湖泊水库的污染与治理污染物浓度数学模型建立(8)
污水处理厂数据的处理通常采用对流量、SS、COD、N和P等组分建立质量平衡方
程。由于这些数据的偏差对模拟结果的影响往往比动力学参数和化学计量参数的偏差还要大，因此数据处理是仿真中十分重要的一环。如果污水处理厂的原始数据不能满足质量平衡方程，那么直接采用该值将导致错误的结果，因此需对污水处理厂的数据另行监测。
⑴ 利用反应器或者进水、出水中的SS浓度测定值和已知流量即可检查SS测定值或者计算未知的SS浓度，计算公式为
（1.1）
式中， 为反应器中的悬浮固体（MLSS）质量浓度，g/L； 为污泥回流量，m3/d； 为回流污泥中的悬浮固体（MLSS）质量浓度，g/L； 为反应器进水中的悬浮固体（MLSS）质量浓度，g/L； 为反应器进水流量，m3/d。
显然，根据实际污水处理厂的布置，可以建立每个反应器的质量平衡方程，进而对SS数据进行验证。
⑵ 对于氮的平衡。由于包含了硝化和反硝化两个过程，因此其质量平衡方程要稍微复杂一点。氮的平衡方程为
式中， 为进水中的总氮负荷，kg/d； 为出水中的总氮负荷，kg/d； 为剩余污泥中的总氮负荷，kg/d； 为反硝化去除的总氮负荷，kg/d。
对于硝化过程采用下式，即
式中， 为进水中的总凯氏氮负荷，kg/d； 为出水中的总凯氏氮负荷，kg/d； 为硝化去除的总氮负荷，kg/d。
由于进水中硝态氮几乎为零，因此进水中 与 近似相等。
⑶ COD平衡可以验证处理厂的耗氧量，如下式所示
（1.4）
式中， 为进水中的COD负荷，kg/d； 为出水中的COD负荷，kg/d；OUR
为耗氧速率，kg/d； 为剩余污泥中的挥发性固体（VSS）质量浓度，kg/m3； 为每日排泥量，m3/d；2.86为耗氧当量，1kg硝态氮相当于2.86kgO2；1.42为挥发性固体和COD的转化因子（每kgVSS转化的COD），kg/kg；4.56为硝化过程中耗氧量的转化因子。
由式（1.4）得到的OUR可用于检查模拟过程中曝气池模型设置中可能存在的错误，或检查污水处理厂的曝气效率。
⑷ 磷的平衡。在整个生化过程中，由于磷在进水和出水中的浓度可以简单快速的测出，与COD和氮不同的是（它们分别会转化为气体和CO2和N2），它是一种非常适合于数据验证的物质。通过测定进水和出水的流量和总磷的浓度以及剩余污泥中的含磷量，然后根据其质量平衡方程就可以检查或确定剩余污泥的排放量。由于在模拟过程中SRT具有很高的灵敏度，因此质量平衡检查应仔细进行。如果采用化学除磷，铁的平衡也可采用该方法。无论系统是否进行生物除磷模拟，最好都进行磷的平衡检查，即
式中， 为进水中的磷的质量浓度，kg/m3； 为出水中磷的质量浓度，kg/m3； 为剩余污泥中磷的质量浓度，kg/m3。
④ 确定模型结构及组分划分
污水处理工艺定义决定污水处理厂水力学的模型结构。确定模型结构是整个污水处理系统仿真过程的核心部分，如图1.3所示。
图1.3 仿真模型结构
仿真模型主要包括4个部分：
⑴ 组分划分。组分划分是应用ASM1进行模拟的基础。ASM1将废水特性划分为13个组分，由于组分测定需要大量的人力和物力，而一般的污水处理厂的日常检测是无法达到这一要求的。因此，对于组分的划分应从实际出发，根据污水处理厂的常规检测指标来确定模型的组分。
COD的组分划分可以借鉴波兰污水处理厂模拟的经验，采用图1.19表示，COD、BOD5和TSS（或SCOD）为常规水质指标。可假定CODB=1.71BOD5，而XCOD和SCOD满足下式
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