Математическое моделирование КОС

Целью разработки математической модели работы КОС является оценка эффективности предлагаемой к реализации технологии очистки сточных вод‚ а также оптимизация проектных решений и технологических параметров процесса методом математического моделирования.

Математическое моделирование может выполняться в два этапа:

1. Построение и калибровка математической модели действующей технологической линии очистных сооружений;
2. Математическое моделирование вариантной схемы реконструкции с учетом результатов 1-ого этапа.

Построение математической модели и калибровка параметров выполняются в соответствии со специализированными и опубликованными протоколами для разработчиков математических моделей сооружений биологической очистки (HSG, BIOMATH, WERF и т.п.).
Компьютерная модель выполняется в программной среде GPS-X Hydromantis Environmental Software Solutions, Inc.

При построении математической модели используют блочный принцип, суть которого состоит в том, что модель строится из отдельных логически законченных блоков, например, блок – поступающая сточная вода, блок – аэротенк, блок – вторичный отстойник, и т.д. Затем блоки объединяются между собой потоками воды‚ ила и пр.
Каждый блок содержит математическое описание происходящих в нем процессов. Например, модель аэротенка включает описание кинетики роста микроорганизмов и основных факторов, ее определяющих (углеродсодержащие субстраты, кислород, физико-химические факторы (pH, температура, давление и др.)), процессов массообмена (транспорта субстрата из газовой или малорастворимой жидкой фазы в культуральную среду и т.п.), гидродинамического режима (смеситель, вытеснитель) и пр.

Условные обозначения:
1 - Поступающая сточная вода; 2 - Решетки; 3 - Песколовки; 4 - Первичные отстойники;
5 - Аэротенки; 6 - Вторичные отстойники; 7 - Сооружения доочистки; 8 - Обеззараживание сточных вод;
9 - Выпуск очищенных сточных вод в водоем; 10 - Иловая насосная станция; 11 - Илоуплотнитель;
12 - Термическая обработка осадка перед сбраживанием; 13 - Метантенки;
14 - Механическое обезвоживание осадков; 15 - Очистка фильтрата с получением фосфорного удобрения

Математические модели очистных сооружений являются динамическими, т.е. отражают изменения исходных загрязнений, расходов, технологических параметров и т.п. во времени.

Калибровка математической модели осуществляется по результатам анализов состава стоков в различных точках КОС.
Кроме показателя общего содержания органических веществ (ХПК)‚ математическая модель требует учета степени биоокисляемости этих веществ. Для расчетов процессов биологической очистки обычно используют следующие фракции:

C_ХПК = S_S + S_I + X_S + X_I

S_S - растворенное легкоразлагаемое органическое вещество;
S_I - растворенное биологически инертное органическое вещество;
X_S - взвешенное медленно биологически разлагаемое органическое вещество;
X_I - взвешенное биологически инертное органическое вещество.

Если лаборатория на объекте не выполняет всех требуемых анализов, специалисты выезжают на объект с необходимыми приборами и выполняют все недостающие анализы в сертифицированной лаборатории.