一種絲狀菌污泥膨脹指數(shù)svi特征模型的構(gòu)建方法
【專利摘要】一種絲狀菌污泥膨脹指數(shù)SVI特征模型的構(gòu)建方法是先進(jìn)制造【技術(shù)領(lǐng)域】的重要分支，也是水處理領(lǐng)域的重要組成部分。針對(duì)引發(fā)絲狀菌污泥膨脹的因素眾多、機(jī)理模型難以建立的問(wèn)題，該模型基于絲狀菌污泥膨脹致因因素分析，提取了絲狀菌生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)特性，運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法校正模型參數(shù)；通過(guò)相關(guān)過(guò)程變量和絲狀菌污泥膨脹機(jī)理實(shí)現(xiàn)了SVI預(yù)測(cè)，解決了污泥膨脹模型難建立的問(wèn)題，提高了模型在污水處理過(guò)程中對(duì)環(huán)境差異的適應(yīng)能力，保障污水處理過(guò)程異常工況的監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該模型能夠快速有效的預(yù)測(cè)污泥膨脹指數(shù)SVI值，預(yù)測(cè)精度較高，對(duì)環(huán)境差異具有很好的適應(yīng)能力，保障了污水處理過(guò)程異常工況的監(jiān)控和高效穩(wěn)定運(yùn)行。
【專利說(shuō)明】—種絲狀菌污泥膨脹指數(shù)SVI特征模型的構(gòu)建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明運(yùn)用數(shù)據(jù)回歸分析設(shè)計(jì)了基于絲狀菌動(dòng)力學(xué)的絲狀菌污泥膨脹指數(shù)SVI特征模型。污泥體積指數(shù)SVI是反映污泥沉降壓縮性能，判斷污水處理異常工況中污泥膨脹現(xiàn)象的重要指標(biāo)，預(yù)測(cè)該指標(biāo)對(duì)實(shí)現(xiàn)污泥膨脹預(yù)防和抑制具有重要意義。絲狀菌污泥膨脹致因因素較多，形成機(jī)理復(fù)雜，絲狀菌污泥膨脹SVI特征模型的研究是以實(shí)現(xiàn)污水處理過(guò)程的正常穩(wěn)定運(yùn)行為目標(biāo)，是先進(jìn)制造【技術(shù)領(lǐng)域】的重要分支，也是水處理領(lǐng)域的重要組成部分。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著污水處理行業(yè)在全國(guó)范圍內(nèi)的興起，保證污水處理過(guò)程正常穩(wěn)定運(yùn)行和提高污水處理效率已成為污水處理廠面臨的主要難題。我國(guó)幾乎所有的城市污水處理廠和部分工業(yè)污水處理廠每年都存在著不同程度的污泥膨脹，污泥膨脹不僅使污泥流失，出水水質(zhì)超標(biāo)，甚至導(dǎo)致整個(gè)污水處理系統(tǒng)崩潰，危害整個(gè)工藝系統(tǒng)的運(yùn)行。本發(fā)明以識(shí)別和預(yù)測(cè)污泥膨脹為目標(biāo)，為預(yù)防和抑制污泥膨脹提供了模型基礎(chǔ)，具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0003]污泥體積指數(shù)SVI是目前污水處理反映污泥膨脹現(xiàn)象發(fā)生的重要指標(biāo)之一，當(dāng)SVI值大于150mL/g表示污泥膨脹發(fā)生。絲狀菌污泥膨脹是污泥膨脹的主要類型，引發(fā)絲狀菌污泥膨脹因素有:污泥負(fù)荷F/M、溶解氧D0、底物濃度S、底物梯度、污泥停留時(shí)間SRT、化學(xué)需氧量C0D、總氮TN、總磷TP、溫度T、酸堿度pH和腐化廢水等。致因因素對(duì)絲狀菌污泥膨脹的影響過(guò)程主要是絲狀菌代替菌膠團(tuán)菌成為優(yōu)勢(shì)菌種。由于影響過(guò)程復(fù)雜，涉及影響因素和過(guò)程變量較多，目前仍然沒(méi)有完善的機(jī)理模型描述絲狀菌動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)過(guò)程，因此，基于動(dòng)力學(xué)過(guò)程建立污泥膨脹的模型是目前研究的重點(diǎn)，而且得到越來(lái)越多的關(guān)注。
[0004]針對(duì)絲狀菌污泥膨脹的預(yù)測(cè)，污水處理行業(yè)涌現(xiàn)了一批相關(guān)技術(shù)，一類是基于生化反應(yīng)的物理測(cè)量，另一類是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的軟測(cè)量。前者主要依賴于測(cè)量工具的精確和穩(wěn)定性，測(cè)量過(guò)程易受環(huán)境影響，耗費(fèi)時(shí)間多，缺乏標(biāo)準(zhǔn)的校驗(yàn)?zāi)Ｐ?，此外，該方法的最大缺陷是不能?shí)時(shí)在線測(cè)量，難以及時(shí)制定合適的控制策略?；跀?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的軟測(cè)量是通過(guò)相關(guān)的輔助變量數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)SVI，該方法的預(yù)測(cè)結(jié)果具有較高的精確性，但忽略了活性污泥的生化反應(yīng)和微生物生長(zhǎng)過(guò)程，僅僅分析了輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的相關(guān)性，結(jié)果沒(méi)有描述絲狀菌污泥膨脹的形成機(jī)理，容易造成相關(guān)變量數(shù)據(jù)丟失，不能適應(yīng)環(huán)境差異。因此，需要尋求新的建模方法，分析過(guò)程變量之間的關(guān)系，描述絲狀菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)SVI的預(yù)測(cè)。
[0005]本發(fā)明基于常見(jiàn)絲狀菌污泥膨脹致因因素，設(shè)計(jì)了基于絲狀菌動(dòng)力學(xué)生長(zhǎng)特性的特征機(jī)理模型，通過(guò)數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)模型參數(shù)的校正，獲得了污泥體積指數(shù)SVI的預(yù)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種絲狀菌污泥膨脹SVI特征模型，該模型基于絲狀菌污泥膨脹致因因素分析，提取了絲狀菌生長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)特性，運(yùn)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法校正模型參數(shù)；通過(guò)相關(guān)過(guò)程變量和絲狀菌污泥膨脹機(jī)理實(shí)現(xiàn)了 SVI預(yù)測(cè)，解決了污泥膨脹模型難建立的問(wèn)題，提高了模型在污水處理過(guò)程中對(duì)環(huán)境差異的適應(yīng)能力，保障污水處理過(guò)程異常工況的監(jiān)控。
[0007]本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案及實(shí)現(xiàn)步驟
[0008]1.一種絲狀菌污泥膨脹指數(shù)SVI特征模型的構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0009](1)確立特征模型輸出變量:以活性污泥法污水處理工藝二沉池中污泥體積指數(shù)SVI作為模型輸出；
[0010](2)選取特征模型輸入變量:選取與SVI相關(guān)的過(guò)程變量為輸入變量模型輸入變量包括:污泥負(fù)荷F/M，單位:kg/ (kg.d);溶解氧D0，單位:mg/L ;污泥濃度MLSS，單位:g/L ;總氮TN,單位:mg/L ;總磷TP,單位:mg/L ;溫度T,單位:°C ;酸堿度pH ；
[0011](3)建立各輸入變量與輸出變量關(guān)系式:
[0012]①F/Μ與SVI關(guān)系式
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種絲狀菌污泥膨脹指數(shù)SVI特征模型的構(gòu)建方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)確立特征模型輸出變量:以活性污泥法污水處理工藝二沉池中污泥體積指數(shù)SVI作為模型輸出； (2)選取特征模型輸入變量:選取與SVI相關(guān)的過(guò)程變量為輸入變量模型輸入變量包括:污泥負(fù)荷F/Μ,單位:kg/ (kg.d);溶解氧DO,單位:mg/L ;污泥濃度MLSS,單位:g/L ;總氮TN,單位:mg/L ;總磷TP,單位:mg/L ;溫度T,單位:V ;酸堿度pH ； (3)建立各輸入變量與輸出變量關(guān)系式: ①F/Μ與SVI關(guān)系式

【文檔編號(hào)】G06F19/00GK103605882SQ201310518067
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月28日
【發(fā)明者】韓紅桂, 伍小龍, 錢湖海, 喬俊飛 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)