ASM模擬優(yōu)化某污水處理廠CASS工藝提標(biāo)改造

楊晨澤

摘要：為指導(dǎo)某污水廠升級(jí)改造，利用GPS-X軟件的ASM1模型，構(gòu)建了河北某污水處理廠CASS工藝提標(biāo)改造模型，對(duì)反應(yīng)區(qū)體積比（RV）、污泥回流比（RS）、充水比（λ）、運(yùn)行周期（T）的CASS運(yùn)行方案進(jìn)行了數(shù)值模擬優(yōu)化。根據(jù)模擬結(jié)果提出了相應(yīng)的升級(jí)改造技術(shù)方案，并得到了實(shí)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(guān)鍵詞：CASS工藝;活性污泥模型;污水處理廠;升級(jí)改造

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

中圖分類號(hào)：TU992.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2020）02-0282-02

1? 準(zhǔn)備材料與方法

1.1 某污水廠概況? 某污水處理廠設(shè)計(jì)處理規(guī)模為1.55×104m3·d-1，實(shí)際處理規(guī)模為8600～11800m3·d-1，執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB18918-2002》一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。利用CASS工藝，生活污水首先通過進(jìn)水泵站，依次經(jīng)過粗格柵、細(xì)格柵進(jìn)入旋流沉砂池，然后經(jīng)配水管道進(jìn)入到CASS池。污水先進(jìn)入CASS池的缺氧區(qū)，池內(nèi)裝有2個(gè)潛流攪拌器，QDT2.2/4-1800/2-40P，再與回流污泥混合，然后進(jìn)入裝有曝氣系統(tǒng)的主反應(yīng)區(qū)進(jìn)行脫氮除磷作業(yè)，處理后的上清液經(jīng)主反應(yīng)區(qū)末端的潷水器排出，最后再經(jīng)消毒池消毒后排放。

1.2 模擬優(yōu)化與方案設(shè)計(jì)? 采用基于ASM1模型的GPS-X模擬軟件對(duì)該污水廠進(jìn)行模擬優(yōu)化。

①構(gòu)建工藝模型。根據(jù)CASS工藝流程搭建工藝模型。②模型設(shè)置。工藝模型的組成主要有進(jìn)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(shí)際需求對(duì)SBR池的各個(gè)階段運(yùn)行時(shí)間、回流量和排泥量等進(jìn)行設(shè)置。③選擇模型與模型校正。以國(guó)際水協(xié)會(huì)（IWA）的活性污泥1號(hào)模型，也就是ASM1作為工藝模擬的數(shù)學(xué)模型（在這里只關(guān)注除碳和脫氮），確定模擬分析所要求的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)主要包括池容、污水流量、溫度、污水進(jìn)水組分等。以表1中進(jìn)水水質(zhì)作為輸入?yún)?shù)，對(duì)出水水質(zhì)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬檢驗(yàn)。通過驗(yàn)證得出出水模擬結(jié)果如表2所示，校正后的COD、NH4+-N、TN相對(duì)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(yōu)化的依據(jù)。④工藝的優(yōu)化方案及其實(shí)施。通過模擬優(yōu)化污泥回流比、缺氧區(qū)/好氧區(qū)體積比、不同水溫周期運(yùn)行策略工藝操作等參數(shù)以提升CASS工藝的除碳脫氮能力，提出該污水廠升級(jí)改造方案的運(yùn)行策略，并將該策略付諸于實(shí)施。

2? 結(jié)果與分析討論

2.1 CASS運(yùn)行方案的模擬優(yōu)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(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行模擬優(yōu)化，包括缺氧區(qū)/好氧區(qū)體積比（RV）、污泥回流比（RS）、充水比（λ）和運(yùn)行周期等指標(biāo)。

2.1.1 分析污泥回流比與反應(yīng)區(qū)體積比對(duì)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(dāng)RS較小時(shí)，缺氧段反硝化細(xì)菌對(duì)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(zhǎng)的作用。綜上得知，RV和RS都是影響CASS工藝脫氮效果的關(guān)鍵指標(biāo)。在總氮不達(dá)標(biāo)的情況，不同的RS、RV對(duì)CASS工藝處理效果的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

2.1.2 充水比對(duì)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(fù)荷能力。隨著λ增加，COD總量會(huì)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(biāo)準(zhǔn)，較小的λ更利于硝化反應(yīng)的進(jìn)行;但是對(duì)總氮而言，隨著λ增加，總氮的去除能力反而變?nèi)酢?/p>

2.1.3 運(yùn)行周期、充水比對(duì)處理效果的影響? 影響CASS工藝運(yùn)行效果的重要因素也包括曝氣和反硝化時(shí)間。曝氣時(shí)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(huì)達(dá)標(biāo);曝氣時(shí)間過長(zhǎng)，也會(huì)對(duì)缺氧段COD和TN的去除造成不利影響。結(jié)合模擬結(jié)果，在RV=12.3%，RS=200%的條件下，調(diào)整沉淀前的時(shí)間分配，探究不同方案、不同充水比的穩(wěn)態(tài)出水結(jié)果（如表3）。

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

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

3? 結(jié)論

采用GPS-X軟件構(gòu)建了河北某污水處理廠工藝模型，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)研和模擬優(yōu)化的結(jié)果，提出了升級(jí)改造方案，并得到了實(shí)施。通過在CASS池增加攪拌器，延長(zhǎng)厭/缺氧時(shí)間，可以有效降低出水總氮濃度，使之達(dá)到一級(jí)A排放標(biāo)準(zhǔn)。所以，基于ASM的污水處理CASS工藝模型建立對(duì)污水處理廠的優(yōu)化運(yùn)行和升級(jí)改造具有指導(dǎo)價(jià)值。

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