MSBR工藝模擬及其脫氮除磷優(yōu)化控制.pdf

1、MSBR工藝是在城市污水廠應用較多的同步脫氮除磷工藝之一，但本身存在一些矛盾和不足，如碳源競爭和污泥齡矛盾、后置反硝化效率低等，使其脫氮和除磷關系難以均衡，處理效率有待提高，因此如何實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的同步脫氮除磷是MSBR工藝污水廠運行控制的難點與重點。本論文以數(shù)學模型為主要研究手段，探討了主要工藝參數(shù)對MSBR工藝脫氮與除磷的影響及其控制，系統(tǒng)地研究了MSBR工藝在處理雨季與旱季變化顯著污水時的脫氮除磷優(yōu)化控制策略及改善措施；并利用SB

2、R小試試驗研究了主要工藝參數(shù)對后置反硝化脫氮除磷的影響，彌補了數(shù)值模擬在后置反硝化工藝模擬中的不足。本研究成果可為MSBR、JBH及A2/O等工藝優(yōu)化運行和升級改造提供科學的理論指導。
　　對7池MSBR工藝數(shù)學模擬模型構建方法及參數(shù)校核方法進行了研究。提出了“4個串聯(lián)完全混合反應器+推流反應器+矩形沉淀池”組合方式來表征MSBR工藝反應器的構建方案，以 ASM2d為機理構建了其數(shù)學模型；并利用靈敏度分析、參數(shù)識別和目標函數(shù)優(yōu)化求

3、解等方法獲得了模型的校核參數(shù)集：YPAO=0.075，YH好氧=0.60，YH缺氧=0.55，YPO4=0.3；μAUT=1.15，bAUT=0.16，KNH4=1.2；bH=0.45，ηNO3=0.65；μPAO=1.15，bpp=0.30，bPAO=0.15，qpp=0.75。YT污水廠為期2個月的實際水質動態(tài)模擬檢驗結果表明：出水COD、NO3--N和TN的模擬值與實測值的平均相對偏差ARD均小于10％，NH4+-N和TP的平均絕

4、對誤差僅為0.21 mg/L和0.13 mg/L，模型具有較高的預測精度。
　　利用模型研究了實際進水條件下MSBR工藝脫氮與除磷的影響因素及其特性。影響系統(tǒng)脫氮的主次因素為混合液回流比、SBR池缺氧時間、濃縮污泥回流比、DO濃度和污泥齡；影響系統(tǒng)除磷的主次因素為污泥齡、濃縮污泥回流比、SBR池缺氧時間、DO濃度和混合液回流比，且這些因素均為可控制性工藝參數(shù)；水溫在21～15℃之間變化時，對系統(tǒng)脫氮除磷影響較小，在15~12℃變化

5、時，對出水NH4+-N有影響，可提高系統(tǒng)污泥濃度（>3500 mg/L）來強化硝化反應使其達到一級A標準。MSBR工藝具有顯著的后置反硝化脫氮除磷特性：SBR池后置反硝化碳源不足制約了系統(tǒng)脫氮效率；預缺氧池內源反硝化效果會影響系統(tǒng)除磷效率。
　　對雨季與旱季變化顯著的MSBR工藝污水廠脫氮除磷的優(yōu)化控制策略進行了研究。根據(jù)進水季節(jié)性動態(tài)變化特征將全年分為旱季和雨季兩個類型。針對進水時變化顯著的特點，提出了以進水量變化為前饋變量，以

6、溶解氧為主要控制參數(shù)，以濃縮污泥回流比、混合液回流比、污泥齡為和SBR池缺氧時間為次要控制參數(shù)的動態(tài)控制方法；并建立了以時間變化為基礎的離散化動態(tài)控制方案。2012年3月至4月及6月至7月在MSBR工藝的實際工程中對該優(yōu)化控制策略進行檢驗及模擬驗證，結果表明：該優(yōu)化控制策略能提高了MSBR工藝的脫氮除磷效率，出水COD和氮指標能穩(wěn)定達到一級A標準，TP去除率更穩(wěn)定。此外，模擬驗證和微生物種群結構分析均表明該優(yōu)化控制策略是可行及合理的。<

7、br>　　針對MSBR工藝SBR池后置反硝化效率低和預缺氧池易出現(xiàn)“無效釋磷”的問題，提出了預缺氧池和SBR池分點進改善其脫氮與除磷措施。模擬及生產(chǎn)試驗的結果表明：預缺氧池分點進水比從0增至0.2時，TP去除率呈先增加后減小趨勢，其值為0.15時，TP去除率最優(yōu)（76.1%），實現(xiàn)了進水碳源的最優(yōu)分配，有效緩解了脫氮除磷過程中碳源競爭矛盾。SBR池分點進水比從0增至0.4時，TP去除率呈增加趨勢，而TN去除率呈先增加后減小趨勢，其值為0

8、.30時，脫氮除磷達到最優(yōu)，實現(xiàn)了進水碳源的優(yōu)化分配和“一碳兩用”功效。
　　基于MSBR工藝后置反硝化碳源不足且模擬存在偏差，利用SBR反應器考察了不同溶解氧、污泥濃度、預缺氧時間對后置反硝化脫氮除磷的影響。溶解氧控制過低，會抑制硝化菌和除磷菌的活性，溶解氧過高會降低系統(tǒng)內碳源的利用效率，溶解氧應控制在合理的范圍。后置反硝化速率及TN去除率隨污泥濃度升高而升高，對脫氮而言，污泥濃度可控制在較高水平；對除磷而言，合理的控制MLSS