仿真模擬在西安某污水處理廠方案設計中的應用研究

王潤娟 李祖鵬 黃宇 石鳳 陳陽

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

關鍵詞：仿真模擬;參數優化;多段多級;方案比選

中圖分類號：X703 文獻標識碼：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，計算機仿真模擬技術在污水處理廠設計與運行管理中的應用越來越普遍，被廣泛應用于工藝方案比選、參數優化、運行管理等方面。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有污水處理設施的處理能力，發揮新建污水處理設施的效益，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格的污水排放標準[1]。

隨著國家對污水氮磷排放標準的不斷提高，污水除磷脫氮處理新工藝的研究、開發和工程應用越來越多。多段多級AO工藝是基于傳統AO工藝發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、抗沖擊負荷強、運行費用低等優點[2]。本文通過仿真模擬技術對多段多級AO除磷脫氮工藝及其組合工藝進行了詳細研究。

1 建立仿真模型

西安某污水處理廠現狀處理規模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，為使出水水質從一級B標準提升為一級A標準，降低原DE氧化溝系統的處理水量至10×104m3/d，同時新建一條多段多級AO除磷脫氮系統，處理水量為5×104m3/d。

按照現狀工藝運行參數，利用WEST軟件為平臺，采用國際水協ASM2D模型[3]，建立現狀仿真模型。通過調整模型參數，使模型計算得出的出水模擬值與實測值盡可能的吻合，從而保證仿真模型能夠真實的反映實際過程[4～5]。現狀模型建立成功后，利用得到的動力學及化學計量參數、進水水質組分轉換參數、二沉池模型參數等相關模型參數對新建系統工藝方案進行對比分析。

（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 模型優化結果

四種方案的設計參數優化結果見表1。其中，水力停留時間、進水分配比例的參數優化目標為出水COD、NH4+-N、TN和TP濃度的加權平均值達到最低;污泥回流比的參數優化目標為滿足二沉池固體負荷時出水水質最佳。

3 方案比選

3.1 出水水質

按照最優設計參數，預測四種方案的出水水質平均值，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，因此，將四種對比方案對應的微生物組成列于表3。可以看出，相對于其他方案，方案四的聚磷菌含量最低，因此對應的出水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 比選結果

通過四種對比方案出水水質的對比發現，方案三的出水在COD、NH4+-N、TN達標的前提下，TP濃度小于1mg/L，能夠相對降低后續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 運行狀態

該污水處理廠目前已進入正式運行階段，經業主反饋，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，出水水質能夠穩定達到一級A標準。

4 結論

（1）按照污水處理廠現狀工藝及其運行參數，利用WEST軟件建立現狀工藝仿真模型后，對模型參數進行校正使模型計算得出的出水模擬值與實測值盡可能的吻合，利用得到的相關模型參數對新建系統的對比方案建立相應的仿真模型。

（2）對各方案的設計參數進行模擬優化，對比優化后的四種工藝方案的出水水質，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入正式運行階段，經業主反饋，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，出水水質能夠穩定達到一級A標準。

參考文獻

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

[2]劉勝軍，楊學，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.活性污泥數學模型[M].上海：同濟大學出版社，2002.

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

收稿日期：2019-03-25

基金項目：中建股份科技研發課題（CSCEC-2017-Z-10）資助項目

作者簡介：王潤娟（1987-），女，漢族，碩士研究生學歷，工程師，研究方向為市政污水處理。