，具有经济性和现实意义。

活性污泥膨胀与丝状菌的过量增殖有关。当SVI值大于150mL/g表示污泥膨胀发生。建立SBR工艺的丝状菌污泥膨胀数学模型，希望通过理论研究代替现场试验，并能将模型应用于污水处理，创造理论研究的社会价值。

本发明在梳理丝状菌污泥膨胀相关理论的基础上，吸取数学模型构建的经验，通过分析污泥负荷因素对于丝状菌污泥膨胀的作用机理，以SVI等作为主要指标，构建基于污泥负荷丝状菌污泥膨胀模型并整理计算模拟值和实测值的对比，验证模型输出和实验室实测值得拟合程度，进行进一步数学模型在处理污水上的应用价值。

发明内容

本发明的目的是针对目前仍然没有完善的数学机理模型描述丝状菌动力学生长过程，丝状菌污泥膨胀的模型得到越来越多关注现状，结合城市污水自动化控制与处理的问题热点，提供一种构建丝状菌污泥膨胀数学模型的方法，同时实现污泥膨胀预防和抑制。

本发明通过以下技术方案来实现：

(1)模型构建

已知SBR反应器内污泥负荷计算公式：

N_S—反应器内污泥负荷，kgCOD/(kgMLSS·d)

S₀—进水底物浓度(COD_Cr)，mg/L

V₁—反应器一次进水量，L

V₂—进水前反应器内原有污泥体积，L

T—一个周期中曝气时间，h

X—反应期间平均污泥浓度，以MLSS计算，mg/L

丝状菌污泥膨胀关键指数SVI计算公式：

SV—沉淀污泥与活性污泥混合液样本之比，ml/L

MLSS—活性污泥微生物含量

MLSS＝X₀e^μi

V_X—混合液在沉淀30分钟后活性污泥的体积

n_T—活性污泥颗粒的个数

r_m—活性污泥颗粒粒径

X₀—初始活性污泥浓度