El software de simulación BioWIN fue desarrollado por Envirosim United Company de Canadá en la década de 1990. Después de más de diez años de desarrollo continuo, ha sido ampliamente utilizado en América del Norte y Australia, y es una herramienta de ingeniería estándar para la operación y el diseño del tratamiento de aguas residuales local [7]. La nueva versión del software BioWIN no sólo puede simular de forma fiable el método de lodos activados y el sistema de nitrificación anaeróbica para la eliminación biológica de nitrógeno y fósforo en el tratamiento de aguas residuales, sino también simular reactores de biopelícula fijos y reactores biológicos de lecho móvil. Actualmente, BioWIN rara vez se utiliza en China. El núcleo del software de simulación BioWIN es el modelo integral ASDM, que describe 50 componentes (bacterias heterótrofas comunes, bacterias oxidantes de amoníaco, bacterias oxidantes de nitritos, etc.) y 80 factores físicos, químicos y biológicos que actúan sobre estos componentes en las aguas residuales. proceso de reacción del tratamiento. Este modelo integra tres conjuntos de modelos de reacción biológica de lodos activados (ASM1 ~ 3) de la Asociación Internacional del Agua, e integra el modelo de nitrificación anaeróbica ADM, equilibrio de pH, transferencia de gas y modelos de precipitación química. Dado que el modelo ASDM adopta una estructura matricial única [8], BioWIN puede simular todo el proceso de toda la planta de tratamiento de aguas residuales y rastrear cambios en cualquier componente del modelo o variable de estado en diferentes procesos unitarios. Al mismo tiempo, BioWIN aprobó
resumió los últimos resultados de la investigación y las pruebas reales de la planta de tratamiento de aguas residuales, y proporcionó valores predeterminados para los parámetros del modelo.
BioWIN puede ejecutarse en una variedad de sistemas operativos y la interfaz del software es muy amigable. El software se basa en el modelo ASDM y ha establecido 30 módulos de unidades de proceso, como varias entradas de agua, reactores, tanques de sedimentación y tratamiento de lodos. Los usuarios pueden establecer rápidamente el proceso de la planta de tratamiento de aguas residuales objetivo simplemente combinando estos módulos. .
2 Caso de aplicación del software BioWIN
2.1 Objeto de investigación
Una planta de tratamiento de aguas residuales en Beijing utiliza un proceso de tratamiento biológico A2/O (anaeróbico-anóxico-aeróbico), el volumen de tratamiento de agua diseñado es de 600.000 m3/d y el flujo del proceso se muestra en la Figura 1. Las unidades de tratamiento biológico operan en paralelo en 16 grupos. Cada grupo incluye una zona anaeróbica, una zona anóxica, una zona aeróbica y un tanque de sedimentación secundario. La zona aeróbica adopta un sistema de retroalimentación de circuito cerrado PID de "apertura de válvula de oxígeno disuelto". Se divide en cuatro etapas para controlar la concentración de oxígeno disuelto en el tanque de reacción. El volumen y tiempo de retención hidráulica de cada zona se muestran en la Tabla 1. Dado que la entrada y salida del proceso de tratamiento de aguas residuales son agua completamente mezclada, el sistema de tratamiento simulado 1 puede representar el funcionamiento de toda la planta.
Basado en el proceso real de la depuradora de aguas residuales, se establece un modelo de generalización del proceso como se muestra en la Figura 2. En este modelo, se utilizan varios reactores CSTR en serie para caracterizar las características de empuje en reactores reales. Sobre esta base, se seleccionaron el modelo ASDM, el modelo de equilibrio de pH y el modelo de transporte de gas como modelo matemático de la unidad de reacción biológica, y se seleccionó el modelo de corrección Vesilind como modelo matemático del tanque de sedimentación secundaria.
1.GPS-X de Hydromantis
GPS-X es una poderosa herramienta para la simulación dinámica de sistemas de tratamiento de aguas residuales. Contiene una gran cantidad de modelos que cubren casi todos los problemas encontrados. en las plantas de tratamiento de aguas residuales reales se incluyen todos los procesos unitarios, incluidos modelos de desnitrificación avanzada, procesos de biopelículas inmovilizadas, reactores anaeróbicos, modelos de tanques de sedimentación secundaria, modelos de tanques de sedimentación primaria y varios procesos unitarios para el tratamiento de lodos. Al operar el gráfico, puede completar la configuración y la salida de su propia planta de tratamiento de aguas residuales y seleccionar el modelo de proceso y los valores de parámetros adecuados para cada unidad.