استفاده از مدل های ریاضی در طراحی پکیج های تصفیه فاضلاب

مطابق با جدیدترین روندهای جهانی، مدل­سازی ریاضی به یک عنصر ضروری در طراحی و همچنین بهره­برداری از پکیج های تصفیه فاضلاب تبدیل شده است. استفاده از مدل‌ های ریاضی امکان بررسی راه‌ حل ‌های متعدد و شبیه‌ سازی شرایط عملیاتی یک سیستم واقعی را در مدت زمان نسبتاً کوتاه و با هزینه کم ممکن می کند.

به منظور طراحی یک سیستم پیشرفته کنترل­ کننده سیستم­ های محرک هوادهی محفظه بیوراکتور، لازم است مدل مناسبی برای توصیف پدیده­ های سیستم در فرآیند تصفیه فاضلاب انتخاب شود. اولین مدل ریاضی جامع فرآیندهای لجن فعال، به نام ASM1 (مدل لجن فعال شماره 1) که برای حذف ترکیبات کربن نیتروژن استفاده می شود، در دهه 1980 ابداع شد. مدل ASM2 علاوه بر حذف ترکیبات کربن و نیتروژن، شامل حذف بیولوژیکی و شیمیایی فسفر می باشد.

مطالعات بیشتر بر روی باکتری ­های انباشته­کننده فسفر و مشاهدات انجام شده توسط محققان مختلف ثابت کرد که برخی از آنها می­ توانند از مواد مغذی ذخیره شده در سلول ­ها برای فرآیند نیتریت­ زدایی استفاده کنند و این موجودات علاوه بر شرایط هوازی می ­توانند در شرایط بدون اکسیژن نیز رشد کنند. این مشاهدات در مدل جنبشی نیز منعکس شد، بنابراین تعداد فرآیندهای قابل بررسی در مدلهای ریاضی به 21 عدد افزایش یافت. بنابراین، ASM2d یک نسخه به روز شده از ASM2 از نظر باکتری­های انباشته کننده فسفر است.

جدای از مدل ‌های ASM، که بر اساس تعادل COD هستند، مدل ‌هایی وجود دارند که بر تعادل BOD تکیه دارند، به عنوان مثال می­توان از مدل‌های ASAL نام برد. مدل های TUDP، مدل ‌هایی هستند که متابولیسم ارگانیسم‌ های شرکت ‌کننده در تجزیه آلودگی را توصیف می‌ کنند. جدیدترین روند در مدلسازی فرآیندهای تصفیه فاضلاب شامل ترکیب کل سیستم فرایند تصفیه فاضلاب به جای انتخاب بخشی از فرایند است.استراتژی­ های پیشرفته­تر از بازخورد سطح اکسیژن در مناطق نیتریفیکاسیون استفاده می­ کنند. جدیدترین استراتژی ‌ها شامل بازخورد متغیرهای باقی‌مانده (نیتروژن آمونیاکی، نیتروژن کل) و استفاده از آن برای تنظیم سطح بهینه غلظت اکسیژن (و گردش مجدد) در هوازی است.

برخی پارامترها برای ارزیابی اجرای مدل ریاضی ASM1