Математическая модель анаэробного биореактора с закрепленной биомассой как объекта управления
Ключевые слова:
система автоматической стабилизации, анаэробный биореактор, математическая модель, ими- тационное моделированиеАннотация
Постановка проблемы: от эффективности работы биоочистных сооружений зависят производительность и эколо-
гическая безопасность предприятий. Решение задачи управления процессами анаэробной биологической очистки сточ-
ных вод существенно ограничивается сложностью описания физических и биохимических процессов, происходящих
в биореакторах. Цель: разработка обобщенной математической модели анаэробного биореактора с закрепленной био-
массой как объекта системы автоматического управления, позволяющей учитывать конструктивные и технологические
особенности системы очистки сточных вод. Методы: имитационное моделирование процессов массопереноса и биохи-
мических преобразований в анаэробном биореакторе и разработка на его основе математической модели, применимой
для синтеза системы управления. Результаты: на основе уравнений массопереноса получена обобщенная математи-
ческая модель анаэробного биореактора с закрепленной биомассой. Эта модель дополнена компонентами, учитыва-
ющими биохимические преобразования. На базе конструктивных и технологических параметров биореактора сделаны
необходимые допущения, которые дают возможность сформулировать граничные и начальные условия с достаточной
для инженерной практики точностью. Обоснован выбор управляемых параметров технологического процесса в анаэ-
робном биореакторе, обеспечивающих достижение необходимой степени очистки при наименьших затратах. Получен-
ная обобщенная математическая модель анаэробного биореактора с закрепленной биомассой позволяет выполнить
имитационное моделирование биореактора в заданных условиях эксплуатации. Для этих условий построена аппрокси-
мирующая модель, благодаря которой возможно выполнение синтеза системы управления. Практическая значимость:
разработанные алгоритмы позволяют применить полученные результаты к широкому классу действующих анаэробных
биореакторов с закрепленной биомассой и построить системы управления, существенно повышающие эффективность
их работы, в том числе на этапах модернизации систем очистки.
