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)建方法是先進制造【技術(shù)領域】的重要分支，也是水處理領域的重要組成部分。針對引發(fā)絲狀菌污泥膨脹的因素眾多、機理模型難以建立的問題，該模型基于絲狀菌污泥膨脹致因因素分析，提取了絲狀菌生長的動力學特性，運用數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法校正模型參數(shù)；通過相關過程變量和絲狀菌污泥膨脹機理實現(xiàn)了SVI預測，解決了污泥膨脹模型難建立的問題，提高了模型在污水處理過程中對環(huán)境差異的適應能力，保障污水處理過程異常工況的監(jiān)控。實驗結(jié)果表明該模型能夠快速有效的預測污泥膨脹指數(shù)SVI值，預測精度較高，對環(huán)境差異具有很好的適應能力，保障了污水處理過程異常工況的監(jiān)控和高效穩(wěn)定運行。
【專利說明】—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)領域】
[0001]本發(fā)明運用數(shù)據(jù)回歸分析設計了基于絲狀菌動力學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，預測該指標對實現(xiàn)污泥膨脹預防和抑制具有重要意義。絲狀菌污泥膨脹致因因素較多，形成機理復雜，絲狀菌污泥膨脹SVI特征模型的研究是以實現(xiàn)污水處理過程的正常穩(wěn)定運行為目標，是先進制造【技術(shù)領域】的重要分支，也是水處理領域的重要組成部分。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著污水處理行業(yè)在全國范圍內(nèi)的興起，保證污水處理過程正常穩(wěn)定運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，甚至導致整個污水處理系統(tǒng)崩潰，危害整個工藝系統(tǒng)的運行。本發(fā)明以識別和預測污泥膨脹為目標，為預防和抑制污泥膨脹提供了模型基礎，具有廣泛的應用前景。
[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)生的重要指標之一，當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:污泥負荷F/M、溶解氧D0、底物濃度S、底物梯度、污泥停留時間SRT、化學需氧量C0D、總氮TN、總磷TP、溫度T、酸堿度pH和腐化廢水等。致因因素對絲狀菌污泥膨脹的影響過程主要是絲狀菌代替菌膠團菌成為優(yōu)勢菌種。由于影響過程復雜，涉及影響因素和過程變量較多，目前仍然沒有完善的機理模型描述絲狀菌動力學生長過程，因此，基于動力學過程建立污泥膨脹的模型是目前研究的重點，而且得到越來越多的關注。
[0004]針對絲狀菌污泥膨脹的預測，污水處理行業(yè)涌現(xiàn)了一批相關技術(shù)，一類是基于生化反應的物理測量，另一類是基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的軟測量。前者主要依賴于測量工具的精確和穩(wěn)定性，測量過程易受環(huán)境影響，耗費時間多，缺乏標準的校驗模型，此外，該方法的最大缺陷是不能實時在線測量，難以及時制定合適的控制策略?；跀?shù)據(jù)驅(qū)動的軟測量是通過相關的輔助變量數(shù)據(jù)預測SVI，該方法的預測結(jié)果具有較高的精確性，但忽略了活性污泥的生化反應和微生物生長過程，僅僅分析了輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)的相關性，結(jié)果沒有描述絲狀菌污泥膨脹的形成機理，容易造成相關變量數(shù)據(jù)丟失，不能適應環(huán)境差異。因此，需要尋求新的建模方法，分析過程變量之間的關系，描述絲狀菌生長動力學過程，實現(xiàn)SVI的預測。
[0005]本發(fā)明基于常見絲狀菌污泥膨脹致因因素，設計了基于絲狀菌動力學生長特性的特征機理模型，通過數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計方法實現(xiàn)模型參數(shù)的校正，獲得了污泥體積指數(shù)SVI的預測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明設計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，提取了絲狀菌生長的動力學特性，運用數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法校正模型參數(shù)；通過相關過程變量和絲狀菌污泥膨脹機理實現(xiàn)了 SVI預測，解決了污泥膨脹模型難建立的問題，提高了模型在污水處理過程中對環(huán)境差異的適應能力，保障污水處理過程異常工況的監(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相關的過程變量為輸入變量模型輸入變量包括:污泥負荷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系式:
[0012]①F/Μ與SVI關系式
[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相關的過程變量為輸入變量模型輸入變量包括:污泥負荷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系式: ①F/Μ與SVI關系式

【文檔編號】G06F19/00GK103605882SQ201310518067
【公開日】2014年2月26日 申請日期: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 申請人:北京工業(yè)大學