BioWin应用贴士之自定义絮凝模型
实际污水厂运行中经常投加铁盐或铝盐来絮凝胶体物质,形成大颗粒物质,这样就可以通过初沉池去除更多的有机物。BioWin中设有化学除磷模型,用户可以通过金属盐添加单元向工艺流程中添加铁盐或铝盐,用以化学除磷,但是却无法模拟金属盐在系统中的絮凝作用。此时,用户可以通过BioWin模型构建器功能,自行设计一个絮凝模型,将其纳入到BioWin模型中,也可以将其作为独立运行的模型。下面就通过设计一个絮凝池,介绍如何自定义一个絮凝模型。
BioWin中有两种方式构建自定义模型。一种是为全局工艺流程设置自定义模型,用户可以通过 项目 > 模型构建器,为整个工艺流程设定自定义模型:
另一种为通过模型反应器单元,将自定义模型的作用仅限于该反应器内。本示例中絮凝过程仅发生在絮凝池,所以示例中使用模型单元。
在该实例流程图如下所示,使用的金属盐为硫酸铝(Al2(SO4)3Ÿ14H2O),设定金属盐添加单元流量为2 L/d,这样硫酸铝投加量为 15mgAl/L进水,添加的铝盐溶液与进水进入絮凝池(命名为Xsc Flocc的模型反应器单元),絮凝形成的颗粒物在下游的在初沉池单元中沉淀,以初沉污泥形式排出。在絮凝池上游添加通用混合器,是为了更准确地追踪铝盐在絮凝池进水中的浓度。需要注意的是1) BioWin中展示的铝浓度为其总浓度,即溶解态和颗粒态的总和; 2) 该反应器中BioWin ASDM模型虽然处于关闭状态,即该反应器只进行设置的模型过程,但是铝盐的化学沉淀反应还是处于开启状态,也就是说溶解态磷酸盐会在经过此单元时,与铝盐生成沉淀沉降下来。
在此示例中,设置模型名称为 絮凝模型,该自定义模型的化学计量为每一个单位质量胶体物质(Xsc)(-1),会被絮凝形成一个单位质量的颗粒物质 (Xsp)(+1)。
絮凝动力学方程中包含一个速率常数(最大絮凝速率),该速率为一个关于金属浓度的一级动力学方程,另外包含两个分别关于胶体颗粒浓度和金属浓度的开关函数,用于在两者浓度过低时关闭该絮凝反应。絮凝速率的表达式为以下形式:
Kflocc*Me*(Xsc/(KsXsc+Xsc))*(Me/(KsMe+Me))
其中Me为溶解态金属
模型有关速率常数设置如下:
最大絮凝速率 (Kflocc) = 2,500 /day
胶体物质半饱和浓度 (KsXsc) = 3 mg/L
金属半饱和浓度 (KsMe) = 1 mg/L
输入每个速率常数名称和值之后,需要点击“添加到速率常数”按钮,将其录入到模型中。
由于该模型中的状态变量均为ASDM模型中已有变量,所以无需在化学计量常数一栏中添加新的变量。
速率方程中,输入上文中给出的方程。
最后点击OK,就可以完成对此模型的编辑。