Phương pháp trình bày mô hình bùn hoạt tính

Mô phỏng hoạt động một quá trình xảy ra trong hệ bùn hoạt tính cần phải bao quát đƣợc phản ứng xảy ra trong hệ nhƣ oxy hóa chất hữu cơ, nitrat hóa và khử nitrat với sự tham gia của nhiều thành phần tham gia phản ứng và các điều kiện cấn thiết để phản ứng xảy ra. Để dễ sử dụng về mặt toán học và thiết thực cho dự báo quá trình, các phản ứng đƣợc lựa chọn cần có tính đại diện cho các quá trình cơ bản xảy ra trong hệ. Hơn thế nữa, mô hình cũng cần định lƣợng đƣợc cả yếu tố động

j

học (sự phụ thuộc của nồng độ vào thời gian) cũng nhƣ yếu tố tỷ lƣợng (mối tƣơng quan về lƣợng giữa các cấu tử tham gia phản ứng) của từng quá trình.

Lập trình và ký hiệu: Khó khăn gặp phải khi thiết lập một mô hình toán học mô tả một hệ chứa nhiều tƣơng tác nhƣ trong hệ xử lý nƣớc thải đƣợc khắc phục b ng cách mô tả hệ thông qua một ma trận.

Cân bằng vật chất: Trong một hệ xử lý, nồng độ của một thành phần có thể bị tác động bởi nhiều yếu tố khác nhau. Phƣơng pháp ma trận cho phép dễ dàng nhận ra diễn biến của một thành phần nào đó để dễ dàng hơn trong việc thành lập mối tƣơng quan về cân b ng vật chất.

Phƣơng trình cơ bản để mô tả cân b ng vật chất trong một hệ có giới hạn: Đầu vào - Đầu ra + Phản ứng = Tích lũy

Đầu vào, đầu ra của một hệ là các quá trình chuyển khối, phụ thuộc vào dạng kỹ thuật phản ứng. Thành phần phản ứng của hệ, ri, chính là tổng của các sản phẩm hình thành từ hệ số tỷ lƣợng ij với tốc độ hình thành j đối với từ yếu tố i.

ri = ijj

Kiểm tra tính liên tục: từ ma trận có thể kiểm tra đƣợc tính liên tục của một quá trình b ng cách dịch chuyển ngang (cùng dòng) của ma trận khi các đơn vị sử dụng là tƣơng hợp, khi đó tổng của các hệ số tỷ lƣợng b ng không.

Diễn biến các quá trình xảy ra trong hệ bùn hoạt tính với sự tham gia của rất nhiều yếu tố chỉ có thể mô tả trong một phƣơng thức thực hiện cụ thể: dòng liên tục có khuấy trộn đều, lắp ghép giai đoạn hiếu khí, thiếu khí,… Mục tiêu của mô hình là mô tả đƣợc diễn biến của hệ trong trạng thái động. Phƣơng trình cân b ng chất bao gồm các quá trình chuyển khối và chuyển hóa, mô tả trạng thái của hệ đƣợc sử dụng một cách hữu ích để mô hình hóa. Sử dụng cấu hình dòng liên tục có khuấy trộn đều, phƣơng trình cân b ng chất sẽ là một hệ phƣơng trình vi phân thƣờng phi tuyến và để giải chúng thƣờng áp dụng phƣơng pháp tích phân số (phƣơng pháp gần đúng).