傳統(tǒng)活性污泥過程及其生物脫氮除磷改造的動(dòng)力學(xué)模擬研究.pdf

1、國(guó)際水協(xié)開發(fā)的活性污泥模型(ActivatedSludgeModel，ASM)作為污水處理工藝設(shè)計(jì)、污水處理廠運(yùn)行管理和污水處理新技術(shù)、新工藝的研究開發(fā)等的新工具，自20世紀(jì)80年代中后期以來已在國(guó)外得到大量運(yùn)用，但國(guó)內(nèi)尚未見相關(guān)報(bào)道，還十分缺乏。本文基于Matlab平臺(tái)和活性污泥2號(hào)模型開發(fā)了活性污泥過程模擬與仿真程序(ModelingandSimulatingProgramforActivatedSludgeModelNo.2,MS

2、PASM2)并對(duì)重慶市唐家橋污水處理廠(WWTP)的運(yùn)行和脫氮除磷改造進(jìn)行了動(dòng)態(tài)模擬研究，以期為該廠的運(yùn)行管理和改造提供參考資料。 為解決活性污泥模型中微分方程求解問題，開發(fā)了基于Matlab平臺(tái)的活性污泥2號(hào)模型模擬程序(MSPASM2)，還開發(fā)了靈敏度分析程序，分析了主要出水指標(biāo)(COD、TN、TP、NH4-N和NO3-N)對(duì)所有化學(xué)計(jì)量學(xué)系數(shù)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)和進(jìn)水COD中快速降解基質(zhì)和慢速降解基質(zhì)之比值((Sa+Sf)/Xs)

3、的靈敏度。靈敏度分析結(jié)果表明，有3個(gè)參數(shù)靈敏度的絕對(duì)值大于1.0，占7.5％；有11個(gè)參數(shù)靈敏度的絕對(duì)值大于0.5，占27.5％；剩下72.5％的參數(shù)靈敏度的絕對(duì)值小于0.5。 采用國(guó)際水協(xié)推薦的參數(shù)典型值作為初始值運(yùn)行模擬程序，TN和TP的模擬值與實(shí)測(cè)值基本一致，而對(duì)于COD，兩者之間存在較大的差距。根據(jù)靈敏度分析結(jié)果，在調(diào)整了3個(gè)參數(shù)的典型值以后，即水解速度常數(shù)Kh的值由3.00d-1調(diào)整為2.85d-1，Xs的飽和系數(shù)Kx

4、的值由0.10gCODg-1COD調(diào)整為0.13gCODg-1COD，異養(yǎng)菌衰減速度常數(shù)bH的值由0.40d-1調(diào)整為0.48d-1，使模擬值和實(shí)測(cè)值取得了較好的吻合。校核后模型的連續(xù)多日運(yùn)行狀況的動(dòng)態(tài)模擬結(jié)果表明，ASMNO.2能夠很好的模擬唐家橋WWTP的運(yùn)行狀態(tài)。利用經(jīng)校核和驗(yàn)證的模型，預(yù)測(cè)了唐家橋WWTP運(yùn)行條件(流量Q、進(jìn)水COD濃度、曝氣池溶解氧濃度DO和溫度)變化時(shí)出水水質(zhì)情況，為污水廠的日常管理提供了參考。模擬結(jié)果同時(shí)表

5、明該廠尚有一定的污水處理潛力未能得到利用。 針對(duì)唐家橋WWTP現(xiàn)有單一好氧工藝脫氮除磷效率低的實(shí)際情況，希望在不增加大的基建投資的前提下，研究了通過運(yùn)行方式的改變(A/O(anoxic-oxic，缺氧-好氧)生物脫氮工藝和A2/O(anaerobic-anoxic-oxic，厭氧-缺氧-好氧)同時(shí)脫氮除磷工藝)來提高其脫氮除磷效果。運(yùn)用所開發(fā)的程序模擬預(yù)測(cè)各種方案的處理效果，尋求最佳運(yùn)行控制參數(shù)，包括混合液內(nèi)回流比R、缺氧區(qū)溶解

6、氧濃度DO1和各區(qū)體積比。結(jié)果表明：(1)將現(xiàn)有曝氣池前端1/4控制為缺氧而形成A/O工藝，缺氧區(qū)溶解氧濃度為0.10mg/L，混合液內(nèi)回流比為100％，可以使TN去除率由原來的34.2％上升到58.6％，提高24個(gè)百分點(diǎn)，COD仍能達(dá)標(biāo)，TP基本不受影響；(2)將現(xiàn)有曝氣池前端12％控制為厭氧區(qū)，24％控制為缺氧區(qū)，缺氧區(qū)溶解氧濃度為0.10mg/L，混合液內(nèi)回流比為100％，可以使TN去除率由原來的34.2％上升到62.1％，提高約

7、28個(gè)百分點(diǎn)，TP去除率由原來的41.7％上升到78.3％，提高37個(gè)百分點(diǎn)。(3)倒置A2/O工藝與常規(guī)A2/O工藝的出水水質(zhì)基本相當(dāng)，但倒置A2/O工藝在工程實(shí)踐中更易于實(shí)現(xiàn)。 研究結(jié)果表明，基于Matlab平臺(tái)開發(fā)的活性污泥2號(hào)模型模擬與仿真程序(MSPASM2)能夠很好地模擬城市污水處理廠傳統(tǒng)活性污泥過程的運(yùn)行，能夠?yàn)閭鹘y(tǒng)活性污泥過程的生物脫氮除磷改造提供具有重要價(jià)值的參考資料，值得在我國(guó)進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究和推廣應(yīng)用。