eSimu推介之水处理：基于ASM1的生化反应池模型的建立

eSimu是北京欧倍尔自主开发的在线图形化仿真平台，拥有丰富的标准模块库。eSimu提供图形编辑器、支持连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，可自定义模块库以及求解器，能够进行动态系统建模和仿真。eSimu可用于工业自动化、大型建模、复杂逻辑、物理逻辑，信号处理等方向，应用专业包括化工、环境、化学、生物、食品、制药、电气、航空、轻工等。

 

1.ASM1模型介绍

1983年国际水污染研究与控制协会（IWA）组织了丹麦、美国、瑞士、南非和日本五国知名专家成立了研究组，研究开发污水活性污泥生物处理的设计和运行模型，研究组在己有的各种污水生物处理模型的基础上于1987年推出了活性污泥1号数学模型(Aetivated Sludge Model No.1 简称ASM1)。ASM1模型将微生物反应的基本过程及其相关组分以矩阵形式表达。由于其模型结构简单‚速率表达关系清晰，化学计量关系准确，相关参数值丰富，便于实现计算机编程计算，因此被广泛接受，并被大量应用于国外城市污水处理厂的设计和运行管理中。

1.1 生化反应过程速率

1.2 各组分转化速率

2.生化反应池模型的建立

3.eSimu建模过程

eSimu算法编写采用python语言，将上述2中的微分方程写入到eSimu算法模板的Derivatives()的函数中即完成了建模。

4.模拟结果

采用上述模型进行BSM1工艺的模拟（模拟时间100d，步长0.01d），得到的各生物反应池的数据与IWA给出的数据。
 

5.结论

eSimu利用高级模块（挂载）提供的模板算法脚本可快速的通过输入连续性微分方程的方式建立生化反应池模型，整个过程不需要对脚本语言过多的了解，只需要输入公式即可，简单开放，结果可靠（相对误差在1‰以下）。