氧化溝工藝數(shù)學(xué)模型的建立與應(yīng)用研究.pdf

1、針對(duì)我國(guó)污水處理廠所面臨的污水處理能力低，負(fù)荷利用率未達(dá)到應(yīng)有的設(shè)計(jì)水平；運(yùn)行費(fèi)用高，能量消耗大；運(yùn)行控制水平低等現(xiàn)狀。建立能夠反應(yīng)污水廠實(shí)際運(yùn)行狀況的數(shù)學(xué)模型，并采用所建立的模型來(lái)解決污水廠所面臨的問(wèn)題具有重要的意義。然而，目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于廢水特征參數(shù)的確定、污水廠工藝模型的建立尚未提出一套公認(rèn)的方法。盡管在GMP一書(shū)中提出了宏觀的擬合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但是，在實(shí)際的應(yīng)用中，還需要根據(jù)特定的情形建立詳細(xì)的擬合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。因此，找到確定廢水特征參數(shù)

2、、建立污水廠工藝模型及建立模型擬合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的系統(tǒng)方法對(duì)建立一個(gè)能夠反映污水廠實(shí)際運(yùn)行的污水廠工藝模型至關(guān)重要。
　　本課題是在前期課題組研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，結(jié)合蘇州市吳中區(qū)城區(qū)污水處理廠二期厭氧+氧化溝工藝，以活性污泥2號(hào)模型（ASM2）為基礎(chǔ)，以BioWin軟件為平臺(tái)，以2011年7月~9月的夏季日平均水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和2011年10月9日~2011年10月12日連續(xù)三天的24小時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)該污水廠的運(yùn)行進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬，從而建立能夠反

3、應(yīng)污水廠實(shí)際運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型。采用所建立的污水廠工藝模型對(duì)污水廠進(jìn)行了分析、評(píng)價(jià)和診斷，并為污水廠提供了改進(jìn)建議。
　　根據(jù)氧化溝沿程實(shí)測(cè)DO法，經(jīng)驗(yàn)公式法以及GPS-X軟件中提出的分區(qū)思路，提出了五種污水廠工藝模型方案并建立了相對(duì)應(yīng)的污水廠工藝模型。對(duì)五種方案的主要出水水質(zhì)指標(biāo)、系統(tǒng)污泥分布特征的模擬變化情況進(jìn)行了分析、比較，結(jié)果表明：不同的氧化溝分區(qū)對(duì)模擬結(jié)果基本無(wú)影響，并最終確定了最合理的污水廠工藝模型。
　　采用物料平

4、衡法對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行了檢查，結(jié)果表明這兩個(gè)階段的數(shù)據(jù)是準(zhǔn)確的。采用磷的物料平衡對(duì)剩余污泥量和污泥回流量進(jìn)行了校核，剩余污泥排放量為653m3/d，污泥回流量為8396m3/d。
　　采用試驗(yàn)法對(duì)污水廠夏季的進(jìn)出水水質(zhì)進(jìn)行了測(cè)定，確定了易生物降解性溶解性有機(jī)物（SS）的組分比例值為0.270；非降解溶解性有機(jī)物（SI）的組分比例值為0.098；參考文獻(xiàn)并結(jié)合吳中區(qū)城區(qū)污水處理廠的實(shí)際，推算出慢速可降解基質(zhì)（XS）的組分比例值為0.22

5、0；惰性顆粒性有機(jī)物質(zhì)（XI）的組分比例值為0.412。
　　根據(jù)Good Modeling Practice（GMP）專(zhuān)家組提出的模型擬合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合本課題的研究目的，建立了模型的擬合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)氮指標(biāo)（氨氮、硝態(tài)氮、總氮），平均絕對(duì)誤差小于1mg/L；對(duì)磷指標(biāo)（磷酸磷，總磷），平均絕對(duì)誤差小于0.5mg/L；對(duì)出水總懸浮性固體（TSS），平均絕對(duì)誤差小于5mg/L；對(duì)混合液懸浮固體，平均相對(duì)誤差小于10％。
　　采用污

6、水廠歷史數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬，對(duì)出水水質(zhì)指標(biāo)（氨氮、TN、TP、SS）和系統(tǒng)污泥分布（氧化溝污泥濃度、回流污泥濃度）的模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較，結(jié)果表明，采用試驗(yàn)法確定的廢水特征參數(shù)值，將硝化菌最大比生長(zhǎng)速率調(diào)整為0.700，其余動(dòng)力學(xué)參數(shù)和化學(xué)計(jì)量學(xué)系數(shù)均采用模型默認(rèn)的參數(shù)值，污水廠模型的模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果擬合較好，回流污泥濃度的平均相對(duì)誤差為1.19%；氧化溝MLSS的平均相對(duì)誤差為2.07%；氨氮的平均絕對(duì)誤差為0.02mg

7、/L；TN的平均絕對(duì)誤差為0.52mg/L；TP的平均絕對(duì)誤差為0.06mg/L；出水SS的平均絕對(duì)誤差為1.6mg/L。
　　采用實(shí)測(cè)動(dòng)態(tài)進(jìn)水?dāng)?shù)據(jù)對(duì)校準(zhǔn)后的污水廠工藝模型進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬，將出水水質(zhì)指標(biāo)（氨氮、硝態(tài)氮、TN、TP和SS）和系統(tǒng)污泥分布（氧化溝污泥濃度和回流污泥濃度）的模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了比較，動(dòng)態(tài)驗(yàn)證結(jié)果表明：采用校準(zhǔn)后的模型，將硝化菌最大比生長(zhǎng)速率調(diào)整為1.200，模型的動(dòng)態(tài)模擬結(jié)果與實(shí)測(cè)結(jié)果的變化趨勢(shì)相近。出

8、水氨氮的平均絕對(duì)誤差小于擬合標(biāo)準(zhǔn)（1mg/L）；出水硝態(tài)氮的平均絕對(duì)誤差與擬合標(biāo)準(zhǔn)（1mg/L）基本相近，出水TN的平均絕對(duì)誤差與擬合標(biāo)準(zhǔn)（1mg/L）基本相近；出水TP的平均絕對(duì)誤差小于擬合標(biāo)準(zhǔn)（0.5mg/L）；出水SS的平均絕對(duì)誤差小于擬合標(biāo)準(zhǔn)（5mg/L）；生化池污泥濃度、回流污泥濃度的平均相對(duì)誤差小于擬合標(biāo)準(zhǔn)（10%）。動(dòng)態(tài)驗(yàn)證結(jié)果進(jìn)一步證明了所建立的吳中區(qū)城區(qū)污水廠模型能夠反映污水廠的實(shí)際運(yùn)行狀況。
　　最后，采用所建