[发明专利]基于生物数学模型的污水处理曝气系统改造方法

权利要求书

1.一种基于生物数学模型的污水处理曝气系统改造方法，其特征在于，包括：

步骤1，构建污水处理厂的生物数学模型：根据待改造污水处理厂的数据，通过模型软件构建所述污水处理厂的生物数学模型；该步骤1中，通过商业模型软件Biowin、WEST、SUMO中的任一种以遵循荷兰STOWA模型构建协议的方式，构建所述污水处理厂的生物数学模型；

步骤2，设定各个进水温度和各个进水负荷条件；

步骤3，设置曝气分区：根据预定的进水温度和进水负荷条件对所述生物数学模型的模拟计算结果，将所述污水处理厂的好氧池划分为高曝气区、中曝气区和低曝气区，所述高曝气区对应设置高曝气支管，所述中曝气区对应设置中曝气支管，所述低曝气区对应设置中曝气支管，所述高曝气支管、中曝气支管和低曝气支管分别与曝气主管连接，并分别在所述曝气主管和高、中、低曝气支管上设置对应的控制阀；所述高曝气区分配的气量占总曝气量的80%以上；

步骤4，计算各曝气区的曝气量：根据对所述生物数学模型的模拟计算结果，确定所述步骤2设定的各个进水温度和各个进水负荷条件下，所述高、中和低曝气区分别所需的曝气量；

步骤5，设置仪器仪表：在所述好氧池的高曝气区出口，沉砂池出水口和总出水口各设置一个氨氮在线仪表；

在所述高曝气区出口、中曝气区中部和低曝气区出口各设置一个溶解氧在线仪表；

在所述曝气主管、高曝气支管、中曝气支管和低曝气支管各设置一个气体流量计；

步骤6，进行曝气自动控制：按预设的控制方式分别对所述好氧池的高曝气区、中曝气区和低曝气区进行对应的曝气控制，使各曝气区按所述步骤4确定的所需曝气量进行曝气。

2.根据权利要求1所述的基于生物数学模型的污水处理曝气系统改造方法，其特征在于，所述步骤2中，设定的各个温度是在15～30℃范围内，以1℃为步长确定的各个温度值；

各个进水负荷条件是分别按进水氨氮浓度最大值和进水COD浓度最大值的10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%和98%划分的各个进水负荷条件。

3.根据权利要求1至2任一项所述的基于生物数学模型的污水处理曝气系统改造方法，其特征在于，所述步骤3中，将所述污水处理厂的好氧池划分为高曝气区、中曝气区和低曝气区的方式如下：

在所述生物数学模型中，将所述好氧池的进水端与出水端之间的区域划分为按水流方向依次连通的4n个等分廊道，n为不小于1的整数；

先确定低曝气区：将出水端的最后一条廊道设定为低曝气区，采用90%氨氮、90%COD浓度和10%水温作为所述生物数学模型输入，以小于总曝气量5%的气量对低曝气区进行曝气，计算所述生物数学模型模拟的出水是否达标，若达标，则将该低曝气区所在廊道相邻的前一廊道增设为低曝气区，直到出水不能达标，将找出的所有廊道设定为低曝气区；

验证低曝气区：采用98%氨氮、98%COD浓度和10%水温作为所述生物数学模型输入，以小于总曝气量5%的气量对设定的低曝气区进行曝气，计算所述生物数学模型模拟的出水是否达标，若达标，则确认设定的低曝气区满足要求，若不达标，则从前至后减去一条低曝气区的廊道，再重复进行低曝气区验证，直至确认设定的低曝气区满足要求；

确定设定的中曝气区：将低曝气区相邻的前一廊道设定为中曝气区，采用90%氨氮、90%COD浓度和10%水温作为所述生物数学模型输入，在保持低曝气区持续曝气的状态下，以小于总曝气量15%的气量对设定的中曝气区进行曝气，计算所述生物数学模型模拟的出水是否达标；若达标，则将该中曝气区所在廊道相邻的前一廊道增设为中曝气区，直到出水不能达标，将找出的所有廊道设定为中曝气区；

验证设定的中曝气区：采用98%氨氮、98%COD浓度和10%水温作为所述生物数学模型输入，在保持低曝气区持续曝气的状态下，以小于总曝气量15%的气量对设定的中曝气区进行曝气，计算所述生物数学模型模拟的出水是否达标，若达标，则确认设定的中曝气区满足要求，若不达标，则从前至后减去一条中曝气区的廊道，再重复进行中曝气区验证，直至确认设定的中曝气区满足要求；

确定低、中曝气区后，则将剩余的廊道设定为高曝气区。