ASM模型研究现状及在污废水处理中的作用
污水处理厂中ASM s仿真软件的应用研究
析数据 与我国的实际数据ｔｉｌｌ：ｋ，有很 大出入，毕竟国外的污水 仿真软件的组成部分来研究污水处理厂的进水水质，给进水
处理 厂中涉及到我国的污水数据 少之又少 ，所以会存在比较 水质做具体分析 ，再设立工艺模拟模型 ，根据参数数据的结
大的差异 。如 果我 们在使用 该仿 真软件时，要按照我国的污 果进行比对 ，比对后工艺的模拟结果就体现出来了。
相比 ，更能真 实的反映 出污水的运转状态 ，而且也 比较符合 分。那 么仿真软件的水质组成部分的参数和正常的水质参数
现实情况 ，更贴近生活。在 ＡＳＭｓ中 ，有很多现实污水处理 是有联 系的，例 如正常水的水质参数 Ｃ０Ｄ在 ＡＳＭ２仿真软
厂的分析数据 ，因此在开发仿真软件 时以此为基点就更容易 件 中被 分解成发酵产物 ＳＡ、惰性溶解性 有机物 Ｓｌ、 自养菌
水处 理数据做 出调整，不过这也在一定程度上阻挡了该软件
污水处理厂中 ＡＳＭｓ仿真软件的应用结果显示 ，模拟数
推广的步伐。
（下转第 ５５页）
５６ Ｉ电子制作 ２０１６年 ２－３月
软件开发
感性分析组件、算法 组件 、性 能监视与优化组件、分布式可 理系统、数据分发服务 系统、数据集成管理系统、数据挖掘
的，一 般的 仿真 软件是 达不 到这 么精 准 的数值 的。因此 ， 行时间短、优化结果清晰 ，是值得应用推广的。
ＡＳＭｓ仿 真软件是具 有很大 的应用价 值。除此之 外 ，ＡＳＭｓ
仿真软件在处理污水时获取的相关信息 ，能够及 时体 现污水 ４结语
处理厂的实际状况 ，方便对水质的及时分析 。
软件开发
污水处理 厂 中 ＡＳ Ｍｓ仿 真软件 的应用研 究
作者 ／渠龙龙，上海同济大学
ASM2d数学模型在污水处理厂运行优化中的应用研究的开题报告
ASM2d数学模型在污水处理厂运行优化中的应用研究的开题报告一、研究背景污水处理是现代城市环境保护工作的关键点之一。
然而，污水处理厂在运行过程中往往存在能源消耗高、操作成本大、处理效率低等问题，如何进行优化运行是目前亟需解决的问题。
传统的经验运行方式已经不能满足实际需求，因此需要引入现代数学模型进行优化分析。
二、研究意义采用ASM2d数学模型，可以对污水处理厂的运行进行精细化管理，提高污水处理的效率和质量，减少运行成本，提高处理能力。
该研究对污水处理企业的运营管理和环保监管部门的管理决策提供一定的参考和支持，有着很强的现实意义和应用价值。
三、研究内容本研究将基于对ASM2d数学模型的深入理解和运用，对污水处理厂的运行进行优化分析。
具体研究内容包括：1.建立污水处理厂的ASM2d数学模型；2.采用模型对污水处理过程进行优化分析；3.探讨模型在实际生产中的应用并进行验证；4.总结结论并提出模型运用的局限性和发展方向。
四、研究方法1. 调研文献，深入了解污水处理、数学模型和优化算法等相关知识；2. 建立污水处理厂的ASM2d数学模型，并通过MATLAB软件进行模拟和优化；3.根据实际数据，对模型进行验证和评估；4.对实验结果进行分析，并提出解决方案和建议。
五、预期结果通过建立ASM2d数学模型，可以对污水处理厂的运行进行优化管理，提高处理效率和能力，节约成本。
可以得到如下预期结果：1.能够建立污水处理厂的ASM2d数学模型；2.能够分析优化污水处理过程，提高处理效率和质量；3.验证模型在实际应用中的有效性；4.总结结论，提出建议和发展方向。
六、研究进度安排1.文献调研和理论学习（1周）；2.数据收集和ASM2d数学模型建立（2周）；3.模型优化和数据验证（3周）；4.实验结果分析和结论总结（2周）；5.撰写论文和答辩准备（2周）。
七、参考文献1. Moreno-Andrade, I. (2019). Optimization of activated sludge wastewater treatment plants using the ASM2d model. Environmental Technology & Innovation, 13, 434-452.2. Guo, Y., & Gao, H. (2017). Application of ASM2d model to optimize the operation of a sequencing batch reactor for municipal wastewater treatment. Environmental Science & Pollution Research, 24(20), 16259-16267.3. Lestari, A. R., & Prajitno, P. (2018). Application of ASM2d in optimization and prediction of activated sludge process in Sewage Treatment Plant. Journal of Physics: Conference Series, 1028(1), 012058.4. Rosenwinkel, K. H., & Benedetti, L. (2019). ASM2d model for the optimization of an extended aeration activated sludge wastewater treatment plant. Water Science & Technology, 79(2), 268-277.。
ASM1模型在大型城市污水处理厂的应用
调整 。μＡＵＴ 是 一个 动 力 学参 数 ， 然 而， 这 个 参 数受 进 水 特征 影 响很大， 所以经常被看作是污水特征参数。因此， 每个污水厂
的 μＡＵＴ 参 数 都 应 通 过 拟 合 氨 的 预 测 数 值 和 监 测 数 值 进 行 校 准 。μＡＵＴ 的校准结果是 ０．３１～０．５６。校准的模型通过比较该污 水处理厂 ７～１２ 月的监测值和模型的预 测值 进 行 验证 。在 验
６０
监测值（ ｍ ｇ·Ｌ－ １）
（ ａ ） ＣＯＤ
预测值（ ｍ ｇ·Ｌ－ １）
３５
３０
预测值（ ｍ ｇ·Ｌ－ １）
２５
２０
１５
１０
５
预测值（ ｍ ｇ·Ｌ－ １）
０
１０
２０
３０
监测值（ ｍ ｇ·Ｌ－ １）
（ ｂ） ＴＳ Ｓ
１００
９０
８０
７０
６０
５０
４０
３０
２０
１０
０
２０
４０
６０
８０
１００
监测值（ ｍ ｇ·Ｌ－ １）
０．１０ ０．０９ ０．０８ ０．０７ ０．０６ ０．０５ ０．０４ ０．０３ ０．０２
４
氮负荷 ６
硝化速度
８
１０
总氮去除率 １２
８０ ７５ ７０ ６５ ６０ ５５ ５０ ４５ ４０ ３５ １４
ＣＯＤ与 ＴＫＮ 质量浓度比对硝化速度、总氮去除率和氮负荷的影响
图 ７ 不同 ＣＯＤ 与 ＴＫＮ 质量浓度比对系统的硝化速率、总氮
５ ０００
（ ｅ ） ＭＬＳ Ｓ
图 ３ 二沉池出水指标、反应器中 ＭＬＳ Ｓ 预测值和监测值的拟合结果
天津 建 设科 技 ２００８·ＮＯ．２ ３７
活性污泥ASM系列数学模型进展和展望
活性污泥ASM系列数学模型进展和展望摘要：本文简述了国际水协推出的ASM系列模型，讨论了活性污泥法动力学模型研究存在的几个重要问题；对活性污泥数学模型的研究进行展望，包括废水组分的进一步细化、污水处理厂运行快速自动模拟预测及控制系统和污水处理厂设计自动化系统。
关键字：活性污泥数学模型研究进展存在问题研究展望1、前言活性污泥法作为废水生物处理的重要方法，已在城市污水和工业废水处理中得到大量应用。
而数学模型是工艺选择、设计、运行的决策支持方式及强有力的优化工具。
但是活性污泥系统是一个多因素、多变量相互作用、多种反应过程相互耦合的系统，因此其建立模型较复杂。
快速发展的计算机技术使数学模型的建立成为可能，使数学模型在工程应用与试验研究中的作用日益凸显。
近年来，活性污泥数学模型的研究一直是国际上污水处理领域研究的热点之一。
在众多的数学模型中，由国际水质协会IWA先后推出的ASM1、ASM2、ASM2D及ASM3一系列模型发展最为成熟，受到环境工程界的广泛关注【1】。
2、ASM模型的研究与应用进展活性污泥1、2、3号模型将污水中的组分分为可溶性组分和颗粒性组分，可溶性组分包括溶解氧、碱度及大部分污染物，颗粒性组分包括微生物及部分污染物，应用理论建立生物或化学反应过程，均以Monod方程为基础，都是多维的并包含大量的动力学参数和化学计量系数，均以矩阵的形式描述生物反应过程，从而简化了反应速率方程式的表达。
ASM矩阵反应速率中采用了“开关函数”的概念，来反映环境因素改变而产生的抑制作用，从而避免那些因为具有不连续特性的反应过程在模拟过程中出现的数值不稳定的现象；此外，研究者还可根据理论发展及实际情况需要对现有ASM进行反应过程的增加或简化，扩大了ASM应用的灵活性。
其中ASM1与ASM2主要基于微生物的死亡—再生及维持理论，而ASM3主要基于微生物的内源呼吸理论。
大量资料已对ASM系列模型的特点及限制因素做了阐述，ASM1模型不仅包含了含碳有机物去除过程，还描述了硝化和反硝化作用对含氮物质的去除，ASM2是ASM1 的发展，不仅包含污水中含碳有机物和氮的去除过程，还包含生物除磷过程，增加了厌氧水解、发酵及生物除磷、化学除磷等8个反应过程。
活性污泥模型模拟污水处理厂运行的工程应用研究进展
活性污泥模型模拟污水处理厂运行的工程应用研究进展丁婉晴1，薄涛2,3，丁彬彬1，张晓文2（1.哈尔滨工业大学（深圳） 环境科学与工程研究中心，广东 深圳 518055；2.深圳市中涛环保工程技术有限公司，广东 深圳 518055；3.哈尔滨工业大学（深圳） 计算机科学与技术学院，广东 深圳 518055）摘要：污水处理行业快速地由污水处理模式向资源回收模式转变，活性污泥模型（ASMs）应运而生。
本文首先概括了污水厂模型建立的一般步骤；然后结合国内外工程实例介绍了ASMs的发展过程；最后阐述了ASMs模拟污水处理厂运行的重大意义，并对研究的发展方向进行了展望。
关键词：污水处理；活性污泥模型；模型校准；工艺优化中图分类号：X52 文献标识码：A 文章编号：2095-672X(2018)09-0019-01DOI:10.16647/15-1369/X.2018.09.010Advances in engineering application research of activated sludge model simulating sewage treatment plant operationDing Wanqing 1, Bo Tao 2, 3, Ding Binbin 1, Zhang Xiaowen 2(1. Harbin Institute of Technology (Shenzhen) Environmental Science and Engineering Research Center, Shenzhen Guangdong 518055,China; 2. Shenzhen Zhongtao Environmental Engineering Technology Co., Ltd., Shenzhen Guangdong 518055,China; 3. Harbin Institute of Technology (Shenzhen) School of Computer Science andTechnology , Shenzhen Guangdong 518055,China)Abstract:The sewage treatment industry has rapidly changed from a sewage treatment mode to a resource recovery model, and activated sludge models (ASMs) have emerged. This paper first summarizes the general steps of the establishment of the wastewater treatment plant model; then combined with domestic and foreign engineering examples to introduce the development process of ASMs; finally, the significance of ASMs simulating the operation of sewage treatment plants is explained, and the development direction of the research is prospected.Key words: Sewage treatment;Activated sludge model;Model calibration; Process optimization由于污水处理过程及活性污泥组分的复杂性，故数学模型的过程建模非常困难，但其对于污水处理行业来说又是一个具有重要理论意义与实用价值的工具。
ASM发展及其在SBR工艺中的应用
ASM发展及其在SBR工艺中的应用ASM（Activated Sludge Model）即活性污泥模型，是国际水质协会（IAWQ）针对污水活性污泥法处理推出的数学模型。
ASM是为了解决废水生物处理设计和操作过程中的问题而推出的，主要目的是为了获得最优化的效果。
ASM自从推出以来，得到了广泛的应用；其本身也在不断地发展和完善。
现在，这个系列模型已经运用到了各种污水处理工艺如接触氧化、氧化沟、SBR等工艺中。
1．ASM发展概述1987年，IAWQ推出了ASM1[1]，这个模型包括了有机物氧化及硝化和反硝化的生物过程，由于这个模型能够很好地模拟污水处理结果，所以得到了研究者的认同。
1995年，IAWQ推出了ASM2[2]，它在ASM1的基础上引入了生物除磷以及化学除磷的过程。
1999年，IAWQ同时推出了ASM2d[3]和ASM3[4]。
ASM2d 是对ASM2的进一步完善，改正了ASM2中对磷聚集微生物（Polyphosphate Accumulating Organism，简写为PAO）的不恰当描述。
而ASM3是在总结和修正ASM1模型缺陷的基础上提出的，采用了与ASM1不同的理论依据，ASM3中同样包括有机物氧化、硝化和反硝化，而没有包括生物除磷。
2001年，由负责建立ASM3的学者推出了EAWAG Bio-P[5]模型，这个模型建立在ASM3基础上，采用了ASM2d的一些观点，在ASM3的基础上增加了生物除磷的过程，但不包括化学除磷。
ASM共有的特点在于将污水中的组分分为可溶性组分和颗粒性组分，其中可溶性组分包括溶解氧、碱度及大部分污染物，颗粒性组分包括微生物及部分污染物，应用理论建立生物或化学反应过程（基于莫诺特方程式）。
在表达方面最主要的特点是采用矩阵形式来描述各组分在反应过程中的变化规律和相互关系，这就简化了反应速率方程式的表达，有利于计算机程序的编码。
ASM矩阵反应速率中采用了“开关函数”的概念，用来反映环境因素改变而产生的抑制作用，可以避免那些因为具有不连续特性的反应过程在模拟过程中出现的数值不稳定的现象；例如在反硝化反应速率中加入一项，其中为氧饱和速率常数，为溶解氧浓度，当溶解氧趋于0时，此项为1，反硝化过程顺利进行，反之，当溶解氧浓度增大到一定限度时，此项趋近于0，反硝化过程停止。
A-A-O工艺在城镇生活污水处理的应用
A-A-O工艺在城镇生活污水处理的应用A-A-O工艺在城镇生活污水处理的应用摘要：随着城市建设的不断加速，城镇生活污水的排放量也随之增加，大量污水的直接排放不但会造成天然水的污染，更会影响我们的饮用水的安全。
为了保护有限的水资源，提高污水处理效率，更好的进行污水处理建设，我们必须采取相应紧要措施，本文主要对A-A-O工艺技术在处理城镇生活污水方面做初步的研究，为相关人士提供一些参考，促进城镇生活污水处理的快速发展。
关键词：污染；A-A-0工艺；生活污水这些年来，随着我国城市化建设的不断发展，城市人口也随之增长，我们在享受便利的同时，也不得不面对这与之而来污水排放量增加的问题。
因此，如何高效处理污水成为我们亟待解决的一个重大任务。
A-A-O 工艺对除磷脱氮有着较好效果，另外，它的另一个优点就是成本低，这对于解决城镇生活污水处理所面临的处理成本高、能耗大等问题具有重大的进步意义，能够指导和帮助我们更高效更轻松的完成对污水的处理。
1城镇生活污水概况1.1生活污水的危害我们人类生活过程中产生的污水，是造成水体污染的主要污染源之一。
主要是粪便和洗涤污水。
城市每人每日排出的生活污水量为150—400L。
生活污水中含有大量有机物以及一些病原菌、病毒和寄生虫卵和一些无机盐类。
其主要的特点是含氮、含硫和含磷量高,在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质，对我们饮水以及生活有着巨大的危害。
危害主要有以下几方面：(1)一方面，藻类占据的空间越来越大，大大压缩了鱼类等生物的活动空间，另一方面，藻类的疯狂繁殖，会逐渐消耗水域里面的氧气，会使得水体严重缺氧，使得一些鱼类数量大量死亡甚至灭绝; (2)如果饮用水中N03ˉ。
和N02ˉ的的含量过高，它们在自然条件下可能会转化为亚硝酸铵，亚硝酸铵是一种能致癌、致畸的物质，不仅会增加癌症的发病机率，而且会对人体心血管系统造成损伤，以及会干扰机体对维生素A的吸收利用，导致出现维生素A缺乏症的症状;(3)在农业灌溉用水中，氮和磷的含量超标，农作物会吸收过剩的氮，这样一来会产生贪青倒伏现像，影响农作物正常生长[1]。
ASM3应用于污水处理厂的模拟研究
（ ．扬州职业大 学 ， １ 江苏 扬州 ２ ５０ ； 德州职业技术学 院 ，山东 德州 ２０９ ２ ２ ３３ ） ５ ０４
摘
要 ： 立 了 活性 污 泥 ３号模 型 应 用 于 氧 化 沟 工 艺的 活性 污 泥 处 理 系统 数 值 模 型 ， 利 用 Ｍａａ 建 并 ｔ ｂ语 言 ｌ
近 年来 ， 国际上 对应 于 Ａ Ｍ 系列 模 型开 发 的 Ｓ
程 序 和 软 件 有 ： ＳＭ，Ｅ Ｏ Ｓ Ｓ ，ＳＭＢ ＡＩ Ｆ Ｒ， Ｓ Ｐ Ｉ Ａ，
在 国外 ， ａ ｅｄ ｕｚｎ等 人 在 实 验 研 究 Ｖ ｎ Ｖ ｌｈ ｉ ｅ 中开 发 出了一 个 缺 氧好 氧 生 物 除 磷 的 机理 模 型 ， 并 将 该 模 型 与 Ａ Ｍ１相 结 合 。Ｋ ｃ Ｓ ｏｈ Ｇ等 人 将ＡＭ Ｓ ３模型 用于 瑞士诸 多 城市 污水 处 理厂 。在 国 内 ， 晓 明 在 Ａ Ｍ１和 Ｔ ｋ ｃ 沉 降模 型 的 基 杨 Ｓ ａ ａｓ 础上 ， 合 反 应 器 原 理 ， 建 了活 性 污 泥 系统 模 结 构 型 。李玉 新 以 Ａ Ｍ３为基 础 平 台 ， 该模 型 进 Ｓ 对 行 了适 当 的改进 ， 利用 Ｖ ６ ０自行开 发 了相对 完 Ｂ．
ｔ ｏ ｅ ｆｏ ｔ ｅ ａ ｔ ａ ｎ ｓ ｔｉ ｅ ｉｉｄ ｔ ｔｔ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔｍｏ ｅ ａ ｅ ｒ ｓ ｎ ｈ ｃ ｕ ｌｏ ｅ ａ ｉｎ ｏ ｓｅ ｔｒ ｈ ｓ ｍ ｈ ｃ ｕ ｌｏ ｅ ．Ｉ ｓｖ ｒｆｅ ｈａ ｈ ｒ ｓ ｎ ｄ ｌｃ ｎ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔｔ ｅ ａ ｔ ａ ｐ ｒｔｏ ｆｗａ ｔ ｗａ ｅ ｒ ｔｅ ｔ ｎ ，ｗｈ ｃ ａ ｓ ｄ ｔ ｆｅ ｙ ｔ ｉ ｌｔ ｓｅ ｔｒｔｅ ｔ ｎ ，ｐ ｅ ｉｔｗａｅ ｕ ｌ ｙ ａ ｐ ｉ ｒ ａｍｅ ｔ ｉｈ ｃ ｎ ｂｅ ｕ ｅ ｏ ｏｆ ｒａ ｗａ ｏ ｓｍｕ ａｅ ｗａ ｔｗａ ｅ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｒ ｄ ｃ ｔｒ ｑ ａ ｉ ｎｄ ｏ ｔ－ ｔ
ASM1 模型及GPS-X 在低CN 污水处理厂的运用
2 进水组分分析
本研究用大渡口污水处理厂实测的进水组分对 ASM1 模型中相关参数进行校核，结合趋势检验法剔除呼吸 速率曲线中的内源呼吸，再运用污水 COD 组分表征基准化方法得到进水 COD 组分。进水 COD 组分参考艾等 研究成果，具体参数值见表 2 [9
表 2 进水 COD 组分表征结果 Table 1 The characterization result of influent COD of May 2010
Journal,2011,174(2-3):635-643. [2]Fang F, Ni B J, Xie W M, Sheng G P, Liu S G, Tong Z H,Yu H Q. An integrated dynamic model for simulating a full-scale municipal wastewater treatment plant under fluctuating conditions [J],Chemical Engineering Journal,2010,160(2):522-529. [3] Guerrero J, Guisasola A, Vilanova R, Baeza J A Improving the performance of a WWTP control system by model-based setpoint optimisation[J],Environment Modelling & Software,2011,26(4):492-497. [4] LASPIDOU C S, RITTMANN B E. A unified theory for extra cellular polymeric substance, products, and active and inert biomass [ J ]. Water Research, 2002, 36(11): 2711-2720. [5] SCHUTZE M,BUTLERD ,BECK M B, Modeling Simulation and control of Urban Wastewater Systems[M],London:Springer,2002 [6] Coen F, Vanderhaegen B, et al . Improved design and control industrial and municipal nutrient removal plants using dynamic model [J] . Water Science Technology, 1997, 35(10): 53-61. [7]蒋卫刚， 顾国维， 俞国平. 计算机模拟在污水处理厂改建设计中的应用[J].给水排水， 2004， 30(2)： 91-94. [8] Cinar Ö zer, Daigger Glen T.,Graef tephen P.S., et al.Evaluation of IAWQ Activated SludgeModel NO.2 Using Steady-State Data from Four Full-Scale Wastewater Treatment Plants,Water Environment soluble microbial
基于活性污泥数学模型（ASMs）的污水处理系统不确定性分析研究进展
2017年第36卷第12期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·4651·化 工 进展基于活性污泥数学模型（ASM s ）的污水处理系统不确定性分析研究进展董姗燕1，2，李咏梅3，池春榕1，刘祖文1，2（1江西理工大学建筑与测绘工程学院，江西 赣州 341000；2江西省环境岩土与工程灾害控制重点实验室，江西 赣州 341000；3同济大学环境科学与工程学院，上海 200092）摘要：活性污泥数学模型（ASM s ）在应用过程中由于未能充分考虑污水处理系统的不确定性而降低了其可靠性和决策的准确性，目前国内外对基于ASM s 的不确定性分析尚处于研究的初级阶段。
本文概述了不确定性分析的两种常用方法，介绍了污水处理系统中基于ASM s 的不确定性源的识别与分类、不确定性指标量化的研究现状，以及不确定性分析在污水处理厂优化设计、工艺改造等方面的应用。
指出不确定性源的识别与分类目前仍然没有规范统一的分类机制和识别方法，不确定性指标的量化是模型应用的关键环节，尚需开展深入研究和分析；污水处理系统的不确定性分析将是今后ASM s 应用和发展的研究重点，不确定性分析可以帮助研究者更好地了解和把握污水处理系统模拟预测结果的不确定性范围，从而可以进行有效的风险评估和提高决策支持过程。
关键词：废水；活性污泥数学模型；不确定性分析；参数识别；蒙特卡罗模拟中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）12–4651–07 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-1014Research and development on uncertainty analysis in wastewatertreatment system based on activated sludge model （ASM s ）DONG Shanyan 1，2，LI Yongmei 3，CHI Chunrong 1，LIU Zuwen 1，2（1School of Architectural and Surveying & Mapping Engineering ，Jiangxi University of Science and Technology ，Ganzhou 341000，Jiangxi ，China ；2Jiangxi Provincial Key Laboratory of Environmental Geo-technology and EngineeringDisaster Control ，Ganzhou 341000，Jiangxi ，China ；3College of Environmental Science and Engineering ，TongjiUniversity ，Shanghai 200092，China ）Abstract ：For complex wastewater treatment systems ，uncertainty is their basic attribute ．Due to not fully consider the actual system uncertainty ，the reliability and decision accuracy of Activated sludge model （ASM s ）in the application process was decreased ．The complete model application should include the uncertainty analysis of the model ．At present ，the uncertainty analysis based on ASM s is still in its infancy ．Based on the limited literature data ，the research status on the identification and classification of uncertainty sources in wastewater treatment system and the quantification of model uncertainty index were analyzed. the application of uncertainty analysis in optimization design ，upgrading and control strategy evaluation of wastewater treatment plant were introduced ．It was pointed out that there is still no standard classification and identification of uncertainty sources. The quantification of uncertainty index needs further study and analysis ．The uncertainty analysis of wastewater第一作者及联系人：董姗燕（1978—），女，博士研究生，主要从事水和污水处理系统仿真研究。
ASM模型研究
国内外ASM模型研究进展摘要：ASM(活性污泥模型)是表述废水中各种污染物质与废水处理系统中微生物之间的复杂生物化学反应过程的数学模型。
本文主要介绍了国内外活性污泥数学模型的研究现状及进展，包括活性污泥1号模型（ASM1）、BSM1模型、ASM-S模型、ASM-AS模型、活性污泥2号模型（ASM2）、活性污泥2d模型（ASM2d）、活性污泥3号模型（ASM）、FCASM3模型等。
对这些模型做了评价和比较，并对今后的研究方向提出了建议。
关键词：污水处理，好氧活性污泥，生物数学模型，活性污泥模型Progress in Activated Sludge Model Study at home and abroadShuangchun Yang,Xiaozhen Wang,Yi Pan,Dan Deng, Guobin Liu,Guian ZhangCollege of PetroChemical and environmental, Liaoning Shihua University, Fushun, 113001Abstract Activated Sludge Modeling is the mathematic model way, which describes complex biochemical reaction of micron germs and pollutants. In this paper research institution of Biological Mathematical Model of activated sludge in our country and abroad are reviewed, such as activated sludge model 1(ASM1), benchmark simulation model No.1 (BSM1), activated sludge model-secondary sedimentation tank (ASM-S), activated sludge model-aeration simplify (ASM-AS), activated sludge model 2 (ASM2), activated sludge model 2d (ASM2d), activated sludge 3 (ASM3) and fully coupled activated sludge model 3 (FCASM3). And activated sludge mathematical models are commended then the advices are proposed in this paper.Keyword Wastewater treatment, Aerobic activated sludge, Biological Mathematical Model, Activated sludge model0 引言据统计，十二五期间，全国87%的城市有建设污水处理厂的计划，这意味着将有约1500座规模在2万立方米/天以下的污水处理厂建成。
ASM2D进水水质组分和模型参数的测定的开题报告
ASM2D进水水质组分和模型参数的测定的开题报告题目：ASM2D进水水质组分和模型参数的测定一、研究背景及意义现代城市污水处理厂是保护水环境、维护生态平衡的重要设施。
在污水处理工艺中，污水质量的进、出水特性对系统的稳定运行、处理效果及设施设计都有着重要的影响。
因此，准确测定污水质量的进水特性是建立高效、可靠的污水处理工艺的前提。
ASM2D模型是一种经典的污水处理模型，通过对污水中微生物和废水中有机物（COD、BOD）的反应进行模拟，可辅助工程师了解污水处理系统的工作原理和设计参数。
但ASM2D模型的总污染物质量需要准确测定进水质量的污染物浓度。
因此，本研究的目的是通过测定 ASM2D模型中进水水质组分和模型参数的方法，提高模型的精度和可靠性，为污水处理工艺的优化和改进提供依据。
二、研究方法1.污水样品采集：采用定量样品采集的方法收集污水样品，样品包装精密，尽量避免进一步的污染。
2.水质分析：对污水样品进行理化性质检测，包括测定水质指标、化学需氧量（COD）、生化需氧量（BOD）等参数。
使用常见分析方法，如紫外分光光度法、分子吸收法和化学物质分析法等。
3.ASM2D模拟及参数验证：使用ASM2D模型模拟污水处理过程，基于实验数据得到模型中进水水质参数（如污染物浓度、质量分数等）。
通过ASM2D模拟结果与实验测定值的比较验证模型的准确性。
三、预期成果通过本研究，预期可以得到进水污染物浓度和ASM2D模型参数的准确测定方法，为污水处理系统的设计和优化提供依据。
并对建立 ASM2D 模型的精度和可靠性进行提高和验证。
四、研究周期及预算本研究预计周期为6个月，预算费用大约20,000元人民币。
费用主要包括实验材料、实验设备、实验检测费用等。
五、参考文献[1]Morgado E, Ferreira M,Barbosa V,et al. COD removal modelling based on plant stress response: Modelling refined through process understanding[J].Water Research,2015,74:83-94.[2]Guo W, Ngo H H, Li J, et al. Advanced nitrogen removal from wastewater by coupling anammox with denitrification (CANON) and sequencing batch biofilm reactor (SBBR)[J].Bioresource Technology, 2016, 213: 128-135.[3]Xian Z H, Hu S, Wang S F,et al. Dynamic optimization of an anaerobic baffled reactor (ABR) treating low-strength wastewater based on modified bee algorithm[J]. Bioresource Technology, 2016,203(4):22-29.。
ASM1模型在大型城市污水处理厂的应用
为 了研 究 方 便 ， 建立 模 型 时 进 行 了 简 化 ： 有 考 虑 初 沉 在 没
池， 只考虑 了生物处理 单元 ， 这是 因为理论 模拟优 化排除细微
影 响 因 素 ； ／ 处 理 工 艺 的 ２组 处 理 单 元 等 价 为 １组 来代 替 ， Ａ０
因为 ２组 处理 单 元 的 进水 和 出水 都 是 混合 的水 流 。
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １ １ １ ０ １ ２
水 中 的氦 组 分 可 以通 过 Ｃ ＯＤ 的各 种 组 分乘 以相 应 固 定 的氮 含
量得到 ， 见表 １ 。
时间 （ ） 月
图 １ 某污水处理厂全年运行和监测数据
置
霞
４ ００ ０ ０ ０ ３ ００ ０ ５ ０
— —
池 采 用 的 是 Ｔ ｃ ｓ简 单 的 一 维 模 型 ，所 有 模 拟 都 是 在 ａｋ
Ｈ ｄｏ ｎｉ ＧＰ — ｙ ｒｍａ ｔ ｓ的 Ｓ Ｘ软 件 平 台上 进 行 的 。
３ ００ ０ ０ ０
数 据 处 理
因 为 已有 的 数 据 （ ２） ＧＰ — 中 ＡＳ １模 型 所 需 的 图 和 ＳＸ Ｍ 参 数 并 不 一 致 ， 以 需 要 把 已有 的 数 据 进 行 转换 。 为 了把 常规 所 的 数 据 转 变成 模 型 所 需 输 入 的 Ｃ 、 氨 数 据 ，开 发 了一 些 方 ＯＤ 法 ， 为进水模 型。 采用 Ｔ ＳＣ 水模 型需要输 入 Ｃ 、Ｋ 、 称 Ｓ ／ ＯＤ进 ＯＤＴ Ｎ
Ｔ Ｓ和 几个化学计 量组 分 （ 如 ：Ｓ ／Ｓ ， ＯＤＶ Ｓ）见表 １ Ｓ 例 Ｖ ＳＴ ＳＣ ／Ｓ ， 。
＇ ５ ０ ＝２ ００ ０
Ⅲ ０ ０ ２ ０ ０ ０ １ ００ ０ ０ ５ １ ００ ０ Ｏ ０ ５ ０ ００ ０ Ｏ
基于ASM1活性污泥污水处理过程的建模与控制问题研究
基于ASM1活性污泥污水处理过程的建模与控制问题研究活性污泥污水处理过程采用脱氮除磷的化学方法减少污水中的氮化合物,从而达到净化污水的目的。
一般工业污水处理上采用A/O工艺进行脱氮除磷过程,A/O工艺装置由两个厌氧池和三个好氧池、一个二沉池、一个外回路以及一个内回路共同组合而成。
本文在国际标准BSM1模型的基础上,研究了活性污泥污水处理过程的数学建模与控制器设计问题。
首先总结了污水处理技术的国内外研究现状,分析了污水处理控制策略。
然后介绍了BSM1仿真模型的搭建过程,其中包括厌氧池仿真平台搭建、好氧池仿真平台搭建以及二沉池仿真平台的搭建。
根据Monod方程给出了ASM1模型13种组成成分所满足的微分方程组,并依据13维的微分方程组搭建起BSM1模型的Simulink仿真平台,为污水处理控制问题分析奠定基础。
其次,根据搭建起的BSM1仿真模型,设计了污水处理的PID控制器。
首先选取研究对象为第一个好氧池Tank 3,选取被控变量和输入变量分别为出水溶解氧浓度和入水溶解氧浓度,分析了控制器的性能指标要求,并根据该指标要求设计了连续PID控制器。
然后按照传统PID控制器参数的整定方法,给出连续PID的时间参数。
针对活性污泥污水处理系统存在的大时滞现象,设计了污水处理数字PID控制器。
分别采用两种方式来搭建数字PID模型,一种是采用Simulink模型中定义的数字PID控制模块,另一种是编写S-Function程序来模拟数字PID控制器工作,并将自定义的数字PID控制模块嵌入到Tank 3模型中去以实现相应的控制效果。
然后,考虑到BSM1模型具有的强非线性和强耦合性的特点,基于模糊理论建立了系统的模糊控制模型,为便于分析,将模型进行相应的处理得到简化的10维状态空间模型。
在分析该模型的可观性和可控性的基础上,通过一个等效传递函数的状态空间模型,对其进行状态空间反馈控制器设计从而获得的理想的出水溶解氧浓度曲线。
ASM3应用于污水处理厂的模拟研究
ASM3应用于污水处理厂的模拟研究李松良;王鹏;马希博【摘要】A numerical simulation model of Activated Sludge Model No. 3 （ASM3） applied to oxidation ditch process is developed in this paper, and is programmed in Mat lab language. Moreover, sensitivity of parame- ters in the model is analyzed, which indicates that maximal growth rate of nitrobacteria is the most sensitive. Applying the present model to a practical project, the results from modeling had a satisfying agreement with those from the actual ones. It is verified that the present model can represent the actual operation of wastewater treatment, which can be used to offer a way to simulate wastewater treatment, predict water quality and optimize the operating method.%建立了活性污泥3号模型应用于氧化沟工艺的活性污泥处理系统数值模型，并利用Matlab语言编制了模拟程序，对模型中的参数进行了灵敏度分析。
结果表明，自养菌的产率系数UA最为敏感，对这个参数调整之后，用该模型对一实际工程的出水情况进行模拟，模拟值和实测值取得了较好的吻合。
活性污泥数学模型研究进展
活性污泥数学模型研究进展污水的活性污泥法生物处理，由于具有处理效果好、运行成本低等特点而成为污水处理的一项基本与主要的方法。
目前，我国有80％以上的城市污水厂都用活性污泥法处理。
随着计算机技术的不断发展，水处理技术要求对活性污泥处理过程进行仿真与控制。
因此，国际水协(IWA)在总结已有废水生物处理数学模型的基础上，相继推出了3套活性污泥数学模型(ASM系列)，为活性污泥过程仿真与控制提供了重要的理论基础。
ASM 自从推出以来，在欧美国家的实际工程和科学研究中得到了广泛应用。
在我国，此领域的研究尚处于起步阶段，与国际先进水平存在着很大差距。
1 活性污泥数学模型(ASMs)的发展IWA在总结已有的各种污水生物处理数基础上，于1987年推出活性污泥1号模型(ASM1)Ⅲ。
该模型不仅包括含碳有机物的去除过程，还描述了通过硝化和反硝化作用对含氮物质的去除。
模型中包括8个子过程、13种组分、14个动力学参数和5个化学计量学系数。
ASM1未包括生物除磷过程。
1995年，IWA专家组提出活性污泥2号模型(ASM2)E2 3。
与ASM1相比，它包含了磷的吸收和释放，增加了厌氧水解、发酵及生物除磷和化学沉淀等反应过程。
ASM2非常庞大，它包含19种物质、19种反应、22个化学计量系数以及42个动力学参数。
1999年，IWA又推出了ASM2d[3]，对ASM2作了进一步完善和延伸，可同时模拟生物除磷和硝化一反硝化。
ASM2d共包括19种组分、21种反应、22个化学计量系数及45个动力学参数。
与ASM2相比，在模拟硝酸盐和磷酸盐动力学方面，ASM2d更准确。
1999年，IWA还推出了活性污泥3号模型(ASM3) 。
该模型更深入考虑了胞内存贮过程，并考虑环境因素对衰减过程的修正，把溶解性、颗粒性有机氮的降解与微生物的水解、衰减和生长结合在一起，包含氧化、硝化和反硝化过程，没有包括生物除磷过程。
2 活性污泥数学模型(ASMs)在我国的研究现状我国学者对ASM系列模型也做了大量的研究工作，主要包括以下几个方面。
活性污泥模型ASM2的简化及优化控制策略研究
活性污泥模型ASM2的简化及优化控制策略研究活性污泥模型ASM2 (Activated Sludge Model 2) 是广泛应用于城市污水处理厂中的一个生物反应器模型。
由于其良好的预测性能和稳定性，在国内外得到了广泛的应用和研究。
本文将从模型简化及优化控制策略两个方面，对ASM2模型进行探讨。
一、模型简化ASM2模型是一个十分复杂的模型，其包含了很多的反应过程和细节，导致计算量十分庞大，同时实际应用价值受到限制。
因此，ASM2模型的简化是必要的。
1.1 基于模型力学的简化方法基于模型力学，可以对模型中的一些重要反应过程进行简化，并对特定的操作条件进行优化。
例如，在模型中加入一些活性菌群以促进有机物的分解，或者采用一些较大的处理设备来提高污水处理的效率，这些方法都可以通过对ASM2模型进行简化来实现。
1.2 结合实验和仿真的简化方法结合实验和仿真，可以通过建立适当的实验条件和仿真程序来减小ASM2模型的复杂性。
一些基于实验和仿真的简化方法包括使用分级分区的处理系统，分批处理污水，在增益控制系统中使用动态拓扑重构技术等。
二、优化控制策略优化控制策略的目标是在最小的成本下，实现最大的污水处理效果。
通常情况下，优化控制策略应该结合实际的操作条件、管线限制、节能减排要求等多方面的因素来进行设计。
2.1 基于模型预测的控制策略基于模型预测的控制策略，可以通过对ASM2模型进行预测和模拟来进行控制。
例如，可以根据情况预测未来的有机负荷浓度，并根据预测结果来调整反应器的操作条件，从而使得处理效果更为优越。
2.2 结合数据挖掘的控制策略数据挖掘技术能够从大量实际数据中提取信息，可以结合ASM2模型来进行优化控制。
例如，将反应器中的数据进行处理并结合ASM2模型，通过数据挖掘技术提取处理效果的关键参数，并利用这些参数来制定优化控制策略。
2.3 基于直觉的控制策略在ASM2模型的基础上，可以采用一些基于直觉的控制策略进行优化。
ASM2d模型在北京高碑店污水处理厂的应用
6 392. 6 236/ 32 109/ 8 47. 4/ 4. 9/ 17. 3 7. 4/ 4. 2 1 654 23
7 432. 9 225/ 31 129/ 7 41. 7/ 4. 4/ 17. 7 6. 3/ 3. 8 1 736 24
8 464. 7 207/ 30 116/ 8 38. 2/ 3. 2/ 17. 4 5. 4/ 2. 9 1 807 24
北京市自然科学基金资助项目 (8052011) ;国家高科技研究发 展专项经费资助课题 (2004AA6010需要深入理解关键 的设计参数 (如污泥龄 ,厌氧 、缺氧和好氧反应器的 体积比例) 和系统性能之间的相互关系 ,而数学模型 在这方面能提供极大的帮助 。近二十年来 ,研究人 员开发出了一系列的数学模型 ,如能够模拟 COD 的 去除 、硝化/ 反硝化的 U C TOLD 和 A SM1 ,以及能 够模拟 COD 的 去除 、硝化/ 反硝化 和生 物除 磷的
成 ,分别称为一、二系列 ,每系列有 6 组平行的处理系 统。每组生物处理系统由 3 条廊道组成 ,廊道被分隔 成不同类型的反应器 ,形成 1 个倒置的 A2 / O 工艺 , 它包括 2 个缺氧区 ,1 个厌氧区 ,3 个好氧区和 1 个 二沉池 。进入一期的污水首先进入到 2 个曝气沉砂 池 ,然后混合出水分别进入 2 个系列各自的 6 组初 沉池中 。初沉池出水混合后均分到 2 个系列的 12 组曝气池中 。二沉池出水混合后排入受纳河体 。
( 1 . B ei j i n g D rai na ge Grou p Co. , L t d , B ei j i n g 100038 , Chi na , 2 . H y d rom antis I nc. , Cana d a)
基于ASM2D模型对污水处理工艺的模拟及优化的开题报告
基于ASM2D模型对污水处理工艺的模拟及优化的开题报告一、研究背景污水处理一直是环境保护的重要课题，对于保障人们的健康和生存环境有着至关重要的作用。
目前，污水处理技术已经趋于成熟，但是其效果和处理成本仍需要进一步提高和降低。
因此，如何优化污水处理成为了当今环保领域研究的热点。
ASM2D是一种数学模型，它可以模拟和优化污水处理工艺，因此，开展基于ASM2D模型对污水处理工艺的模拟及优化研究对于提高污水处理效果和降低成本具有重要意义。
二、研究目的本研究旨在基于ASM2D模型对污水处理工艺的模拟及优化，具体目的包括：1.构建ASM2D数学模型，提高其精度和可靠性；2.应用ASM2D模型进行污水处理工艺的模拟；3.对污水处理工艺进行优化，降低成本并提高处理效果。
三、研究方法本研究主要采用以下方法：1.通过文献调研了解ASM2D模型的基本原理、构建方法以及应用范围；2.根据实际情况选择合适的污水处理工艺，并获取相应的实验数据；3.基于ASM2D模型进行污水处理工艺的模拟；4.通过改变模型参数和工艺运行条件优化污水处理工艺，降低成本并提高处理效果；5.对模拟结果进行分析和比较，得出研究结论。
四、研究内容和进度安排本研究的主要内容和进度安排如下：1.文献调研和模型构建（2021年1月-2月）。
2.实验数据获取和模拟计算（2021年3月-5月）。
3.模型优化及结果分析（2021年6月-8月）。
4.论文撰写和答辩（2021年9月-10月）。
五、预期研究成果及意义本研究预期将构建高精度、可靠的ASM2D数学模型，实现对污水处理工艺的准确模拟，并通过优化工艺参数降低成本并提高处理效果。
研究的意义在于提高污水处理效果和降低成本，为环保事业做出更大的贡献。
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ASM模型研究现状及在污废水处理中的作用摘要:综述了目前ASM模型研究应用的现状。
分析探讨了ASM 模型在研究应用过程中存在的问题,认为目前限制ASM模型在实际污废水处理中应用的因素主要有模型参数多、参数测定方法复杂、标准不统一以及机理研究不够深入等几个方面。
关键词:ASM模型应用研究影响因素
1 引言
活性污泥模型是利用数学模型来表述废水中各种污染物质与废水处理系统中微生物之间的复杂生物化学反应过程,国际水质协会(IAWQ)于1987、1995、1999推出了活性污泥模型ASM1、ASM2、ASM3水质模型。
我国在模型研究及应用方面起步较晚,本文从对ASM研究应用现状入手,对前人所作工作进行了分析总结,探讨限制ASM模型在实际应用中的主要因素,以期为该模型的推广应用提供帮助。
2 ASM模型研究现状
由于生物处理系统复杂、反应过程相互耦合、进水水质水量的波动及实际的运行控制手段等诸多因素的影响,使得经验模型未能详尽反映生化反应过程中各种变量之间的相互关系,用这种方法难以经济合理地进行工程设计,也难以指导实际工程的运行管理。
因此,开发精
确、灵敏、实用的活性污泥法数学模型已成为国内外专家和学者普遍关心的问题。
由于ASM模型中参数多,并且测定方法复杂、没有统一的标准使得活性污泥法数学模型在实际污水处理厂中的应用受到限制,人们试图寻找简化的模型以及简便的模型参数测定方法。
在优化模型参数测定方法方面,周雪飞等采用间歇活性污泥法和呼吸计量法测定活性污泥数学模型中异养菌产率系数,结果表明该方法准确性高,重现性良好。
[1]他同时通过研究提出一种快速确定进水溶解性COD中易生物降解部分SS的物理-化学方法。
将可通过0.45μm滤膜的胶体物质进行絮凝沉淀,然后再辅以质量良好的滤膜过滤,二者结合可有效测定SS值。
同时结果表明,絮凝方法和呼吸计量法所得出的结果具有较好的相关性。
李昀涛针对ASM1模型中水质COD 的四个组成部分的测定方法,采用了物理手段与生物手段相结合的方法。
忽略了进水中的微生物量,进而简化了参数的测定方法。
[3]陈莉荣介绍了活性污泥1号模型中含碳有机物的分析方法,并用这些方法测定了西安市北石桥、电子村2个排放口的城市污水水质。
实验结果表明快速可生物降解COD(SS)采用间歇实验法、慢速可生物降解COD(XS)采用测定BOD5间接计算法既操作简单又准确可靠。
[4] 在简化模型研究方面,邓科等从城市生活污水中的主要有机成分—蛋白质、糖类、脂肪三类物质出发,分别研究它们对水质特性参数的贡献情况,然后,通过实际污水厂进水实测值对模型进行拟合,得出
一个从糖类、蛋白质、脂肪浓度值估算出水质特性参数的模型。
并利用该模型水质净化厂进水进行了水质分析。
表明采用所建立的水质特性参数估算模型对城市生活污水进行模拟,模拟效果较好,相对误差小于20%。
[5]孙光伟在对序批式活性污泥法数学模型的研究中,根据宾馆饭店水处理系统的特点,对ASM1进行简化,不考虑硝化和反硝化,使其在该系统中既能真实的预测活性污泥的性能,又便于实现水处理过程自动控制。
[6]张永祥以ASM3原理为基础,引入污染物迁移方程,并加入位移变量,建立了基于ASM3的改进活性污泥模型模拟系统。
以序批式呼吸计量试验对ASM3中异养菌好氧产率系数、异养菌好氧内源呼吸速率系数、异养菌的最大比生长速率和自养菌的最大比生长速率等4个重要的模型参数进行了确定,其它参数采用IW A推荐的典型值对工艺试验进行模拟。
模拟结果和实测结果吻合较好。
[7]刘芳以ASM1为开发平台,建立了简化的活性污泥数学模型(ASM-CN),主要描述碳氧化和硝化过程,其中模型组分、反应过程和参数的数量都少于ASM1。
并且利用ASM-CN模型对实际城市污水厂的运行进行了动态模拟,结果良好。
[8]魏阿姝首先利用ASM3来模拟氨氮基本未被硝化的运行情况,出水COD、BOD、NH3-N的模拟值与实测值相差不大,采用了先进的ASM3模型对3个改造方案进行模拟,并建议将现有的曝气池以A/O方式运行,在不作重大改造和不明显削减处理能力的前提下而增强去除氨氮的功能,并减少改造投资及中试费用。
[9]
3 ASM模型在实际污废水处理中的应用
ASM模型在实际污废水处理中的应用主要体现在污废水处理工艺设计、工艺调试及处理工艺改造等三个方面。
模型的使用不仅为污废水处理工艺的设计提供了理论依据,同时也可简化设计过程。
可根据模拟结果选择运行条件,这样就可以有效的缩短调试周期。
在污废水处理工艺改造过程中,引入活性污泥处理模型,根据已有的数据,调整模型中的相关参数,在此基础上确定如何进行工艺改造。
由此可以为实际工艺改造提供理论依据。
4 结语
目前对于ASM模型的研究主要集中在在数学模型的改进、参数测定方法的优化以及计算机软件联合使用等几个方面。
但对于目前的研究对于模型参数的测定方法只是一个参考,没有统一的标准。
同时对于模型应用机理研究方面仍存在不足。
因此如何对模型的参数进行简化、优化模型参数测定方法并统一标准,以及和计算机软件结合使用方面,将是ASM模型研究应用中亟待解决的问题,这也将促进活性污泥法生物模型在实际中的推广应用。
参考文献
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[5] 邓科.城市生活污水有机成分与ASM水质特性参数关系研究:[硕士论文].同济大学.2006.
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[7] 张永祥,宗金宇,秦景华.ASM3模型的改进和应用[J].江苏环境科技,2008,21(3):5-8.
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[9] 魏阿姝,王金龙.ASM3在城市污水处理厂工艺调整中的应用[J].环境保护科学,2009,35(1):51-53.。