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【重慶水處理設備網(wǎng)http://wap.xachhh.cn/】1采用數(shù)學模擬技術對市政污水處置廠工藝運行問題進行診斷，同時提出優(yōu)化運行方案并進行模擬預測；

2通過模擬診斷，發(fā)現(xiàn)試驗污水處置廠倒置A2/O工藝運行中最主要的問題在于進水中可利用碳源（VFA 缺乏，其次是厭氧區(qū)停留時間（HRT太短；

3利用模擬可以確定現(xiàn)有倒置A2/O脫氮除磷工藝系統(tǒng)結(jié)合磷回收的最佳測流比為0.16

4通過模擬技術提出相應的優(yōu)化運行和改造方案，如，曝氣池分區(qū)重組、外加碳源、總進水逾越初沉池、實施UCT工藝改造等。

1引言

有效的數(shù)學模擬技術可以用于工藝方案比擬與工藝設計、問題診斷與運行優(yōu)化、試驗定向與工程放大。數(shù)學模擬技術的這些作用目前在國際上越來越廣泛地用于工藝研發(fā)、工藝設計和工藝運行。早先的一些工作已實現(xiàn)了對北京某大型市政污水處置廠倒置A2/O工藝的數(shù)學模擬（靜態(tài)與動態(tài)）而且總結(jié)出一套適合我國污水處置廠采用的水質(zhì)特性化方法。此基礎上，針對該污水處置廠倒置A2/O工藝運行中存在問題，采用數(shù)學模擬方法首先診斷問題癥結(jié)，然后提出運行優(yōu)化措施并通過數(shù)學模擬予以驗證，重慶實驗室純水設備以期為實踐提供參考。

2對運行狀況的初步模擬評價

該污水處置廠倒置A2/O工藝屬于低負荷運行，對有機物的去除效果較好，但對TNTP去除率還未達到50%為此，利用在靜態(tài)模擬時校正的工藝模型（TUD均值水量、水質(zhì)情況下對此工藝做出初步分析評價：倒置A2/O工藝中并未發(fā)生反硝化除磷現(xiàn)象；該工藝系統(tǒng)中，聚磷菌（PA O富積生長的適宜溫度為10~15℃；曝氣池第三廊道中DO最佳控制濃度應為0.5mg/L強化生物除磷最小污泥齡應為8d最佳污泥齡≥12d回流比（R應控制在60％左右；好氧區(qū)占曝氣池的體積比（fv宜為3/5~2/3SS/SS+XS為0.5~0.7時，出水TP濃度較低；易生物降解有機物（SS中的揮發(fā)性脂肪酸（VFA SA 越多對除磷越有利，需使SA ≥25mg/L

3工藝運行問題診斷

3.1進水中VFA 缺乏

對改工藝的靜、動態(tài)模擬結(jié)果均顯示，系統(tǒng)中SA 缺乏是制約除磷效果的主要因子。如圖1a所示，由缺氧區(qū)進入?yún)捬鯀^(qū)的SA 極低，缺乏2mg/L與實測值0~3mg/L相符）與第二點進水（0.3Qin中VFA SA ＝13mg/L混合后，進入?yún)捬鯀^(qū)時的平均實際SA 也僅為5.3mg/L

數(shù)學模擬用于污水處置工藝運行診斷與優(yōu)化

圖1試驗污水廠和對照污水廠缺氧區(qū)出水殘余VFA

對進入?yún)捬鯀^(qū)SA 充分（>50mg/L另一座污水處置廠倒置A2/O工藝進行模擬預測，并與實際運行數(shù)據(jù)對比的結(jié)果亦能反證這一推論，如圖1b圖2所示。該廠出水TP可達0.5mg/LNH4+-N≤5mg/L均能達到一級A排放規(guī)范。

數(shù)學模擬用于污水處置工藝運行診斷與優(yōu)化

圖2對照污水處置廠的模擬結(jié)果

3.2厭氧水力停留時間（HRT太短

促進PA O過度吸磷的實質(zhì)動力與厭氧區(qū)水力停留時間（HRT和厭氧環(huán)境的厭氧程度（硝酸氮濃度的大小）有關，一定范圍內(nèi)厭氧環(huán)境的HRT越長，厭氧水平越充分，PA O吸磷動力越強。其中，厭氧HRT直接影響專性厭氧細菌進行水解發(fā)酵反應水平。有研究表明，當HRT=2.5d時厭氧發(fā)酵反應器內(nèi)的VFA 濃度最高。然而，實際除磷工藝的設計厭氧HRT往往低于2.5d甚至在本例試驗污水處置廠厭氧區(qū)HRT僅為45min顯然如此低的厭氧HRT遠缺乏以使水解和發(fā)酵充沛進行，以至于PA O無法獲取足量VFA 用以生物除磷。綜上所述，厭氧HRT也是影響脫氮除磷的主要因素之一。但究其根本，癥結(jié)還在VFA 缺乏上。

4倒置A2/O工藝的運行優(yōu)化模擬分析

4.1曝氣池分區(qū)重組方案

針對上述分析所得厭氧HRT太短問題，結(jié)合初步分析評價中所得最佳好氧區(qū)比例，將系統(tǒng)中原有缺氧、厭氧、好氧區(qū)體積比（V1∶V2∶V3＝1∶1∶7調(diào)整為V1∶V2∶V3＝1∶2∶6以增大厭氧區(qū)體積來延長其HRT從而為間接獲取更多VFA 發(fā)明工藝條件。

結(jié)合初步分析評價中建議的運行參數(shù)（SRT=8dDO=0.5mg/LR=60%動態(tài)模擬曝氣池分區(qū)重組后的運行工況。結(jié)果如圖3所示，優(yōu)化后出水NH4+-N為10mg/L左右，TP為1mg/L左右，剩余污泥量也明顯減少（QS

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圖3曝氣池分區(qū)重組后模擬結(jié)果

4.2外加碳源方案

上述方案是間接增加系統(tǒng)中的VFA 而最直接有效的解決方法莫過于向進水中投加碳源（甲醇、乙酸等）根據(jù)初步分析評價中所得最佳SS/SS＋XS=0.5~0.7可知，當現(xiàn)有系統(tǒng)進水VFA 濃度（SA 升至25mg/L將有利于脫氮除磷，換算為投加甲醇量為500kg/d此時，VFA 約占進水COD15%而SS/SS＋XS為0.63模擬結(jié)果見圖4可見，投加碳源后的系統(tǒng)運行效果大為改善，出水NH4+-N可降至5mg/LTP可達1mg/L左右；剩余污泥量也可減少約300m3/d 重慶純水設備

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圖4投加碳源后模擬結(jié)果

4.3總進水逾越初沉池改造方案

除上述方案外，使污水處置廠總進水（VFA =25~35mg/L10%總進水COD逾越初沉池，直接分點進入曝氣池亦能增加碳源（SS或VFA SA 采用建議的運行參數(shù)，模擬試驗結(jié)果如圖5所示。改造后出水水質(zhì)明顯好轉(zhuǎn)，TNNH4+-N與TP都能達標，而且出水COD及TSS仍在系統(tǒng)所能承受的處置范圍之內(nèi)。

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圖5總進水逾越初沉池后模擬結(jié)果

4.4UCT工藝改造方案

由于設計忽略了反硝化除磷作用，倒置A2/O工藝中生物除磷效果存在天然缺陷。對此，可將其改造為UCT工藝以提升生物除磷效果。模擬試驗標明，取消UCT工藝中從好氧區(qū)至缺氧區(qū)的內(nèi)回流后，處置效果得到較大改善（圖6

數(shù)學模擬用于污水處置工藝運行診斷與優(yōu)化

數(shù)學模擬用于污水處置工藝運行診斷與優(yōu)化

圖6改造為UCT工藝后模擬結(jié)果

r2=0SRT=7dR=50%r1=150%

4.5結(jié)合磷回收工藝改造

采用化學除磷輔助生物除磷亦為改進除磷效果有效手段。二者的有機結(jié)合能夠防止保守化學除磷方式缺陷，如降低初沉污泥可生化性（進水中投加）影響較長SRT細菌數(shù)量（曝氣池中投加）宏量磷去除效果好而微量效果差（二沉池出水投加）同時，采用厭氧池上清液側(cè)流化學磷回收方式不只能夠有效降低進水磷負荷，還能夠間接提高系統(tǒng)COD/N與COD/P比值，從而強化生物除磷效果?；诖耍脑旃に嚪桨溉鐖D7所示。其模擬結(jié)果顯示，最佳側(cè)流比為0.16此時磷的回收率為25%當側(cè)流比大于此值時將增大磷回收的本錢，而且除磷效果也將受到消極影響。 重慶純水設備

數(shù)學模擬用于污水處置工藝運行診斷與優(yōu)化

圖7倒置A2/O工藝結(jié)合磷回收改造工藝方案

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圖8結(jié)合磷回收工藝模擬預測結(jié)果

5結(jié)論

通過模擬診斷，發(fā)現(xiàn)試驗污水處置廠倒置A2/O工藝運行中最主要的問題在于進中可利用碳源（VFA 缺乏，其次是厭氧區(qū)停留時間（HRT太短。針對這兩大問題，提出了相應的優(yōu)化運行和改造方案，如，曝氣池分區(qū)重組、外加碳源、總進水逾越初沉池、實施UCT改造以及結(jié)合磷回收的工藝改造方案等，并通過模擬預測了各種改造方案可能呈現(xiàn)的較好運行效果。

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