活性污泥法造纸污水处理仿真软件的开发 31页

活性污泥法造纸污水处理仿真软件的开发组员：朱德泓郭凯伦霍然指导老师：沈文浩\n内容摘要项目概况项目完成情况项目阶段成果遇到的问题后期计划\n项目概况项目完成情况项目阶段成果遇到的问题后期计划\n1.项目概况制浆造纸企业是传统的用水大户和废水排放大户造纸工业2008年的废水排放量约为40.77亿吨（工业总排放217.38亿吨）造纸工业2008年的排放废水中化学需氧量约为128.8万吨（工业总排放404.8万吨）造纸工业废水排放占工业废水排放总量百分比造纸工业COD排放占工业COD排放总量百分比18.76％31.82％\n不论是从降低生产成本角度考虑，还是从降低环境污染的角度考虑，改进制浆造纸企业的污水处理工艺，提高制浆造纸企业污水处理效率都是具有十分积极的意义的\n然而活性污泥法污水处理过程是一个强耦合、多输入多输出的动态系统，具有高度非线性、时变、不确定性和时滞等特点，因此导致了活性污泥法污水处理过程研究的复杂和困难。\n随着活性污泥数学模型的成熟和计算机仿真技术的快速发展，通过计算机仿真模拟活性污泥法污水处理过程，进行活性污泥法污水处理工艺、过程控制算法和控制策略等研究，对活性污泥法污水处理系统进行设计、改造，已逐渐成为活性污泥法污水处理的研究热点。\n本项目的主要目的建立活性污泥法造纸污水处理的仿真模型和仿真界面，为造纸污水活性污泥法处理提供一个平台。计算机模拟仿真的优点缩短工艺设计的周期降低工艺设计成本降低工艺设计难度辅助污水处理系统运行辅助控制系统设计和检验\n项目主要工作对纸厂活性污泥法污水处理工艺进行考察、研究；基于ASM系类模型，建立纸厂活性污泥污水处理过程数学模型；通过Matlab/Simulink工具建立纸厂活性污泥污水处理过程的计算机仿真模型；根据具体的纸厂活性污泥污水处理对象，进行实验估测出模型中的过程参数；对具体纸厂活性污泥污水处理对象的入水数据进行处理，并根据模型对入水组份进行划分；基于测得的过程参数和整理的入水数据进行仿真运行，检验模型正确性，并进行模型的修正；基于纸厂活性污泥法污水处理工艺设计、运行等需要进行仿真界面的设计。\n项目概况项目完成情况项目阶段成果遇到的问题后期计划\n2.项目完成情况查阅活性污泥法污水处理、污水处理仿真及纸厂污水处理控制方面的资料;掌握Simulink工具箱中常用模块的使用，熟悉工具箱中自定义模块和s-function的编辑;活性污泥工艺数学模型的计算机实现：通过Simulink工具建立了BSM1中工艺的计算机模型，并同BSM1提供的仿真结果进行比较，证明了所建立的开环仿真模型的准确性。\n结合纸厂SBR的实际运行状况，着手进行纸厂SBR仿真模型的建立；学习MATLAB/GUI工具箱的使用，熟悉GUI工具箱中常用按钮及功能模块的使用，及其callback函数的编写；针对A2/O活性污泥工艺和纸厂SBR活性污泥工艺，建立了活性污泥污水仿真界面的主界面，和主要功能的框架。\n进度完成与计划对比计划进度实际进度2010年6～10月：查阅有关活性污泥法处理造纸污水工艺的资料，了解活性污泥法处理造纸污水的特点，确定详细的研究方案。查阅有关活性污泥法工艺污水处理相关资料，到纸厂进行实地参观，对活性污泥法工艺有了初步的了解。并处理从工厂获得的数据，供以后仿真界面作输入数据使用。\n计划进度实际进度2010年11月～2011年1月：认识活性污泥数学模型，掌握现有的活性污泥数学模型的建模方法。重点研究BSM1模型，熟悉了BSM1模型的运行过程，对BMS1模型从定性到定量有一定的了解。基于BSM1模型，用SIMULINK试运行A2/O工艺，并对运行结果与BSM1模型提供的结果进行对比。对SBR工艺进行研究。2011年2～3月：学习MATLAB仿真软件，熟悉基本操作。学习使用MATLAB基础模块，掌握其基础编程语言。掌握SIMULINK工具箱的用途与使用方法，运用简单的SIMULINK工具箱设计控制流程。同时学习GUI的工具箱，运用GUI工具箱设计出活性污泥法的仿真总界面。\n项目概况项目完成情况项目阶段成果遇到的问题后期计划\n3.项目阶段成果1.对纸厂拷贝的数据进行处理，为纸厂SBR活性污泥污水处理仿真提供入水数据，图1中为处理后的数据中SBR入水数据COD曲线图，因为在ASM1中入水COD被划分为了溶解性易生物降解物质SS、颗粒性慢速生物降解物质XS、可溶惰性物质SI和颗粒性惰性物质XI，根据实验室中对该纸厂污水COD组份的划分，将入水COD组份进行了划分，得到的四种组份的曲线图如图2所示。\n图2纸厂SBR入水COD及其划分后各组份曲线图\n2.根据BMS2模型MATLAB/SIMULINK建立了A2/O活性污泥工艺的SIMULINK开环仿真模型如图3所示，仿真模型中的生物模块和二沉池模块通过s-function和C语言编译实现，这两个部分C程序参考BSM1仿真基准。\n图3A2/O活性污泥工艺SIMULINK开环仿真模型\n3.通过对活性污泥法的了解，和工厂的参观调查，设计了活性污泥仿真界面的总界面，其中包括了为工作期望实现的功能。仿真假面如图4所示。\n(A)A2/O工艺\n(B)SBR工艺\n(C)仿真界面菜单栏及主要功能\n项目概况项目完成情况项目阶段成果遇到的问题后期计划\n4.遇到的问题1.由于活性污泥法工艺的知识超过了现阶段所学知识的水平，只能对A2/O和SBR工艺有基本的认识，对于定量分析两种工艺，如动力学方程和化学矩阵、物料衡算等方面，只能够定性了解。在今后的实验当中，在设计界面的同时，通过查阅有关文献资料的方法，不断地强化A2/O和SBR工艺的认识，方便对仿真界面的设计。\n3.GUI界面设计过程中还存在部分程序报错，或者运行较缓慢的现象。主要通过对程序错误的排查和程序优化进行解决。MATLAB功能强大，由于对MATLAB功能还有些不熟悉，需要在今后的时间内再去研究MATLAB的功能。\n项目概况项目完成情况项目阶段成果遇到的问题后续计划\n后续计划简化和修改活性污泥1号模型，使其能够应用到纸厂SBR活性污泥工艺的仿真当中，建立SBR仿真模型，通过之前采集、处理的入水数据进行仿真运行，并与纸厂的SBR出水数据进行比较。经过对模型的修改，获取能准确描述纸厂SBR过程的仿真模型。根据设计好的仿真总界面进行运行调试，对照活性污泥法工艺和BSM1模型对设计\n的仿真界面进行反复的调试、合理的添加和必要的修改，以求使仿真界面能够顺利地运行，并且使仿真界面达到最佳的运行效果。对前阶段工作进行整理总结，完成发明专利的申请和学术论文的撰写。整理资料，总结课题，准备结题报告。\n谢谢！\n谢谢观赏