城市污水處理廠有機物濃度隨機模型研究.pdf

1、隨著人類社會的不斷發(fā)展，環(huán)境問題日益突出，水資源短缺已成為我國經(jīng)濟社會發(fā)展的嚴重制約因素。近年來，我國加大了對城市污水處理廠的建設(shè)力度，因此，如何科學合理地模擬和監(jiān)控這些污水處理設(shè)施的運行狀況，對保障出水水質(zhì)穩(wěn)定達標及節(jié)約運行成本具有重要意義。
　　 在世界范圍內(nèi)，利用數(shù)學模型對活性污泥工藝進行模擬已成為當今污水處理廠設(shè)計和運行控制的重要內(nèi)容。并且，隨著人們認識的不斷完善，對污水處理系統(tǒng)的不確定性研究也已經(jīng)成為一個普遍關(guān)注的問題

2、，因此，我們有必要全面了解污水處理過程有機物降解的不確定性，通過分析并建立相應(yīng)的數(shù)學模型，為污水處理系統(tǒng)的運行和管理提供理論依據(jù)。
　　 隨機微分方程是解決復(fù)雜非線性和不確定性問題的有效工具，其在水污染控制領(lǐng)域的應(yīng)用研究在國內(nèi)外尚處于起步階段。本文首先闡述了活性污泥法數(shù)學模型的發(fā)展歷程，并分析了污水處理系統(tǒng)的不確定性研究現(xiàn)狀，然后以隨機理論為基礎(chǔ)，提出并建立了有機物濃度隨機模型，主要用于污水處理過程中有機物濃度的模擬預(yù)測，對模型

3、的建模原理及模型求解分析等進行了一些探索性的工作，為污水處理系統(tǒng)數(shù)學模型的建立和模擬提供了新途徑。
　　 本文以Monod方程及物料平衡原理為基礎(chǔ)，對有機物濃度確定性模型考慮一隨機擾動項，并將這一隨機擾動項看做是一個維納過程，由此建立了有機物濃度的隨機模型。進而對有機物濃度隨機模型進行求解，得到了有機物濃度及其期望函數(shù)與方差函數(shù)的表達式，后對其函數(shù)表達式進行了理論分析，并對期望函數(shù)和方差函數(shù)進行了參數(shù)敏感性分析，對模型進行理論檢

4、驗。
　　 最后，將本文所建模型應(yīng)用于實際污水處理廠的模擬分析中。以蘇州某城市污水處理廠為例，利用Matlab軟件對有機物濃度確定性模型和隨機模型編制程序，模擬結(jié)果得出：有機物濃度確定性模型由于未考慮系統(tǒng)的不確定性影響，因此，結(jié)果未能反映水質(zhì)隨時間的擾動變化情況；而以有機物濃度隨機模型進行模擬，結(jié)果更符合實際運行狀況，可以反映不同時刻有機物濃度的隨機變化。
　　 對特定的城市污水處理廠來說，若可獲得模型需要的污水處理廠數(shù)