仿真模拟在西安某污水处理厂方案设计中的应用研究

王润娟 李祖鹏 黄宇 石凤 陈阳

摘要：为了研究多段多级AO除磷脱氮技术在西安某污水处理厂新建生物处理系统中的处理效果，本文以WEST软件为平台，采用国际水协ASM2D模型，为四种不同的工艺方案建立仿真模型。对各方案的设计参数优化后进行方案比选，最终确定本工程的推荐方案为四级厌氧/缺氧/好氧工艺。

关键词：仿真模拟;参数优化;多段多级;方案比选

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）10-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.036

Abstract： In order to research the treatment effect of AMAO technology for a WWTP in Xian， The four different simulation model was established with WEST software as a platform using ASM2D model. Through scheme comparison after parameter optimization for each plan， the recommended program was quaternary anaerobic/anoxic/aerobic process.

Keywords： Simulation; Scheme comparison; AMAO; Scheme comparison

近年来，计算机仿真模拟技术在污水处理厂设计与运行管理中的应用越来越普遍，被广泛应用于工艺方案比选、参数优化、运行管理等方面。通过建立污水处理工艺仿真模型，可以使污水处理厂最大程度地利用现有污水处理设施的处理能力，发挥新建污水处理设施的效益，以及提出合理的污水处理厂新建或升级改造方案以满足更严格的污水排放标准[1]。

随着国家对污水氮磷排放标准的不断提高，污水除磷脱氮处理新工艺的研究、开发和工程应用越来越多。多段多级AO工艺是基于传统AO工艺发展起来的新型除磷脱氮工艺，具有除磷脱氮效率高、碳源利用充分、抗冲击负荷强、运行费用低等优点[2]。本文通过仿真模拟技术对多段多级AO除磷脱氮工艺及其组合工艺进行了详细研究。

1 建立仿真模型

西安某污水处理厂现状处理规模15×104m3/d，主要污水处理工艺采用DE氧化沟工艺，此次升级改造，为使出水水质从一级B标准提升为一级A标准，降低原DE氧化沟系统的处理水量至10×104m3/d，同时新建一条多段多级AO除磷脱氮系统，处理水量为5×104m3/d。

按照现状工艺运行参数，利用WEST软件为平台，采用国际水协ASM2D模型[3]，建立现状仿真模型。通过调整模型参数，使模型计算得出的出水模拟值与实测值尽可能的吻合，从而保证仿真模型能够真实的反映实际过程[4～5]。现状模型建立成功后，利用得到的动力学及化学计量参数、进水水质组分转换参数、二沉池模型参数等相关模型参数对新建系统工艺方案进行对比分析。

（1）方案一：二级厌氧/缺氧/好氧+二级缺氧/好氧工艺。

（2）方案二：二级缺氧/好氧+二级厌氧/缺氧/好氧工艺。

（3）方案三：四级厌氧/缺氧/好氧工艺。

（4）方案四：一级厌氧/好氧+三级缺氧/好氧工艺。

2 模型优化结果

四种方案的设计参数优化结果见表1。其中，水力停留时间、进水分配比例的参数优化目标为出水COD、NH4+-N、TN和TP浓度的加权平均值达到最低;污泥回流比的参数优化目标为满足二沉池固体负荷时出水水质最佳。

3 方案比选

3.1 出水水质

按照最优设计参数，预测四种方案的出水水质平均值，如表2所示。可以看出，方案四的各污染物出水浓度的加权平均值较低，但相比于其他方案，方案四的出水TP浓度较高，而方案三的出水TP浓度最低。

3.2 微生物组成

生物处理工艺的处理效果与微生物的组成及浓度有关，因此，将四种对比方案对应的微生物组成列于表3。可以看出，相对于其他方案，方案四的聚磷菌含量最低，因此对应的出水TP浓度较高。相反，方案三的聚磷菌含量最高，所以其出水TP浓度最低。

3.3 比选结果

通过四种对比方案出水水质的对比发现，方案三的出水在COD、NH4+-N、TN达標的前提下，TP浓度小于1mg/L，能够相对降低后续深度处理的药剂投加量，处理效果比较理想。因此，本工程最终确定方案三为推荐最佳工艺方案。

3.4 运行状态

该污水处理厂目前已进入正式运行阶段，经业主反馈，新建5×104m3/d生物池采用上述方案三的四级厌氧/缺氧/好氧工艺，处理效果很好，出水水质能够稳定达到一级A标准。

4 结论

（1）按照污水处理厂现状工艺及其运行参数，利用WEST软件建立现状工艺仿真模型后，对模型参数进行校正使模型计算得出的出水模拟值与实测值尽可能的吻合，利用得到的相关模型参数对新建系统的对比方案建立相应的仿真模型。

（2）对各方案的设计参数进行模拟优化，对比优化后的四种工艺方案的出水水质，最终确定本工程的推荐工艺方案——四级厌氧/缺氧/好氧工艺。

（3）该污水处理厂目前已进入正式运行阶段，经业主反馈，新建5×104m3/d生物池采用上述方案三的四级厌氧/缺氧/好氧工艺，处理效果很好，出水水质能够稳定达到一级A标准。

参考文献

[1]胡志荣，卢欢亮，杜惟玮等.应用工艺模拟改善佛山市高明区第一污水处理厂的运行管理[J].给水排水，2013，39（11）：105-108.

[2]刘胜军，杨学，石凤等.多段多级AO除磷脱氮工艺分析与研究[J].给水排水，2012，38（增刊）：191-194.

[3]张亚雷，李咏梅.活性污泥数学模型[M].上海：同济大学出版社，2002.

[4]王磊，于广平，苑明哲.污水处理过程模型参数校正方法研究及应用[J].科学技术与工程，2013，13（21）：6354-6359.

收稿日期：2019-03-25

基金项目：中建股份科技研发课题（CSCEC-2017-Z-10）资助项目

作者简介：王润娟（1987-），女，汉族，硕士研究生学历，工程师，研究方向为市政污水处理。