專據(jù)Souh North Bnde.2009年9月傳統(tǒng)污水處理創(chuàng)新分析熊銀輝(中國(guó)建筑技術(shù)集團(tuán)有限公司,上海200437)[摘要]在LabVIEW平臺(tái)上開發(fā)的活性污泥法污水處理虛擬設(shè)備,以反應(yīng)動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)構(gòu)造基本模塊,虛擬設(shè)備采用循環(huán)結(jié)構(gòu),迭代運(yùn)行，能解決具有交互作用的多控制底物問(wèn)題。虛擬設(shè)備的控制界面模擬傳統(tǒng)的控制儀表,仿真運(yùn)行,其工藝、環(huán)境和設(shè)備參數(shù)可直接選擇,節(jié)約了試驗(yàn)研究的時(shí)間和經(jīng)費(fèi),提高了設(shè)計(jì)的可靠性,也能在已建成的水處理設(shè)施上進(jìn)行控制和預(yù)報(bào)。[關(guān)鍵詞]污水處理活性污泥法1.活性污泥法在我國(guó)乃至全世界仍然是污水處理的主體工數(shù),一切計(jì)算和試驗(yàn)則又必須重新開始。藝之一,近年來(lái)在其反應(yīng)理論、凈化功能、運(yùn)行方式工藝系統(tǒng)方2.虛擬儀器的產(chǎn)生被認(rèn)為是儀器、儀表工業(yè)劃時(shí)代的里程面均取得了迅速進(jìn)。碑，它在工業(yè)生產(chǎn)、科研和教學(xué)中的廣泛應(yīng)用節(jié)約了時(shí)間和資由于在工藝設(shè)計(jì)時(shí)需要進(jìn)行方案的選擇和優(yōu)化，如果缺乏金,獲得了可觀的效率和效益。同類設(shè)計(jì)作參考.只要原水水質(zhì)、控制目標(biāo)運(yùn)行方式有任何變用虛擬設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí),工藝參數(shù)、環(huán)境參數(shù)和設(shè)備參數(shù)可化,都必須作可行性試驗(yàn),除工藝流程和試驗(yàn)裝置的建設(shè)外,還以直接任意選擇,不需進(jìn)行計(jì)算即可獲得運(yùn)行結(jié)果。另-方面，有著大量的物理化學(xué)和生物指標(biāo)的分析工作?；钚晕勰喾ㄌ幚硪苑磻?yīng)動(dòng)力學(xué)和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)為基礎(chǔ)的虛擬設(shè)備，便于通過(guò)計(jì)算工藝需要考慮的工藝參數(shù)和環(huán)境參數(shù)多,分析的樣本也多,每個(gè)機(jī)仿真,簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)的放大環(huán)節(jié)。虛擬設(shè)備由程序框圖和儀表面板子環(huán)節(jié)又相互影響，達(dá)到穩(wěn)定的響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，設(shè)計(jì)計(jì)算也很困兩部分組成,不僅能從事可行性試驗(yàn)和水處理工藝設(shè)計(jì),而且在難,需要進(jìn)行大量的假設(shè)和反復(fù)試算。除了圍繞改變工藝參數(shù)和已建成的水處理設(shè)施上能模擬傳統(tǒng)的控制操作臺(tái)和儀表盤,這環(huán)境參數(shù)所進(jìn)行的試驗(yàn)以外，-旦需要改變工藝流程和設(shè)備參種“所見即所得”的方式利于現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行控制和預(yù)報(bào)。如使用樹脂砂漿材料進(jìn)行填充,也可使用水泥砂漿或?yàn)r青等材料。經(jīng)計(jì)算確定配筋數(shù)量。施工時(shí),先將槽內(nèi)碎片清除,必要時(shí)涂底層結(jié)合料,填充后待填3.7梁的單面加大截面法充料充分硬化,再用砂輪或拋光機(jī)將表面磨光。單面加大截面法分兩種,即上面加高或下面加厚。梁的上面3.3注人法加高適用于梁的支座抗彎強(qiáng)度不足的加固，所加混凝土靠焊在當(dāng)裂縫寬度較小且較深時(shí)，可采用將修補(bǔ)材料注人混凝土原梁上上部箍筋上的附加箍筋與原混凝土結(jié)構(gòu)整體，上部荷載內(nèi)部的修補(bǔ)方法，首先裂縫處安設(shè)注人用管,其他部位用表面處靠附加縱筋承受。梁的上部回厚,適用于梁跨中抗彎不足加固，理法封住,使用低粘度環(huán)氧樹脂注人材料,用電動(dòng)泵或手動(dòng)泵注當(dāng)梁截面強(qiáng)度與要求相差不大時(shí)，可將梁下加厚80~ 100mm,人修補(bǔ),此法在裂縫寬>0.2mm時(shí)效果較好。配制新的縱筋與原鋼筋焊接,做法同三面圍套。當(dāng)梁的截的下部如果梁的裂縫情況影響了梁的承載能力,就應(yīng)更慎重研討。增加100mm以上,按計(jì)算配置縱筋和箍筋。分析比較,采用經(jīng)濟(jì)高效的方法,達(dá)到加固目的,可采用的方法采用圍套及單面加厚法加固時(shí)，縱筋與支座連接有下述方有:法:梁支承在柱上時(shí),新加縱筋可通過(guò)連接鋼板或直接與柱內(nèi)受3.4鋼箍加固法力筋焊接在一起;梁支承在主梁上時(shí)，應(yīng)在主梁上回設(shè)斜托支此法適合于補(bǔ)強(qiáng)梁內(nèi)特長(zhǎng)箍筋及彎起筋不足，抗剪達(dá)不到座,斜托鋼筋與主梁中主筋焊接。對(duì)于梁的端支座,可將梁內(nèi)部要求的情況。具體方法是:用扁鋼或圓鋼制成垂直或斜形的鋼分縱向鋼筋按450或300角曲折成斜筋焊于主梁內(nèi)原縱筋上，箍,兩端留有螺紋,套人鋼板后用螺母擰緊。也可采用由兩個(gè)U或另加入浮筋,電焊連接新舊縱筋。形鋼箍套上后焊接,然后打入金屬楔楔緊。采用鋼箍時(shí)需在梁上4.結(jié)束語(yǔ)刻槽以防滑?；炷亮寒a(chǎn)生的裂縫的原因很多,分析也比較復(fù)雜,以上僅3.5粘貼加固法僅是對(duì)混凝土梁裂縫的原因進(jìn)行了初步分析，在現(xiàn)場(chǎng)施工中要將鋼板或型鋼用改性環(huán)氧樹脂粘結(jié)劑，粘結(jié)到構(gòu)件混凝土根據(jù)不問(wèn)的情況,不同的施工方法,有效的控制混凝土梁的裂縫裂縫部位表面，使鋼板(或型鋼)與混凝土連接成整體共同工作。的產(chǎn)生,以預(yù)防為主,避免混凝土梁裂縫影響結(jié)構(gòu)使用。粘結(jié)前,鋼材表面進(jìn)行噴砂處理,混凝土表面刷凈干燥,粘結(jié)層厚度為3mm。3.6梁的三面或四面加做圍套法在梁的剛度、強(qiáng)度或剪力不足且相差較大的情況下,采用梁的三面或四面加大,做鋼筋混凝土園套加固較為適宜。采用四面圍套時(shí)壁厚應(yīng)據(jù)實(shí)際情況而定，-般兩側(cè):>50mm，上下>100mm為宜,縱向鋼筋及箍筋通過(guò)計(jì)算確定。當(dāng)梁受樓面限制時(shí),可采用三面圍套,此時(shí)兩側(cè)混凝土厚度宜> l00m.縱向鋼筋可用中25與原梁縱筋焊接固定,施工時(shí)在梁兩側(cè)板上間隔中國(guó)煤化工500mm鑿洞以澆筋混凝土，鋼筋可用開口筋或穿板封閉箍,并MYHCNMHG作者簡(jiǎn)介:期銀輝，中國(guó)建筑技術(shù)集團(tuán)有限公司。197劃慌South Norh Bndge2009年9月平和自動(dòng)化程度。值的基礎(chǔ)上,根據(jù)統(tǒng)討特性獲得。曝氣反應(yīng)池虛擬設(shè)備模塊可以3.污水處理的虛擬程序根據(jù)選定的動(dòng)力學(xué)模型結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)常數(shù)進(jìn)行水處理設(shè)施運(yùn)行活性污泥法的運(yùn)行和控制與多種因素有關(guān)。在虛擬設(shè)備程的計(jì)算機(jī)仿真該虛擬設(shè)備子模塊既可以單獨(dú)使用進(jìn)行設(shè)計(jì),也序中,充氧模塊根據(jù)風(fēng)量、風(fēng)壓、水溫曝氣器及污水中氧傳輸特可以在主程序連通運(yùn)行時(shí)顯示,并進(jìn)行調(diào)整和觀察。性和需用量等因素,求解出溶解氧質(zhì)量濃度。雖然該虛擬設(shè)備的控制界面中只表現(xiàn)了一個(gè)控制底物,對(duì)底物的降解速率k是水溫T(C)、污泥負(fù)荷Ns、幣解氧濃度于多個(gè)控制底物，也可以在同- -程序中實(shí)現(xiàn)。即便在多個(gè)控制底DO和其他抑制反應(yīng)毒物因子θ的函數(shù)，寫作k-f(T,Ns,DO,物之間具有交互作用,通過(guò)虛擬設(shè)備最外層的循環(huán)結(jié)構(gòu),經(jīng)幾次θ )。曝氣反應(yīng)模塊按初始設(shè)定值和微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算池中迭代后仍能很快達(dá)到穩(wěn)定的真值， 這是手工計(jì)算根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)的運(yùn)行狀態(tài),求出污泥量及底物的變化。二沉池模塊按污泥沉淀的。由于虛擬設(shè)備的控制界面的直觀性,并能在程序運(yùn)行過(guò)程中特性和水量配置解出回流污泥濃度，與回流比一起影響池中運(yùn)任意調(diào)整參數(shù)和獲得動(dòng)態(tài)的結(jié)果，因而與其他類型的計(jì)算機(jī)程行狀態(tài)。由于計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度快,從任意設(shè)定初始值出發(fā)能很序相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)。只要有了微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)和底物降快達(dá)到穩(wěn)定的真值。程序的循環(huán)操作始終不斷,直至人工干預(yù)為解動(dòng)力學(xué)的模型結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)常數(shù)，就可以構(gòu)造其他類型的生止。程序在循環(huán)運(yùn)行過(guò)程中,工藝、環(huán)境和設(shè)備參數(shù)在控制面板物反應(yīng)器的虛擬設(shè)備模塊來(lái)代替總程序中的曝氣反應(yīng)池模塊，上可以隨意改變,同時(shí)獲得動(dòng)態(tài)的輸出結(jié)果,并在虛擬顯示儀或例如應(yīng)用三相氣提升循環(huán)流化床處理廢水時(shí)。虛擬設(shè)備的控制記錄儀上顯示和記錄下來(lái),或直接存為文件。在主程序中,主要界面模擬傳統(tǒng)的控制操作臺(tái)和儀表盤，在已建成的水處理設(shè)施是進(jìn)行工藝流程的設(shè)計(jì)和組合,反映宏觀的工藝參數(shù)。具體的單上采用“所見即所得”的方式,利于現(xiàn)場(chǎng)操作人員進(jìn)行控制和預(yù)元構(gòu)筑物,則是事先完成的子程序模塊。報(bào)。由于LabVIEW具有數(shù)據(jù)采集和數(shù)字控制功能,不僅可以大4.曝氣反應(yīng)池虛擬程序大提高水處理設(shè)施的運(yùn)行水平，也為今后實(shí)現(xiàn)水處理自動(dòng)化運(yùn)根據(jù)氧傳輸動(dòng)力學(xué)理論,將標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的供氣量Gs(m3/h),行提供- -種有效的方式。折算為單位時(shí)間的供氧量S=0.3 Gs,并求出氧利用量RO=SEA,6.小結(jié)EA(%)為曝氣器的氧轉(zhuǎn)移效率。6.1在LabVIEW的編程平臺(tái)上開發(fā)了活性污泥法污水處理污水中好氧生化反應(yīng)的需氧量是:虛擬設(shè)備。充氧模塊根據(jù)風(fēng)量、風(fēng)壓、水溫、曝氣器及污水中氧傳R=a' QSr+b' VXv(1)輸特性和需用量等因素,求解出溶解氧濃度。底物的降解速率k式中a'一-底物降解需 氧量,kg/kgBOD是水溫、污泥負(fù)荷、溶解氧濃度和其他抑制反應(yīng)毒物因子的函b'一微生物呼吸需 氧量,kg(kgMLVSS?b)數(shù)。曝氣反應(yīng)模塊按初始設(shè)定值和微生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算池中Q一處理水量運(yùn)行狀況,求出污泥量及底物的變化。二沉池模塊按污泥沉淀特底物去除的質(zhì)量濃度性和水量配置,解出回流污泥濃度,與回流比一-起影響池中運(yùn)行V一-曝氣池容積狀態(tài)。虛擬設(shè)備采用循環(huán)結(jié)構(gòu),經(jīng)迭代運(yùn)算達(dá)到真值。xv一曝氣池中活性污泥的質(zhì)量濃度氧利用量 RO與6.2曝氣池中微生物和底物量的變化遵循的是微生物生長(zhǎng)需氧量R之間為:動(dòng)力學(xué)和底物降解動(dòng)力學(xué)。處理的對(duì)象不同,動(dòng)力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)R0=RCs(20)/a [β .p .CSsb(T)-C].24(T-20) (2和動(dòng)力學(xué)常數(shù)值也不同。虛擬設(shè)備的循環(huán)結(jié)構(gòu)和迭代操作也能'充氧虛擬設(shè)備模塊的計(jì)算機(jī)程序根據(jù)式(2)求解出曝氣池解決多個(gè)具有交互作用控制底物的問(wèn)題。中溶解氧的質(zhì)量濃度C。6.3用虛擬設(shè)備可以簡(jiǎn)化可行性論證和工藝設(shè)計(jì)過(guò)程,不需式中a污水的氧轉(zhuǎn)移修正系數(shù)進(jìn)行計(jì)算并獲得運(yùn)行結(jié)果。這不僅可以節(jié)約大量的試驗(yàn)研究時(shí)污水的溶解氧飽和度修正系數(shù)間和經(jīng)費(fèi),還能進(jìn)行更廣泛的選擇,從而獲得優(yōu)化結(jié)果,提高了ρ一氣壓修正系數(shù),設(shè)計(jì)的可靠性。p =實(shí)際氣壓(Pa)/1.013x 105(Pa)3)[參考文獻(xiàn)]Csb為飽和溶解氧在曝氣池中的平均質(zhì)量濃度，按下式進(jìn)[]張自杰,林榮忱,金儒霖,等,排水工程(第4版)[M]北京:中國(guó)建筑工行修正:業(yè)由版社,1999.Csb=[Cs(Pb/ 2.066x 105+(0t/42)] (4)式中Pb-曝氣頭出口絕對(duì)氣壓 ,Pb=P+9.8 H(H為曝氣頭安裝水深,m)0t---氣泡達(dá)到池面時(shí) ,其中的氧分壓，%0t=[2(1-EA)/ 79+21(1-EA)]100%(5)5.曝氣反應(yīng)池的界面控制曝氣反應(yīng)池虛擬設(shè)備模塊的計(jì)算機(jī)程序分別對(duì)底物量和微生物量進(jìn)行物料衡算,即曝氣池中微生物和底物量的變化遵循微生物生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)和底物降解動(dòng)力學(xué)。自1942年Monod導(dǎo)出動(dòng)力學(xué)模型至今,這方面的研究始終十分活躍。處理的對(duì)象不同,動(dòng)力學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)常數(shù)值也不同。選擇相應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模型結(jié)構(gòu)和適當(dāng)?shù)膭?dòng)力學(xué)常數(shù)是實(shí)驗(yàn)室的搖瓶、單元操作等中國(guó)煤化工基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)要解決的問(wèn)題，可以在現(xiàn)有水處理設(shè)施連續(xù)運(yùn)行觀察MHCNMHG作者簡(jiǎn)介:熊鍛輝，中國(guó)建筑技術(shù)集團(tuán)有限公司。198