一種活性污泥數學模型參數校核的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于活性污泥數學模型仿真技術領域，具體涉及一種活性污泥數學模型參 數校核的方法。
【背景技術】
[0002] IAWQ(InternationalAssociationonWaterQuality)先后推出了ASM1、ASM2、 ASM2d和ASM3等系列活性污泥數學模型，受到了污水處理工程界的廣泛關注，目前已經成 為活性污泥處理工藝數學仿真、工藝設計、運行控制及優化的理論基石。
[0003] ASMs模型包含了大量的化學計量學參數和動力學參數，IAWQ給出了ASMs模型參 數的默認值，但實際污水廠應用中模型的參數值與默認值存在一定偏差，制約了活性污泥 數學模型運用的推廣和發展，因此應用前必須對其參數進行校核。通過參數修正使模型的 計算值與實測值相符，這一過程被稱為活性污泥數學模型參數的校核或校正。ASMs參數校 核主要有專家法、試驗校正法、試差校正法、優化校正法等方法，其中應用最多的為試差校 正法。但這些方法在實際污水廠活性污泥數學模型校核時均存在費時又耗力、很難反應各 參數之間相互影響效應，且需獲得足量的高質量數據才能取得滿意結果等缺點。因此，提高 模型參數校核效率及減少工作量，是本領域內研宄人員急需解決的問題。而利用靈敏度分 析、參數識別和目標函數優化求解為一體的參數集校核方法不僅可提高模型的預測精度、 同時又減少模型參數校核的試驗工作量、節約時間，具有潛在廣闊的應用前景。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于針對現有模型參數校核時存在費時又耗力、很難反應各參數之 間相互影響效應，且需大量基礎數據等問題，而提供一種試驗工作量少、節約時間，且計算 精度高的活性污泥數學模型參數校核的方法。
[0005] 本發明活性污泥數學模型參數校核的方法，包括如下步驟：
[0006] (1)構建活性污泥數學模型及確定模型參數校核的基礎數據：根據實際污水廠處 理工藝、主要設計參數、排放標準及處理要求的基本條件從已有系列活性污泥數學模型中 構建該廠的活性污泥數學模型；以污水廠為期2?12月的實際進水水量、進出水水質及工 藝參數作為模型參數校核的基礎數據。
[0007] (2)篩選活性污泥數學模型需要校核的參數：對該活性污泥數學模型的動力學參 數和化學計量數進行靈敏度su的分析，從而確定模型需校核的參數；
[0008] 模型參數的靈敏度si;』是指參數xi變化（一般為± 10% )對系統狀態變量y^勺 影響程度，計算如式（1-1):
【主權項】
1. 一種活性污泥數學模型參數校核的方法，其特征在于包括如下步驟： (1) 構建活性污泥數學模型及確定模型參數校核的基礎數據：根據實際污水廠處理工 藝、主要設計參數、排放標準及處理要求的基本條件從已有系列活性污泥數學模型中構建 該廠的活性污泥數學模型；以污水廠一段時間的實際進水水量、進出水水質及工藝參數作 為模型參數校核的基礎數據； (2) 篩選活性污泥數學模型需要校核的參數：對該活性污泥數學模型的動力學參數和 化學計量數進行靈敏度su的分析，從而確定模型需校核的參數； (3) 利用敏感性、共線性指數Yk和可識別程度P k計算方法對活性污泥數學模型 需要校核的參數集進行識別和排序分析，得到模型需要校核的參數集； (4) 采用模型出水的COD、NH4+-N、TN和TP這4個指標的加權誤差平方和為目標函數對 參數集進行求解，得到校核后的模型參數集； (5) 將校核的模型參數集帶入活性污泥數學模型進行動態檢驗，檢驗其參數校核是否 滿足要求。
2. 根據權利要求1所述活性污泥數學模型參數校核的方法，其特征在于：步驟（1)中， 所述模型參數校核的基礎數據的取樣時間為2?12個月。
3. 根據權利要求1所述活性污泥數學模型參數校核的方法，其特征在于：步驟（2)中， 當靈敏度I Sul彡0.5時，模型所對應的參數可能需校核。
4. 根據權利要求1所述活性污泥數學模型參數校核的方法，其特征在于：步驟（3)中， 耦合了敏感性共線性指數yk和可識別程度P k的計算方法，從而得到了模型需要校 核的參數集；具體是，當yk大于9時，參數集共線性較好，參數集可識別性差，當P k大于 10時，參數集被認為可被識別。
5. 根據權利要求1所述活性污泥數學模型參數校核的方法，其特征在于：步驟（4)中， 利用Matlab軟件編制相關的求解程序對目標函數的參數集進行求解，其結果就是該活性 污泥數學模型校核后的參數集；同時，目標函數的污染物種類可根據工藝目標、排放要求進 行調整。
【專利摘要】本發明公開了一種活性污泥數學模型參數校核的方法。本發明方法主要包括：(1)構建活性污泥數學模型及確定模型參數校核的基礎數據；(2)篩選活性污泥數學模型需要校核的參數；(3)利用敏感性共線性指數γk和可識別程度ρk計算方法對活性污泥數學模型需要校核的參數集進行識別和排序分析；(4)采用模型出水的COD、NH4+-N、TN和TP這4個指標的加權誤差平方和為目標函數對參數集進行求解，得到校核后的模型參數集；(5)將校核的模型參數集帶入活性污泥數學模型進行動態檢驗，檢驗其參數校核是否滿足要求。本發明方法所需工作量少、計算精度高、減少或避免參數相互影響問題，可廣泛應用于各活性污泥處理工藝數學模型的參數校核。
【IPC分類】G06F17-50
【公開號】CN104615804
【申請號】CN201410778098
【發明人】鄧仁健, 任伯幟
【申請人】湖南科技大學
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年12月15日