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【重慶水處理設(shè)備網(wǎng)http://xqccscq.com/】1采用數(shù)學(xué)模擬技術(shù)對(duì)市政污水處置廠工藝運(yùn)行問(wèn)題進(jìn)行診斷，同時(shí)提出優(yōu)化運(yùn)行方案并進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)；

2通過(guò)模擬診斷，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)污水處置廠倒置A2/O工藝運(yùn)行中最主要的問(wèn)題在于進(jìn)水中可利用碳源（VFA 缺乏，其次是厭氧區(qū)停留時(shí)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(cè)流比為0.16

4通過(guò)模擬技術(shù)提出相應(yīng)的優(yōu)化運(yùn)行和改造方案，如，曝氣池分區(qū)重組、外加碳源、總進(jìn)水逾越初沉池、實(shí)施UCT工藝改造等。

1引言

有效的數(shù)學(xué)模擬技術(shù)可以用于工藝方案比擬與工藝設(shè)計(jì)、問(wèn)題診斷與運(yùn)行優(yōu)化、試驗(yàn)定向與工程放大。數(shù)學(xué)模擬技術(shù)的這些作用目前在國(guó)際上越來(lái)越廣泛地用于工藝研發(fā)、工藝設(shè)計(jì)和工藝運(yùn)行。早先的一些工作已實(shí)現(xiàn)了對(duì)北京某大型市政污水處置廠倒置A2/O工藝的數(shù)學(xué)模擬（靜態(tài)與動(dòng)態(tài)）而且總結(jié)出一套適合我國(guó)污水處置廠采用的水質(zhì)特性化方法。此基礎(chǔ)上，針對(duì)該污水處置廠倒置A2/O工藝運(yùn)行中存在問(wèn)題，采用數(shù)學(xué)模擬方法首先診斷問(wèn)題癥結(jié)，然后提出運(yùn)行優(yōu)化措施并通過(guò)數(shù)學(xué)模擬予以驗(yàn)證，重慶實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備以期為實(shí)踐提供參考。

2對(duì)運(yùn)行狀況的初步模擬評(píng)價(jià)

該污水處置廠倒置A2/O工藝屬于低負(fù)荷運(yùn)行，對(duì)有機(jī)物的去除效果較好，但對(duì)TNTP去除率還未達(dá)到50%為此，利用在靜態(tài)模擬時(shí)校正的工藝模型（TUD均值水量、水質(zhì)情況下對(duì)此工藝做出初步分析評(píng)價(jià)：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(zhǎng)的適宜溫度為10~15℃；曝氣池第三廊道中DO最佳控制濃度應(yīng)為0.5mg/L強(qiáng)化生物除磷最小污泥齡應(yīng)為8d最佳污泥齡≥12d回流比（R應(yīng)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(shí)，出水TP濃度較低；易生物降解有機(jī)物（SS中的揮發(fā)性脂肪酸（VFA SA 越多對(duì)除磷越有利，需使SA ≥25mg/L

3工藝運(yùn)行問(wèn)題診斷

3.1進(jìn)水中VFA 缺乏

對(duì)改工藝的靜、動(dòng)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(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)的SA 極低，缺乏2mg/L與實(shí)測(cè)值0~3mg/L相符）與第二點(diǎn)進(jìn)水（0.3Qin中VFA SA ＝13mg/L混合后，進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)時(shí)的平均實(shí)際SA 也僅為5.3mg/L

數(shù)學(xué)模擬用于污水處置工藝運(yùn)行診斷與優(yōu)化

圖1試驗(yàn)污水廠和對(duì)照污水廠缺氧區(qū)出水殘余VFA

對(duì)進(jìn)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(jìn)行模擬預(yù)測(cè)，并與實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)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(dá)0.5mg/LNH4+-N≤5mg/L均能達(dá)到一級(jí)A排放規(guī)范。

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圖2對(duì)照污水處置廠的模擬結(jié)果

3.2厭氧水力停留時(shí)間（HRT太短

促進(jìn)PA O過(guò)度吸磷的實(shí)質(zhì)動(dòng)力與厭氧區(qū)水力停留時(shí)間（HRT和厭氧環(huán)境的厭氧程度（硝酸氮濃度的大?。┯嘘P(guān)，一定范圍內(nèi)厭氧環(huán)境的HRT越長(zhǎng)，厭氧水平越充分，PA O吸磷動(dòng)力越強(qiáng)。其中，厭氧HRT直接影響專(zhuān)性厭氧細(xì)菌進(jìn)行水解發(fā)酵反應(yīng)水平。有研究表明，當(dāng)HRT=2.5d時(shí)厭氧發(fā)酵反應(yīng)器內(nèi)的VFA 濃度最高。然而，實(shí)際除磷工藝的設(shè)計(jì)厭氧HRT往往低于2.5d甚至在本例試驗(yàn)污水處置廠厭氧區(qū)HRT僅為45min顯然如此低的厭氧HRT遠(yuǎn)缺乏以使水解和發(fā)酵充沛進(jìn)行，以至于PA O無(wú)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(yùn)行優(yōu)化模擬分析

4.1曝氣池分區(qū)重組方案

針對(duì)上述分析所得厭氧HRT太短問(wèn)題，結(jié)合初步分析評(píng)價(jià)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(lái)延長(zhǎng)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(píng)價(jià)中建議的運(yùn)行參數(shù)（SRT=8dDO=0.5mg/LR=60%動(dòng)態(tài)模擬曝氣池分區(qū)重組后的運(yùn)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(guò)于向進(jìn)水中投加碳源（甲醇、乙酸等）根據(jù)初步分析評(píng)價(jià)中所得最佳SS/SS＋XS=0.5~0.7可知，當(dāng)現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)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(shí)，VFA 約占進(jìn)水COD15%而SS/SS＋XS為0.63模擬結(jié)果見(jiàn)圖4可見(jiàn)，投加碳源后的系統(tǒng)運(yùn)行效果大為改善，出水NH4+-N可降至5mg/LTP可達(dá)1mg/L左右；剩余污泥量也可減少約300m3/d 重慶純水設(shè)備

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圖4投加碳源后模擬結(jié)果

4.3總進(jìn)水逾越初沉池改造方案

除上述方案外，使污水處置廠總進(jìn)水（VFA =25~35mg/L10%總進(jìn)水COD逾越初沉池，直接分點(diǎn)進(jìn)入曝氣池亦能增加碳源（SS或VFA SA 采用建議的運(yùn)行參數(shù)，模擬試驗(yàn)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(dá)標(biāo)，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(jìn)水逾越初沉池后模擬結(jié)果

4.4UCT工藝改造方案

由于設(shè)計(jì)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(duì)此，可將其改造為UCT工藝以提升生物除磷效果。模擬試驗(yàn)標(biāo)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(xué)模擬用于污水處置工藝運(yùn)行診斷與優(yōu)化

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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(xué)除磷輔助生物除磷亦為改進(jìn)除磷效果有效手段。二者的有機(jī)結(jié)合能夠防止保守化學(xué)除磷方式缺陷，如降低初沉污泥可生化性（進(jìn)水中投加）影響較長(zhǎng)SRT細(xì)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(shí)，采用厭氧池上清液側(cè)流化學(xué)磷回收方式不只能夠有效降低進(jìn)水磷負(fù)荷，還能夠間接提高系統(tǒng)COD/N與COD/P比值，從而強(qiáng)化生物除磷效果?；诖?，改造工藝方案如圖7所示。其模擬結(jié)果顯示，最佳側(cè)流比為0.16此時(shí)磷的回收率為25%當(dāng)側(cè)流比大于此值時(shí)將增大磷回收的本錢(qián)，而且除磷效果也將受到消極影響。 重慶純水設(shè)備

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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(yù)測(cè)結(jié)果

5結(jié)論

通過(guò)模擬診斷，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)污水處置廠倒置A2/O工藝運(yùn)行中最主要的問(wèn)題在于進(jìn)中可利用碳源（VFA 缺乏，其次是厭氧區(qū)停留時(shí)間（HRT太短。針對(duì)這兩大問(wèn)題，提出了相應(yīng)的優(yōu)化運(yùn)行和改造方案，如，曝氣池分區(qū)重組、外加碳源、總進(jìn)水逾越初沉池、實(shí)施UCT改造以及結(jié)合磷回收的工藝改造方案等，并通過(guò)模擬預(yù)測(cè)了各種改造方案可能呈現(xiàn)的較好運(yùn)行效果。

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