[发明专利]废水处理过程控制仿真方法及其仿真系统

权利要求书

1.废水处理过程控制仿真方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)在不同的具有代表性的天气情况下，在废水处理厂用相应的参数传感器测量入口源废水的流量和浓度，通过废水处理过程数据采集系统连续、在线测量过程数据14天，建立废水处理过程数据库，所述数据包括晴好天气、连绵雨天气、暴风雨天气的入口废水数据文件，以备废水处理过程控制仿真平台使用；

(2)选择一种待评估的控制方案，并对废水处理过程参数进行初始化，即以流量和组分恒定的入口废水仿真100～150天来进行系统的开环稳态仿真，以保证后续的控制方案动态仿真起点的一致；

(3)从稳态仿真后的结果开始，用晴朗天气的入口数据文件作为动态输入，在无干扰的情况下对系统进行14天的闭环控制仿真，并保存由此得到的每一个过程中状态变量的值，这些值能反映出起点对于每一个入口废水扰动所做出的相应反应；然后，分别利用废水处理过程数据库中的三个入口废水数据文件，继续各自的控制仿真14天，即对于每个处于稳定状态的系统而言，都要进行三个28天的闭环控制仿真：晴好数据文件——晴好数据文件，晴好数据文件——连绵雨数据文件，晴好数据文件——暴风雨数据文件。最后将控制结果数据文件存放在废水处理过程数据库中；

(4)根据步骤(3)最后存放在数据库中第21天至28天的闭环控制仿真结果以及控制效果评估定义，对控制方案的优劣表现进行计算、评估，所述控制效果评估定义包括工艺性能评估定义、控制性能评估定义；

(5)控制效果评估若优良，则将该控制方案应用于废水处理过程；反之，则继续用控制仿真平台对新的控制方案进行上述仿真过程，直至控制效果优良。

2.根据权利要求1所述废水处理过程控制仿真方法，其特征在于：所述废水处理过程为活性污泥废水处理过程，其包括生物反应器处理及二沉池处理，所述生物反应器包括5个反应单元：前两个单元是缺氧部，主要发生反硝化反应；后三个单元是曝气部，主要发生碳氧化和硝化反应；

步骤(3)所述入口废水的组分有13种：可溶性惰性有机物S_I、易生物降解物质S_S、颗粒性惰性有机物X_I、慢速可生物降解物质X_S、异养性活性生物量X_B，H、自养性活性生物量X_B，A、由生物降解所产生的颗粒性产物X_P、氧S_O、硝酸盐与亚硝酸盐氮S_NO、NH₄⁺+NH₃氮S_NH、溶解性可生物降解有机氮S_ND、颗粒性可生物降解有机氮X_ND、碱度S_ALK；

所述二沉池分为10层，不发生化学反应，主要是颗粒性组分的沉淀，每一层包括上述的7个溶解性组分和1个总颗粒性组分，共8个组分；所述7个溶解性组分即可溶性惰性有机物S_I、易生物降解物质S_S、氧S_O、硝酸盐与亚硝酸盐氮S_NP、NH₄⁺+NH₃氮S_NH、溶解性可生物降解有机氮S_ND、碱度S_ALK；所述1个总颗粒性组分由颗粒性惰性有机物X_I、慢速可生物降解物质X_S、异养性活性生物量X_B，H、自养性活性生物量X_B，A、生物降解所产生的颗粒性产物X_P组成。

3.根据权利要求1所述废水处理过程控制仿真方法，其特征在于：步骤(4)所述工艺性能评估定义包括：出水质量指标、越限报告、污泥处理量、泵浦能和曝气能；所述控制性能评估定义包括：被控变量的绝对误差积分、平方差积分、最大偏差和变量误差的方差，以及操作变量的极差、最大偏差和变化值的方差。