ASM模擬優化某污水處理廠CASS工藝提標改造

楊晨澤

摘要：為指導某污水廠升級改造，利用GPS-X軟件的ASM1模型，構建了河北某污水處理廠CASS工藝提標改造模型，對反應區體積比（RV）、污泥回流比（RS）、充水比（λ）、運行周期（T）的CASS運行方案進行了數值模擬優化。根據模擬結果提出了相應的升級改造技術方案，并得到了實施。

Abstract： In order to guide the upgrading of a sewage treatment plant， a CASS process upgrading model of a sewage treatment plant in Hebei Province was established by using ASM1 model of gps-x software. The CASS operation scheme of volume ratio （RV）， sludge reflux ratio （RS）， water filling ratio （λ） and operation period （t） in the reaction zone was optimized by numerical simulation. According to the simulation results， the corresponding upgrading technical scheme is put forward and implemented.

關鍵詞：CASS工藝;活性污泥模型;污水處理廠;升級改造

Key words： CASS process;activated sludge model;sewage treatment plant;upgrading

中圖分類號：TU992.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）02-0282-02

1? 準備材料與方法

1.1 某污水廠概況? 某污水處理廠設計處理規模為1.55×104m3·d-1，實際處理規模為8600～11800m3·d-1，執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準GB18918-2002》一級B標準。利用CASS工藝，生活污水首先通過進水泵站，依次經過粗格柵、細格柵進入旋流沉砂池，然后經配水管道進入到CASS池。污水先進入CASS池的缺氧區，池內裝有2個潛流攪拌器，QDT2.2/4-1800/2-40P，再與回流污泥混合，然后進入裝有曝氣系統的主反應區進行脫氮除磷作業，處理后的上清液經主反應區末端的潷水器排出，最后再經消毒池消毒后排放。

1.2 模擬優化與方案設計? 采用基于ASM1模型的GPS-X模擬軟件對該污水廠進行模擬優化。

①構建工藝模型。根據CASS工藝流程搭建工藝模型。②模型設置。工藝模型的組成主要有進水流、水流分離器、缺氧池和SBR池以及水流匯合器及出水排放單元。GPS-X軟件可按照實際需求對SBR池的各個階段運行時間、回流量和排泥量等進行設置。③選擇模型與模型校正。以國際水協會（IWA）的活性污泥1號模型，也就是ASM1作為工藝模擬的數學模型（在這里只關注除碳和脫氮），確定模擬分析所要求的數據。數據主要包括池容、污水流量、溫度、污水進水組分等。以表1中進水水質作為輸入參數，對出水水質進行穩態模擬檢驗。通過驗證得出出水模擬結果如表2所示，校正后的COD、NH4+-N、TN相對誤差分別為-9.91%、10.99%和-9.01%，誤差大概控制在10%以下，這就證明建立的污水廠模型可以作為污水廠模擬優化的依據。④工藝的優化方案及其實施。通過模擬優化污泥回流比、缺氧區/好氧區體積比、不同水溫周期運行策略工藝操作等參數以提升CASS工藝的除碳脫氮能力，提出該污水廠升級改造方案的運行策略，并將該策略付諸于實施。

2? 結果與分析討論

2.1 CASS運行方案的模擬優化? 本研究在正常水溫（20℃左右）條件下影響CASS工藝脫氮除碳效果的關鍵指標進行模擬優化，包括缺氧區/好氧區體積比（RV）、污泥回流比（RS）、充水比（λ）和運行周期等指標。

2.1.1 分析污泥回流比與反應區體積比對處理效果的影響? 污泥回流相比RS能夠極大地影響CASS工藝的脫氮除磷效果。當RS較小時，缺氧段反硝化細菌對COD和TN的去除受一定的限制;另外，污泥回流還可以起到防止污泥膨脹、抑制絲狀菌生長的作用。綜上得知，RV和RS都是影響CASS工藝脫氮效果的關鍵指標。在總氮不達標的情況，不同的RS、RV對CASS工藝處理效果的影響，實驗結果如圖1所示。

2.1.2 充水比對處理效果的影響? 充水比，也就是λ是影響CASS工藝處理效果的重要因素之一，它能影響CASS工藝的抗沖擊負荷能力。隨著λ增加，COD總量會提升，更難被去除;在幾種充水比條件下，氨氮濃度都能滿足出水排放的標準，較小的λ更利于硝化反應的進行;但是對總氮而言，隨著λ增加，總氮的去除能力反而變弱。

2.1.3 運行周期、充水比對處理效果的影響? 影響CASS工藝運行效果的重要因素也包括曝氣和反硝化時間。曝氣時間太短，則好氧微生物活性受到抑制，降低氨氮去除率，則出水氨氮不會達標;曝氣時間過長，也會對缺氧段COD和TN的去除造成不利影響。結合模擬結果，在RV=12.3%，RS=200%的條件下，調整沉淀前的時間分配，探究不同方案、不同充水比的穩態出水結果（如表3）。

圖2所示的為不同周期的運行方案和充水比的模擬優化結果。其中，COD模擬結果表明（圖2（a）），充水比的增加與出水COD的升高成正比。當充水比增加到27.27%時，只有方案三可以滿足TN排放標準。建議以方案三周期運行，并且充水比定為22.73%。

2.2 實際運行效果? 根據模擬優化方案，改造后的污水廠以春季（以2019年4月為例）的出水結果可知，該污水廠春季試運行過程中處理效果非常明顯。

3? 結論

采用GPS-X軟件構建了河北某污水處理廠工藝模型，根據現場實際情況調研和模擬優化的結果，提出了升級改造方案，并得到了實施。通過在CASS池增加攪拌器，延長厭/缺氧時間，可以有效降低出水總氮濃度，使之達到一級A排放標準。所以，基于ASM的污水處理CASS工藝模型建立對污水處理廠的優化運行和升級改造具有指導價值。

參考文獻：

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