罗凡:基于仿真模拟的污水处理厂提标改造方案

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2018-07-25 8:11:58

的改造中。利用成熟的反应机理数学模型,结合实时获得的运行参数,通过计算机仿真建立污水处理系统,可短时间内提高污水系统运行、处理的科学性和准确性,进而达到污水处理系统运行节能降耗的目的。

目前,在执行一级b标准的前提下,该厂出水偶有nh3-n和tn超标的情况。根据《水污染防治行动计划》和《广州市人民政府关于印发广州市城市环境总体规划的(2014-2030)通知》等水环境保护总体要求和建设宜居城市的政策规定,该污水处理厂的出水水质需要达到一级a标准;然而根据出水水质的统计结果,出水nh3-n和tn分别有2%和32%的运行天数不达标,因此对该污水处理厂进行提标改造。

2建模过程

本污水处理厂的主体工艺流程为aao,基于模拟软件构建的模型流程如图1所示。

 

图1525 h)。

3现状模拟用于模型校验

采用商业软件搭建该污水处理厂生化处理工艺的物理模型,并设置各类参数。对污水处理厂的现状工艺建模进行稳态模拟,通过模拟值与实际运行中进、出水实测值的对比分析,确定模型的可行性和准确度,为后续开展工艺优化研究打下基础。

将该污水处理厂2016年度的进水水质和水温数据的均值作为稳态模拟的输入数据,根据污水处理厂实际运行的工艺参数,进行稳态模拟,模拟结果如表1所示。

表1 污水处理厂现状工艺的模型模拟结果

我国早期污水处理的主要目标是削减有机物,尽管随着排放标准的提高,污水处理厂增加了生物脱氮除磷功能,但在设计生物脱氮除磷工艺时,仍然延续了原来的基本思路:在好氧池中完成有机物的碳化和氨氮的硝化作用,并在好氧池前增加缺氧池和厌氧池,实现生物脱氮除磷。事实上,对于生物脱氮除磷工艺,污水中的部分有机物在厌氧池和缺氧池中已经被生物降解,由此导致许多污水处理厂好氧池池容偏大,造成投资和运行能耗的浪费。另一方面,好氧池hrt过长,占用了厌氧池和缺氧池的池容,降低了进水中有机碳源的利用率,进一步导致反硝化不足而出水tn偏高。因此需要合理调整各生化池的池容,有效利用进水中的碳源,实现有机物、氮、磷的最大化去除。在实际污水厂运行中,可以通过控制不同廊道的曝气系统以及加设推流/回流系统,实现对生化池hrt的调整,改造方式简单且成本较低。

对于该污水处理厂的现状工艺,其好氧池的hrt是缺氧池的2倍多,导致系统中的氮素过度硝化而反硝化段动力不足,出水tn值较高,且以no3-n为主。因此,考虑在保证总hrt不变的情况,将当前好氧池体调整为缺氧工况运行,通过增加反硝化进程的时长,以期提高内碳源的利用率,进而提高系统中tn的去除率。hrt变化对水质的影响如图2所示。由图可知,当缩短好氧池hrt、延长缺氧池hrt时,5475%。但是,继续将缺氧池hrt延长至8504 mg/l,超出了一级a标准的要求。由上述各方案的模拟结果可知,在调整生化池hrt的分配比例时,要充分考虑缺氧池与好氧池对氮素的去除效率,找到硝化段和反硝化段的平衡点,以此确保出水nh3-n和tn均能达标。

图2 hrt变化对出水水质的影响