仿真模擬在西安某污水處理廠方案設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

王潤娟 李祖鵬 黃宇 石鳳 陳陽

摘要：為了研究多段多級AO除磷脫氮技術(shù)在西安某污水處理廠新建生物處理系統(tǒng)中的處理效果，本文以WEST軟件為平臺(tái)，采用國際水協(xié)ASM2D模型，為四種不同的工藝方案建立仿真模型。對各方案的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化后進(jìn)行方案比選，最終確定本工程的推薦方案為四級厭氧/缺氧/好氧工藝。

關(guān)鍵詞：仿真模擬;參數(shù)優(yōu)化;多段多級;方案比選

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）10-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.036

Abstract： In order to research the treatment effect of AMAO technology for a WWTP in Xian， The four different simulation model was established with WEST software as a platform using ASM2D model. Through scheme comparison after parameter optimization for each plan， the recommended program was quaternary anaerobic/anoxic/aerobic process.

Keywords： Simulation; Scheme comparison; AMAO; Scheme comparison

近年來，計(jì)算機(jī)仿真模擬技術(shù)在污水處理廠設(shè)計(jì)與運(yùn)行管理中的應(yīng)用越來越普遍，被廣泛應(yīng)用于工藝方案比選、參數(shù)優(yōu)化、運(yùn)行管理等方面。通過建立污水處理工藝仿真模型，可以使污水處理廠最大程度地利用現(xiàn)有污水處理設(shè)施的處理能力，發(fā)揮新建污水處理設(shè)施的效益，以及提出合理的污水處理廠新建或升級改造方案以滿足更嚴(yán)格的污水排放標(biāo)準(zhǔn)[1]。

隨著國家對污水氮磷排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，污水除磷脫氮處理新工藝的研究、開發(fā)和工程應(yīng)用越來越多。多段多級AO工藝是基于傳統(tǒng)AO工藝發(fā)展起來的新型除磷脫氮工藝，具有除磷脫氮效率高、碳源利用充分、抗沖擊負(fù)荷強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)[2]。本文通過仿真模擬技術(shù)對多段多級AO除磷脫氮工藝及其組合工藝進(jìn)行了詳細(xì)研究。

1 建立仿真模型

西安某污水處理廠現(xiàn)狀處理規(guī)模15×104m3/d，主要污水處理工藝采用DE氧化溝工藝，此次升級改造，為使出水水質(zhì)從一級B標(biāo)準(zhǔn)提升為一級A標(biāo)準(zhǔn)，降低原DE氧化溝系統(tǒng)的處理水量至10×104m3/d，同時(shí)新建一條多段多級AO除磷脫氮系統(tǒng)，處理水量為5×104m3/d。

按照現(xiàn)狀工藝運(yùn)行參數(shù)，利用WEST軟件為平臺(tái)，采用國際水協(xié)ASM2D模型[3]，建立現(xiàn)狀仿真模型。通過調(diào)整模型參數(shù)，使模型計(jì)算得出的出水模擬值與實(shí)測值盡可能的吻合，從而保證仿真模型能夠真實(shí)的反映實(shí)際過程[4～5]?，F(xiàn)狀模型建立成功后，利用得到的動(dòng)力學(xué)及化學(xué)計(jì)量參數(shù)、進(jìn)水水質(zhì)組分轉(zhuǎn)換參數(shù)、二沉池模型參數(shù)等相關(guān)模型參數(shù)對新建系統(tǒng)工藝方案進(jìn)行對比分析。

（1）方案一：二級厭氧/缺氧/好氧+二級缺氧/好氧工藝。

（2）方案二：二級缺氧/好氧+二級厭氧/缺氧/好氧工藝。

（3）方案三：四級厭氧/缺氧/好氧工藝。

（4）方案四：一級厭氧/好氧+三級缺氧/好氧工藝。

2 模型優(yōu)化結(jié)果

四種方案的設(shè)計(jì)參數(shù)優(yōu)化結(jié)果見表1。其中，水力停留時(shí)間、進(jìn)水分配比例的參數(shù)優(yōu)化目標(biāo)為出水COD、NH4+-N、TN和TP濃度的加權(quán)平均值達(dá)到最低;污泥回流比的參數(shù)優(yōu)化目標(biāo)為滿足二沉池固體負(fù)荷時(shí)出水水質(zhì)最佳。

3 方案比選

3.1 出水水質(zhì)

按照最優(yōu)設(shè)計(jì)參數(shù)，預(yù)測四種方案的出水水質(zhì)平均值，如表2所示。可以看出，方案四的各污染物出水濃度的加權(quán)平均值較低，但相比于其他方案，方案四的出水TP濃度較高，而方案三的出水TP濃度最低。

3.2 微生物組成

生物處理工藝的處理效果與微生物的組成及濃度有關(guān)，因此，將四種對比方案對應(yīng)的微生物組成列于表3?？梢钥闯?，相對于其他方案，方案四的聚磷菌含量最低，因此對應(yīng)的出水TP濃度較高。相反，方案三的聚磷菌含量最高，所以其出水TP濃度最低。

3.3 比選結(jié)果

通過四種對比方案出水水質(zhì)的對比發(fā)現(xiàn)，方案三的出水在COD、NH4+-N、TN達(dá)標(biāo)的前提下，TP濃度小于1mg/L，能夠相對降低后續(xù)深度處理的藥劑投加量，處理效果比較理想。因此，本工程最終確定方案三為推薦最佳工藝方案。

3.4 運(yùn)行狀態(tài)

該污水處理廠目前已進(jìn)入正式運(yùn)行階段，經(jīng)業(yè)主反饋，新建5×104m3/d生物池采用上述方案三的四級厭氧/缺氧/好氧工藝，處理效果很好，出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié)論

（1）按照污水處理廠現(xiàn)狀工藝及其運(yùn)行參數(shù)，利用WEST軟件建立現(xiàn)狀工藝仿真模型后，對模型參數(shù)進(jìn)行校正使模型計(jì)算得出的出水模擬值與實(shí)測值盡可能的吻合，利用得到的相關(guān)模型參數(shù)對新建系統(tǒng)的對比方案建立相應(yīng)的仿真模型。

（2）對各方案的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行模擬優(yōu)化，對比優(yōu)化后的四種工藝方案的出水水質(zhì)，最終確定本工程的推薦工藝方案——四級厭氧/缺氧/好氧工藝。

（3）該污水處理廠目前已進(jìn)入正式運(yùn)行階段，經(jīng)業(yè)主反饋，新建5×104m3/d生物池采用上述方案三的四級厭氧/缺氧/好氧工藝，處理效果很好，出水水質(zhì)能夠穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1]胡志榮，盧歡亮，杜惟瑋等.應(yīng)用工藝模擬改善佛山市高明區(qū)第一污水處理廠的運(yùn)行管理[J].給水排水，2013，39（11）：105-108.

[2]劉勝軍，楊學(xué)，石鳳等.多段多級AO除磷脫氮工藝分析與研究[J].給水排水，2012，38（增刊）：191-194.

[3]張亞雷，李詠梅.活性污泥數(shù)學(xué)模型[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，2002.

[4]王磊，于廣平，苑明哲.污水處理過程模型參數(shù)校正方法研究及應(yīng)用[J].科學(xué)技術(shù)與工程，2013，13（21）：6354-6359.

收稿日期：2019-03-25

基金項(xiàng)目：中建股份科技研發(fā)課題（CSCEC-2017-Z-10）資助項(xiàng)目

作者簡介：王潤娟（1987-），女，漢族，碩士研究生學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)槭姓鬯幚怼?/p>