让污水处理更加智能化——基于ICA技术四十年的发展史-第5页-北极星水处理网

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模型的发展

模型发展初期

在20世纪70年代，John Andrews提出了去除COD和碳的模型，这是最早的污水处理数学动态模型。在80年代，很多知名学者开始研究营养盐去除模型，即现今的脱氮除磷模型。再往后发展，就出现了活性污泥1、2、3号模型，以及厌氧消化模型。

这三位学者是污水处理数学模型领域的主要贡献者。他们是Marais、Ekama、和Dold，当时都在南非的开普敦大学工作。现在Peter在加拿大的EnviroSim公司做模型软件，Ekama仍然在开普敦大学做教授，Marais教授一直是推动活性污泥模型发展的最重要的人。

模型类别与功能

ASM的影响非常大。首先它揭示了污水处理工艺中的过程机理，同时提供了一个标准化的模型语言，为工艺之间的相互比较提供了平台。

实际上，污水处理行业还需要更多地使用数学模型，以便理解工艺运行、辅助做设计等等，特别是在污水厂建立之前，要对设计方案进行模型模拟分析。同时，还需要数学模型来评估某些无法直接测试的指标，对工艺状态作出短期的预测。此外，还需要用于控制的数学模型等。

在模拟污水处理工艺时，一般需要用ASM模型来模拟生物反应工艺，用水力学模型描述反应器内的运行，还要有一维、二维或三维的沉淀池模型，此外还要有初沉池模型、泵的模型、仪表测试信号模型等。由于运行过程中排放的氮氧化物，一氧化二氮等都属于温室气体，所以还要有温室气体排放的模型。所有这些模型都可以集成在一起，包括厌氧模型，这就是全厂模型。现在全厂模型的模拟平台已经完成，并投入研究和实际应用。

现在有很多商业模拟软件，比如ASIM，Aqusim，BioWIN，GPS-X等等。West是比利时HMI公司的软件，Biowin是加拿大EnviroSim公司由PeterDold开发的软件，STOAT是英国研究中心WRc的软件，Simba是德国自动化研究所IFAK的软件，Matlab/Simulink则是理工科研究的通用基础平台。所以，我们现在有非常多的机会和途径来使用各种模拟软件开展工作。

管网与水力学模型

还有一些供水系统方面的模型，主要用于模拟供水系统网络，控制供水管网的压力，同时能够自动探测给水管网中的漏损点。现在发展了水力学模型来描述复杂的沉淀过程，如用计算流体力学(CFD)来计算沉淀池里的颗粒物浓度分布的情况。使用CFD模型可以掌握整个构筑物中沿着沉淀池方向流速的分布情况，以及污泥浓度的分布情况。