城市污水处理厂出水有机物浓度的随机过程预测方法

摘要

本发明公开了一种城市污水处理厂出水有机物浓度的随机过程预测方法，即以污水处理厂出水有机物为研究对象，建立进出水有机物的质量守恒微分方程，并引入随机过程，推导得到城市污水处理厂出水有机物浓度的预测结果。本发明需要实测异养菌的产率系数、最大比生长速率及其半饱和常数，同时利用污水处理厂曝气池混合液挥发性悬浮固体浓度、水力停留时间、实际进出水总BOD5及日常实测数据，即可预测当实际进水水质水量等波动时出水有机物浓度的动态变化过程。本发明为新型的活性污泥动态模型方法，具有操作简便可行、实测参数少、预测值与实测值拟合较好等优点。

主权项

1.城市污水处理厂出水有机物浓度的随机过程预测方法，其特征在于包括下述步骤：1)利用城市污水处理厂的现有设备实测异养菌产率系数Y_H、异养菌最大比生长速率与半饱和常数K_S、曝气池混合液挥发性悬浮固体浓度X_V、水力停留时间HRT以及实际进水有机物浓度S₀；其中，$\mathrm{HRT}=\frac{V}{Q},$Q为进水流量，V为处理城市污水的反应器体积；2)利用城市污水处理厂日常实测的进水有机物浓度、进水质量和污水动力学参数进行数理统计，分别得到进水有机物浓度的标准差进水水量的标准差σ_Q(t)以及污水动力学参数的标准差σ_P；3)将所述实测值输入计算机，利用Matlab拟合一个维纳过程W(t)作为简化误差的补偿系数，并利用Matlab通过以下函数预测出水有机物浓度S(t)：$S\left(t\right)=e^{-\alpha (t-t_0)}S\left(t_0\right)+\frac{\beta }{\alpha }-\frac{\beta }{\alpha }{e}^{-\alpha (t-t_0)}+{\sigma }_{S\left(t\right)}{\int }_{t_0}^t{e}^{\alpha (x-t)}\mathrm{dB}\left(x\right)$其中，t为时间，t₀表示预测起始时间，e为自然常数；$\alpha =\frac{Q}{V}+\frac{{\hat{\mu }}_H}{K_S}·\frac{X_V}{Y_H},$$\beta =\frac{Q}{V}{S}_0;$σ_S(t)为扰动系数且${\sigma }_{S\left(t\right)}=\sqrt{w_1{\sigma }_{S_0\left(t\right)}^2+w_2{\sigma }_{Q\left(t\right)}^2+w_3{\sigma }_P^2},$其中w₁、w₂、w₃分别表示σ_Q(t)、σ_P的权重，且w₁+w₂+w₃＝1；B(t)表示布朗运动，且dB(t)＝W(t)dt。