一种丝状菌污泥膨胀指数svi特征模型的构建方法

一种丝状菌污泥膨胀指数svi特征模型的构建方法
【专利摘要】一种丝状菌污泥膨胀指数SVI特征模型的构建方法是先进制造【技术领域】的重要分支，也是水处理领域的重要组成部分。针对引发丝状菌污泥膨胀的因素众多、机理模型难以建立的问题，该模型基于丝状菌污泥膨胀致因因素分析，提取了丝状菌生长的动力学特性，运用数据统计方法校正模型参数；通过相关过程变量和丝状菌污泥膨胀机理实现了SVI预测，解决了污泥膨胀模型难建立的问题，提高了模型在污水处理过程中对环境差异的适应能力，保障污水处理过程异常工况的监控。实验结果表明该模型能够快速有效的预测污泥膨胀指数SVI值，预测精度较高，对环境差异具有很好的适应能力，保障了污水处理过程异常工况的监控和高效稳定运行。
【专利说明】—种丝状菌污泥膨胀指数SVI特征模型的构建方法
【技术领域】
[0001]本发明运用数据回归分析设计了基于丝状菌动力学的丝状菌污泥膨胀指数SVI特征模型。污泥体积指数SVI是反映污泥沉降压缩性能，判断污水处理异常工况中污泥膨胀现象的重要指标，预测该指标对实现污泥膨胀预防和抑制具有重要意义。丝状菌污泥膨胀致因因素较多，形成机理复杂，丝状菌污泥膨胀SVI特征模型的研究是以实现污水处理过程的正常稳定运行为目标，是先进制造【技术领域】的重要分支，也是水处理领域的重要组成部分。
【背景技术】
[0002]随着污水处理行业在全国范围内的兴起，保证污水处理过程正常稳定运行和提高污水处理效率已成为污水处理厂面临的主要难题。我国几乎所有的城市污水处理厂和部分工业污水处理厂每年都存在着不同程度的污泥膨胀，污泥膨胀不仅使污泥流失，出水水质超标，甚至导致整个污水处理系统崩溃，危害整个工艺系统的运行。本发明以识别和预测污泥膨胀为目标，为预防和抑制污泥膨胀提供了模型基础，具有广泛的应用前景。
[0003]污泥体积指数SVI是目前污水处理反映污泥膨胀现象发生的重要指标之一，当SVI值大于150mL/g表示污泥膨胀发生。丝状菌污泥膨胀是污泥膨胀的主要类型，引发丝状菌污泥膨胀因素有:污泥负荷F/M、溶解氧D0、底物浓度S、底物梯度、污泥停留时间SRT、化学需氧量C0D、总氮TN、总磷TP、温度T、酸碱度pH和腐化废水等。致因因素对丝状菌污泥膨胀的影响过程主要是丝状菌代替菌胶团菌成为优势菌种。由于影响过程复杂，涉及影响因素和过程变量较多，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，因此，基于动力学过程建立污泥膨胀的模型是目前研究的重点，而且得到越来越多的关注。
[0004]针对丝状菌污泥膨胀的预测，污水处理行业涌现了一批相关技术，一类是基于生化反应的物理测量，另一类是基于数据驱动的软测量。前者主要依赖于测量工具的精确和稳定性，测量过程易受环境影响，耗费时间多，缺乏标准的校验模型，此外，该方法的最大缺陷是不能实时在线测量，难以及时制定合适的控制策略。基于数据驱动的软测量是通过相关的辅助变量数据预测SVI，该方法的预测结果具有较高的精确性，但忽略了活性污泥的生化反应和微生物生长过程，仅仅分析了输入数据和输出数据的相关性，结果没有描述丝状菌污泥膨胀的形成机理，容易造成相关变量数据丢失，不能适应环境差异。因此，需要寻求新的建模方法，分析过程变量之间的关系，描述丝状菌生长动力学过程，实现SVI的预测。
[0005]本发明基于常见丝状菌污泥膨胀致因因素，设计了基于丝状菌动力学生长特性的特征机理模型，通过数据分析和统计方法实现模型参数的校正，获得了污泥体积指数SVI的预测。

【发明内容】

[0006]本发明设计了一种丝状菌污泥膨胀SVI特征模型，该模型基于丝状菌污泥膨胀致因因素分析，提取了丝状菌生长的动力学特性，运用数据统计方法校正模型参数；通过相关过程变量和丝状菌污泥膨胀机理实现了 SVI预测，解决了污泥膨胀模型难建立的问题，提高了模型在污水处理过程中对环境差异的适应能力，保障污水处理过程异常工况的监控。
[0007]本发明采用了如下的技术方案及实现步骤
[0008]1.一种丝状菌污泥膨胀指数SVI特征模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0009](1)确立特征模型输出变量:以活性污泥法污水处理工艺二沉池中污泥体积指数SVI作为模型输出；
[0010](2)选取特征模型输入变量:选取与SVI相关的过程变量为输入变量模型输入变量包括:污泥负荷F/M，单位:kg/ (kg.d);溶解氧D0，单位:mg/L ;污泥浓度MLSS，单位:g/L ;总氮TN,单位:mg/L ;总磷TP,单位:mg/L ;温度T,单位:°C ;酸碱度pH ；
[0011](3)建立各输入变量与输出变量关系式:
[0012]①F/Μ与SVI关系式
[0013]
【权利要求】
1.一种丝状菌污泥膨胀指数SVI特征模型的构建方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)确立特征模型输出变量:以活性污泥法污水处理工艺二沉池中污泥体积指数SVI作为模型输出；(2)选取特征模型输入变量:选取与SVI相关的过程变量为输入变量模型输入变量包括:污泥负荷F/Μ,单位:kg/ (kg.d);溶解氧DO,单位:mg/L ;污泥浓度MLSS,单位:g/L ;总氮TN,单位:mg/L ;总磷TP,单位:mg/L ;温度T,单位:V ;酸碱度pH ；(3)建立各输入变量与输出变量关系式:①F/Μ与SVI关系式

【文档编号】G06F19/00GK103605882SQ201310518067
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】韩红桂, 伍小龙, 钱湖海, 乔俊飞 申请人:北京工业大学