(物料平衡)采用TUD模型动态模拟倒置A_2_O工艺运行工况
(整理)倒置A2O工艺
-------------摘要水是人类的生命之源。
水污染危害人体健康、渔业和农业生产，还会对生态系统造成危害，所以对水污染治理是势在必行的。
本设计是辽宁省沈阳市的城市排水工程。
本设计的目的是缓解当地城市发展与环境保护之间的矛盾，改善居民生活环境，提高城市形象。
设计内容包括城市排水管网系统的设计、城市污水处理厂的设计和投资估算与技术经济评价。
排水管网系统共设计了A和B两套方案，经过技术经济比较，选择B方案。
根据城市所处的地理位置和污水厂的规模，并结合考虑需脱氮除磷的要求，城市污水处理厂设计采用倒置A2/O（RAAO）工艺。
该工艺污水处理流程为：粗格栅→泵房→细格栅→钟式沉砂池→初沉池→缺氧池→厌氧池→好氧池→二沉池→消毒池→巴氏计量堰→出水排放。
通过此工艺的处理，出水水质将达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。
关键词城市排水管网；污水处理厂；倒置A2/O工艺；脱氮除磷；污泥处理--------------------------------------- AbstractWater is described as the essential natural resources in people’s life. Water pollution is hazardous to human’s health, fishery and agriculture, and also can be harmful to eco-system. Thus, it is imperative to control water pollution.This projection is a drainage system of Shenyang, Liaoning Province. It aims to protect the residential environment and enhance the city image. Design of urban drainage pipeline network, design of the urban sewage treatment plant, investment estimate and technical and economic evalua-tion of the sewage treatment plant are included in this projection.Two sets of schemes of the drainage pipeline network are designed altogether. After compared in technical and economic aspects, scheme B is choosen.According to the city’s geographical position and scale of the sevage treatment plant, combining with the demand of denitrification and dephosphorization in the treatment process, the sewage treatment plant is designed as RAAO technology. The sewage disposal procedure is: the coarse grille→the pumping station→the fine grille→the grit pool→the preliminary set-tling tank→the anoxc pool→the anaerobic pool→the oxic pool→the secondary settling tank→the disinfection tank→Parshall flume→discharged into the river. After the treat-ment of this technology, the quality of water disposed will reach the first class B standard of《pollutant discharge standard of urban sewage treatment plant 》(GB18918-2002 ).Keywords：urban drainage pipeline networks, urban sewage treatment plant, RAAO, denitrification and dephosphorization, sludge treatment------------- --------------------------------------- 目录摘要 (I)Abstract (II)第1章绪论 (1)1.1 概述 (1)1.1.1 城市概况 (1)1.1.2 设计范围 (1)1.1.3 设计任务 (1)1.2 设计资料 (2)1.2.1 地形与城市规划资料 (2)1.2.2 气象资料 (2)1.2.3地质资料 (3)1.2.4受纳水体水文与水质资料 (3)第2章排水管网的规划设计 (4)2.1 城市排水管网定线原则 (4)2.1.1排水工程规划设计的基本原则 (4)2.1.2排水管网的管道定线原则 (5)2.2 排水体制确定及区域划分 (5)2.2.1排水体制的选择 (5)2.2.2排水区域的划分 (6)2.3 排水系统的布置形式 (6)2.4 污水管网设计计算 (7)2.4.1水量计算公式 (7)2.4.2污水管网的水力计算 (8)2.5 计算机计算说明 (8)2.6 污水管道水力计算的设计数据 (10)2.6.1基本原则 (10)2.6.2污水管道水力计算时应注意的问题 (11)2.7 污水管道水力计算结果 (11)第3章雨水管渠设计 (13)-------------3.1 雨水管渠系统平面布置的原则 (13)3.2 雨水管渠设计流量的确定 (13)3.2.1暴雨强度公式的确定 (13)3.2.2雨水管渠设计流量计算公式 (14)3.2.3径流系数ψ的确定 (14)3.3 雨水管渠的水力计算 (15)3.3.1雨水管渠水力计算的设计数据 (15)3.3.2雨水管渠水力计算的方法 (15)第4章污水处理厂设计初步 (17)4.1 设计方案的选择 (17)4.2 污水设计流量 (19)4.3 污水水质污染程度计算 (19)4.3.1污水的SS处理程度计算 (20)4.3.2污水的BOD处理程度计算 (21)4.3.3污水的总氮处理程度计算 (24)4.3.4污水的磷酸盐处理程度计算 (25)第5章污水的一级处理 (26)5.1 格栅的设计计算 (26)5.2 沉沙池的设计计算 (29)5.2.1池型选择 (29)5.2.2排砂设计 (30)5.2.3进、出水设计 (31)5.3 初沉池的设计计算 (31)5.3.1沉淀池池体设计计算 (31)5.3.2进水集配水井设计 (34)第6章污水的二级处理—倒置A2/O工艺 (37)6.1 二级处理进出水水质 (37)6.2 倒置A2/O工艺流程图 (37)6.3 基本参数 (37)6.4 缺氧池计算 (39)--------------------------6.5 好氧池计算 (40)6.6 厌氧池计算 (40)6.7 曝气池尺寸计算 (41)6.8 剩余污泥量 (42)6.9 曝气池的进水设计 (42)6.10 曝气系统计算 (44)第7章污水的后续处理 (50)7.1 二沉池的设计计算 (50)7.1.1沉淀池池体的设计计算 (50)7.1.2集配水井的设计计算 (54)7.2 消毒接触池设计计算 (56)7.2.1加氯计算 (56)7.2.2尺寸计算 (56)7.3 污水计量设备 (58)7.4 化学除磷 (61)第8章污泥处理 (62)8.1 污泥量计算 (62)8.2 污泥浓缩池计算 (63)8.3 贮泥池设计计算 (66)8.4 消化池设计计算 (68)8.4.1容积计算 (68)8.4.2平面尺寸计算 (70)8.4.3消化池热工计算 (71)8.4.4混合搅拌设备 (75)8.4.5消化后污泥量计算 (76)8.4.6沼气产量 (77)8.4.7一级消化池的管道系统 (77)8.4.8二级消化池的管道系统 (80)8.5 贮气柜 (82)8.6 沼气压缩机 (82)--------------------------8.7 污泥脱水 (83)8.7.1污泥脱水量计算 (83)8.7.2脱水机器的选择 (84)第9章污水总泵站 (85)9.1 综述 (85)9.2 初选水泵 (85)9.3 泵房平面布置 (86)9.4 集水井计算 (87)9.5 水泵扬程的校核 (87)9.6 泵站的附属设施计算 (89)9.6.1格栅计算 (89)9.6.2其它附属设施计算 (90)9.7 泵房布置计算 (91)第10章污水处理厂平面高程布置 (92)10.1 污水厂的平面布置 (92)10.1.1各处理单元构筑物的平面布置 (92)10.1.2管道及渠道的平面布置 (92)10.1.3附属建筑物 (93)10.2 污水厂的高程布置 (93)10.2.1污水的高程布置 (93)10.2.2污泥的高程布置 (94)10.3 土建与公共工程 (95)10.3.1土建工程 (95)10.3.2公共工程 (95)第11章污水处理厂投资估算与技术经济评价 (97)11.1 投资估算 (97)11.1.1估算范围 (97)11.1.2编制依据 (97)11.1.3投资估算 (97)11.2 劳动定员 (97)--------------------------11.2.1生产组织 (97)11.2.2劳动定员 (97)11.2.3人员培训 (98)11.3 运行费用和成本核算 (98)11.3.1运行成本估算 (98)11.3.2运行成本核算 (100)致谢 (101)参考文献 (102)附录1排水管网水力计算表（方案一） (104)附录2排水管网水力计算表（方案二） (135)附录3雨水干管水力计算表 (160)附录4空气管路计算用图 (163)附录5空气管路计算表 (164)附录6污水高程计算表 (165)附录7污泥高程计算表 (167)附录8污水厂投资估算表 (168)--------------------------------------- 第1章绪论1.1概述1.1.1城市概况城市排水工程对于保护环境，促进工农业生产，保障人民健康都具有十分重要的意义，本设计为辽宁省沈阳市的城市排水工程。
采用TUD模型动态模拟倒置A2O工艺运行工况
万方数据采用TUD模型动态模拟倒置A2/O工艺运行工况作者：郝晓地， 宋虹苇， 胡沅胜， 郝二成， 周军， 甘一萍， 王洪臣， HAO Xiao-di， SONG Hong-wei， HU Yuan-sheng， HAO Er-cheng， ZHOU Jun， GAN Yi-ping， WANG Hong-chen作者单位：郝晓地,胡沅胜,HAO Xiao-di,HU Yuan-sheng(北京建筑工程学院,可持续环境生物技术研发中心,北京,100044)， 宋虹苇,SONG Hong-wei(北京建筑工程学院,可持续环境生物技术研发中心,北京,100044;内蒙古工业大学,土木工程学院,内蒙古,呼和浩特,010051)， 郝二成,周军,甘一萍,王洪臣,HAO Er-cheng,ZHOU Jun,GAN Yi-ping,WANG Hong-chen(北京城市排水集团有限公司,北京,100063)刊名：中国给水排水英文刊名：CHINA WATER & WASTEWATER年，卷(期)：2007,23(16)被引用次数：11次1.Henze M;Grady C P L Jr;Gujer W Activated Sludge Model No.1 19872.Henze M;Gujer W;Mino T Activated Sludge Model No.2 19953.Henze M;Gujer W;Mino T Activated Sludge Model No.2d,ASM2d[外文期刊] 1999(01)4.Gujer W;Henze M;Mino T Activated sludge model No.3 1999(01)5.Murnleitner E;Kuba T;van Loosdrecht M C M An integrated metabolic model for the aerobic and denitrifying biological phosphorous removal 1997(05)6.郝晓地;宋虹苇;胡沅胜采用TUD联合模型模拟倒置A2/0工艺的运行工况[期刊论文]-中国给水排水 2007(05)7.Roeleveld P J;van Loosdrecht M C M Experiences with guidelines for wastewater characterization in the Netherlands[外文期刊] 2002(06)8.郝晓地;宋虹苇;胡沅胜数学模型应用中的关键步骤--污水水质(COD)特征化方法[期刊论文]-中国给水排水2007(13)9.Meijer S C F Theoretical and practical aspects of modeling activaed sludge processes 20041.郝晓地.胡沅胜.魏丽废水中有机物的能源转化与利用[期刊论文]-节能与环保2007(8)2.郝晓地.戴吉.周军.常江.甘一萍.HAO Xiao-di.DAI Ji.ZHOU Jun.CHANG Jiang.GAN Yi-ping磷回收提高生物除磷效果的验证[期刊论文]-中国给水排水2006,22(17)3.郝晓地.陈新华.戴吉.M.de Kreuk.M.C.M.van Loosdrecht.HAO Xiao-di.CHEN Xin-hua.DAI Ji.M.de Kreuk. M.C.M.van Loosdrecht极具工程化潜力的好氧颗粒污泥技术[期刊论文]-中国给水排水2006,22(8)4.郝晓地.J.H.J.M.van der Graaf污水资源化新途径--直接膜过滤用于农业灌溉[期刊论文]-给水排水2003,29(6)5.郝晓地.戴吉.M.C.M. van Loosdrecht.HAO Xiao-di.DAI Ji.M.C.M. van Loosdrecht采用数学模拟评价生物营养物去除工艺的除磷效果[期刊论文]-中国给水排水2006,22(5)6.郝晓地.曹秀芹.曹亚莉污水生物处理技术重在可持续发展[期刊论文]-建设科技2006(21)7.赵义.郝晓地.朱景义.ZHAO Yi.HAO Xiao-di.ZHU Jing-yi侧流富集/主流强化硝化(BABE)升级工艺[期刊论文]-中国给水排水2006,22(2)8.郝晓地.赵靖.李俊奇.HAO Xiao-di.ZHAO Jing.LI Jun-qi集中式污水处理厂取代化粪池可行性分析[期刊论文]-水资源保护2006,22(4)9.仇付国.曹亚莉.郝晓地欧洲可持续污水生物处理技术[期刊论文]-建设科技2006(21)10.郝晓地.仇付国.张璐平.韩燕.HAO Xiao-di.QIU Fu-guo.ZHANG Lu-ping.HAN Yan应用数学模拟技术升级改造二级污水处理工艺[期刊论文]-中国给水排水2007,23(16)1.郝晓地.仇付国.张璐平.韩燕应用数学模拟技术升级改造二级污水处理工艺[期刊论文]-中国给水排水 2007(16)2.汪林.张代钧.李振亮基于TUD模型模拟优化MSBR工艺反硝化脱氮除磷[期刊论文]-环境工程学报 2011(12)3.郝晓地.朱向东.马文瑾.李佟.胡沅胜模拟评价、优化北京某大型污水处理厂升级改造方案[期刊论文]-中国给水排水 2009(17)4.郝晓地.蔡正清.仇付国.丁超氧化沟工艺脱氮除磷功效与能效的模拟评价[期刊论文]-中国给水排水 2010(1)5.郝晓地.胡沅胜.王克巍制定BNR工艺最佳运行策略:模拟预测并试验验证[期刊论文]-环境科学 2010(3)6.宋虹苇.郝晓地.张学军.刘宇红.王建民TUD模型在内蒙古地区某污水处理厂适用性研究[期刊论文]-环境工程2011(4)7.宋虹苇.张学军.刘宇红.白润英.王建民内蒙古地区污水水质特征化方法研究[期刊论文]-内蒙古农业大学学报（自然科学版） 2011(2)8.郝晓地.蔡正清.朱向东.马文瑾.李佟北京某大型市政污水厂超负荷运行能力的模拟评估[期刊论文]-中国给水排水 2010(9)9.郝晓地.衣兰凯.王克巍强化低碳源污水生物除磷的技术方式探究[期刊论文]-中国给水排水 2012(1)10.侧流化学磷回收强化生物除磷的模拟预测与试验验证[期刊论文]-环境科学学报 2009(11)11.侧流化学磷回收强化生物除磷的模拟预测与试验验证[期刊论文]-环境科学学报 2009(11)引用本文格式：郝晓地.宋虹苇.胡沅胜.郝二成.周军.甘一萍.王洪臣.HAO Xiao-di.SONG Hong-wei.HU Yuan-sheng .HAO Er-cheng.ZHOU Jun.GAN Yi-ping.WANG Hong-chen采用TUD模型动态模拟倒置A2/O工艺运行工况[期刊论文]-中国给水排水 2007(16)。
倒置A^2／O工艺在污水处理改造工程中的应用
直接 进 入好 氧 环境 ， 其 在 厌 氧条 件 下形 成 的 吸磷 动 力 ２ 存 在 问题 可 以得 到更 充 分利 用【 １ Ｉ 。 该 工程 投产 ３年 多来 ． 实 际处 理 水 量超 出设 计 处
１ 工 程 概 况
理 能力 。 在设 计进 水水 质条 件下 ， 出水水 质基 本能达 到 某县污 水处理 厂采用 百乐 克工艺 ． 设计 规模 １ － ４万 设计 出水 要求 。但仍 存在 一 系列 问题 ， 主要 表现如 下 ： ｍ ３ ／ ｄ ， １ 座 ２组 ， 单 组处 理 能力 ０ ． ７万 ｍ ３ ／ ｄ ， 实 际处 理水 １ ） 实 际进 水 中 由于 工业 废 水 较 多 ， 各 项 指标 远 超
器 环 境 保 护 工 程
Ｅｎｖ ｉ ｒ ｏｎ ｍｅ ｎ ｔ ａｌ Ｐｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅｎ ｇｉ ｎ ｅｅ ｒ ｉ ｎｇ
倒 置 Ａ２ ／ Ｏ 工 艺在 污水 处 理 改 造 工 程 中 的应 用
张 文 浩
（ 武 汉 都 市 环 保工 程 技 术 股 份 有 限公 司 ， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ２ １ ）
完 整 的厌 氧 （ 释磷） ～ 好氧 （ 摄磷 ） 过程 ， 排 放 的剩 余 污
泥含磷更高 ： 二是 缺 氧 区在 前 ， 消 除 了硝 酸 盐 的不 利 影响： 三 是厌 氧池 在 好 氧池 之 前 ， 微 生 物 厌 氧 释 磷 后
注： 实际 进 出水 水 质 为 ２ ０ １ ０年 ８月 ３日取 样 数 据 。
ｍｇ ／ Ｌ
更好 的脱 氮 除磷 效 果 ， 有机 物 去 除效 果 则 与传 统 Ａ ２ ／ Ｏ
工艺 相 当。 工艺 的特点是 缺 氧区位 于厌 氧区之 前 。 脱 氮 效 果 好 的原 因 ： 一 是 污 泥 回流 比大 ； 二 是 缺 氧 段 位 于 工 艺 的首 端 ， 反 硝化 可 优先 获 得碳 源 。除磷 效 果 好 的 原 因： 一是 污 泥 回流 比大 ， 且 所 有 回流 污 泥 全 部 经 历
数学模拟技术应用中的污水水质_COD_特征化方法
数学模拟技术应用中的污水水质(C OD )特征化方法郝晓地1, 宋虹苇1,2, 胡沅胜1, 郝二成3, 周 军3, 甘一萍3,王洪臣3(1.北京建筑工程学院可持续环境生物技术研发中心,北京100044;2.内蒙古工业大学土木工程学院,内蒙古呼和浩特010051;3.北京城市排水集团有限公司,北京100063) 摘 要: 应用数学模拟技术需要了解污水的水质特性,只有具备详细的污水水质特性参数才能更准确地模拟、预测污水处理工艺的运行效果。
采用TUD 联合模型需将COD 区分为S A 、S F 、S I 、X S 和X I 等5种组分。
对这5种组分的测定方法进行了探索,其中S A 可采用五点p H 值滴定法(5P -VFA )确定,采用BOD-t 曲线法可确定缓慢可生物降解有机物(X S )。
最后测得北京某污水处理厂进水COD 的5种组分的质量分数分别为:S A =6.49%,S F =36.23%,S I =13.04%,X S =32.62%,X I =11.62%。
基金项目:北京市可持续水与废物循环利用技术/学术创新团队0项目(BJ E10016200611); 北京市自然科学基金资助项目(8052011); 国家高技术研究发展计划(863)项目(2006AA 06Z320)关键词: 数学模型; 污水水质特征; COD 组分; 五点p H 值滴定法; BOD -t 曲线法中图分类号:X703.1 文献标识码:A 文章编号:1000-4602(2007)13-0007-04M ethod ofW aste w ater Characterizati on for COD i n Applicati onofM athe matical Si m ulati on T echnol ogyHAO X iao -d i 1, SONG H ong -w ei 1,2, HU Yuan -sheng 1, HAO Er -cheng 3,Z HOU Jun 3, GAN Y -i ping 3, WANG H ong -chen3(1.R &D C enter for Sust a i n able Environm ental B io technology,B eijing University of C ivil Eng i -neering and Architect u re ,B eijing 100044,Ch i n a ;2.College of C ivilEng i n eering,Inner M on-golia University of T echnology ,H ohhot 010051,China;3.Beijing D rainage G roup Co .L t d .,B eijing 100063,China )Abst ract : It is necessary to defi n e w aste w ater characteristics i n application ofm athe m atical si m u -lation techno logy .The detailed w aste w ater character i s tics w ill resu lt in accurate si m ulati o n resu lts .TUD m odel needs to have five COD co m ponents :S A ,S F ,S I ,X S and X I .The m ethod to deter m ine the fi v e co m ponen ts w as discussed .S A is deter m i n ed by 5-point pH titrati o n m ethod ,and slo w ly deg radab le COD (X S )is deter m ined by the cur ve o fBOD -t .The m ass fracti o ns o f five C OD co m ponen ts in the i n fluent o f a w aste w ater treat m ent plant in Be ijing are as follo w s :S A =6.49%,S F =36.23%,S I =13.04%,X S =32.62%and X I =11.62%.K ey w ords : m athe m aticalm ode;l w aste w ater character i s tics ; COD co m ponents ; 5-point p H titration m ethod ; BOD -t curve 数学模拟技术在国际上已广泛用于污水生物处理工艺的设计、运行优化甚至试验定向[1、2]。
倒置AAO工艺的设计特点与运行参数
倒置AAO工艺的设计特点与运行参数AAO工艺是一种广泛应用于废水处理中的处理工艺之一、AAO （Anoxic-Aerobic-Oxic）工艺是指将污水处理过程划分为缺氧区（Anoxic Zone）、好氧区（Aerobic Zone）和氧化区（Oxic Zone）三个部分进行处理，借助生物学的方法将废水中的有机物和氮、磷等污染物去除。
本文将重点介绍AAO工艺的设计特点和运行参数。
一、设计特点1.工艺结构简单：AAO工艺的设计特点之一是结构简单，由于只需要分为三个区进行处理，相对于其他复杂的工艺流程来说，AAO工艺的操作和控制相对简单，易于实施和管理。
2.处理效果好：AAO工艺能够同时去除废水中的有机物和氮、磷等污染物，处理效果较好。
通过控制好氧区、缺氧区和氧化区的运行参数，可以实现废水中有机物的降解和氮、磷的去除，达到达标排放的要求。
3.能耗低：AAO工艺相对于传统的废水处理工艺，能耗较低。
由于AAO工艺可以通过控制曝气和混合液回流等来降低能耗，相对而言，AAO 工艺所需的电力消耗较低。
4.污泥产量少：AAO工艺处理过程中产生的污泥较少，相对于传统的废水处理工艺，降低了污泥的处理和处置的成本。
二、运行参数1.曝气方式和气水比：在好氧区和氧化区，曝气是供氧的主要方式，通过气体将氧输入到水中，以促进废水中有机物的降解和氮、磷的去除。
曝气方式可以选择为表面曝气、喷淋曝气等，气水比也是曝气运行的重要参数之一，通常在0.1-0.4之间。
2.混合液回流比和混合程度：混合液回流是指将处理后的一部分废水回流到缺氧区，以提供反硝化的条件，加快氮的去除速度。
混合液回流比可以根据实际情况进行调整，一般在2-8之间。
混合程度是指缺氧区、好氧区和氧化区之间的液体混合情况，通过合理设置混合设施来优化混合程度，提高废水的处理效果。
3.运行时间：AAO工艺的运行时间一般根据废水的水质和处理要求进行调整，通常每天24小时连续运行，但根据实际情况，也可以采用间歇运行的方式，以提高处理效果。
采用TUD模型动态模拟倒置A 2／O工艺运行工况
动 态进 水 负荷 进行 模拟 以预 测 出水 水质 的 变化 趋 势 ， 示动 态 负荷 下 出水水 质 的 变化 规 律 以及 保 揭
持 良好水质所应采取的运行对策。动态模拟结果具有较 高吻合度这一事实表 明， 学模拟技术 完 数 全 可 用于我 国污水处理 厂 运行 问题诊 断 以及运 行优 化 方案 的制 定与 实施 。
ａ 岱
采用 Ｔ Ｄ模 型动态模拟倒置 Ａ ／ Ｕ Ｏ工艺运行工况
郝 晓地 宋虹 苇 ， 胡沅胜 郝二 成 周 军 甘 一萍 王洪 臣 ， ， ， ， ，
（． １ 北京建筑工程学院 可持续环境生物技术研发中心，北京 １０ ４ ； ． ０ ０４ ２ 内蒙古工业大学
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｂｅ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｉ ａ ｉｎ，ｔｒ ｅ ｓ ｔ ｆｍｅ ｓ ｒ ｄ ｏ ｓｔ ａａ ｏ ｏｈ ｗａｅ ｕ ｎ ｉｙ ｔ ａ ｔ ￣ｒ ｙ ａ ｃ ｓｍｕｌｔｏ ｈ ｅ ｅ ｓｏ ａ ｕ ｅ ｎ—ｉｅ ｄ ｔ ｎ ｂ ｔ ｔｒ ｑ ａ ｔｔ
土木 工程 学院 ， 内蒙古 呼 和 浩特 ００５ ；３ 北京城 市排 水 集 团有 限公 司 ，北京 １０６ ） １０ １ ． ００ ３ 摘 要 ： 在 进行 动 态模拟 前 ， 首先 对 ３组现 场检 测 的水质 、 量数据 进行 物料 平衡检 查 ， 水 目的
是 校核 实测数 据 的 准确度 。通 过物料 平衡 分析 发现 ， 只有 ２组数 据 的物 料 平衡 准确度 合 格 ， 外 １ 另 组为无 效数 据 。利 用静 态模 拟 建立 并校 正过 的 工艺模 型 对 ２组 有 效 数据 进 行 动 态水 质模 拟 ， 现 发 预 测 结果 与 实测值 的吻合 度至 少为 ８ ％ ～９ ％ 。在此 基础 上 ， ０ Ｏ 对典 型 水量 日变化 曲线 （４ｈ 下 的 ２ ）
改进倒置A 2／O工艺处理生活污水试验研究
ｚ ｏ ｇ Ｕｎｖ ｒｉｙ ｏ ｃｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｅｓｔ ｆ Ｓ ｉｎ ｅ＆ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ Ｗｕ ａ Ｈｕ ｅ ３ ０ ４： ．Ｈｅ ｈ ｕ Ｅｎ ｉｏ ｍｅ ｔ ｌＭｏ ｉ ｒｎ ｔ ｔ ｎ， ｅ ｈ ｏｏ ｙ， ｈ ｎ ｂ ｉ４ ０ ７ ２ ｚ ｏ ｖｒ ｎ ｎａ ｎｔ ｉ ｇ Ｓ ａ ｉ ｏ ｏ
ｔ ｅａ ｏ ｉ ｔ ｎ ｎ ｉｎ ｆ ａ ｔｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔｉ ｈ ｖ ｒ ｌ ＴＰ ｒ ｍｏ ａ ｓ ｏ ｓ ｒ ｅ ． ｈ ｎ ｘ ｃ ａ ｋ． ｏ ｓｇ ｉ ｃ ｎ ｉ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｎ ｔ ｅｏ ｅ ａ１ ｅ ｖ １ ｗａ ｂ ｅｖ ｄ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ： Ｉｖ ｒｅ ／ ｐｏ ｅ ｓ Ｄｅ ｉｒ ｙ ｗｉｈ ｂｏ ｆ ｍ Ｎｉ ｏ ｅ ｎ ｈ ｓ ｈ ｒ ｕ ｅ ｖ ｌ ｙ ｒ ｓ ｎ ｅｔｄ Ａ。 ｏ ｒ ｃ ｓ ｎｔｉ ｔ ｉ－ｉ ｆ ｌ ｔ ｇ ｎ ａ ｄｐ ｏ ｐ ｏ ｏ ｓｒｍｏ ａ ｒ
摘 要 对倒置 Ａ ／ ｚＯ工艺进行了缺氧池生物挂膜实验 ， 结果表明， 在化粪池出水 Ｃ Ｄ有一定波动情况下， Ｏ 缺氧池 Ｃ Ｄ去除率不 Ｏ
仅 较 高 且较 稳 定 ， 利 于 后续 硝 化 反应 的 进 行 ， 高 系 统 的脱 氮 效 果 。同 时研 究 了 Ｃ Ｎ 在 缺 氧 池 中对 脱 氮 效 果 的 影 响 ， ／ 质 量 比 ） 有 提 ／ Ｃ Ｎ（ ＞ ８０脱 氮 效率 达 ８ ％ 以上 ，／ ． ０ Ｃ Ｎ￣ ６０脱 氮 效果 较 差 ， 实 了 Ｃ Ｎ是 影 响 反硝 化 的关 键 因素 。 系统 进 水 Ｃ ． 证 ／ ＯＤ不 高 ， 响 了去 除 效果 。 影
Ａ／ ｏ工 艺 由于其工 艺流 程简 单 ， 的停 留时 间 总 较 少 ， 能够达 到 同步脱 氮 除磷 的效 果 ， 且 已被 大 量 应 用于实 际工程 。但 传统 Ａ ／ 工艺 在 脱氮 除 磷 流 程 Ｏ 的空间上 存 在一 定 矛 盾 ， 以同 时 具 有 高效 脱 氮 除 难 磷 的效果 。近年 来 对 Ａ ／ 工 艺 的改 进 研 究 很 多 ， ｏ 包 括倒 置 Ａ ／ 工艺 ， ｏ 即将 缺氧 池放 置 于厌 氧池 前 ， 由于有充 足 的碳 源 ， 高 了 Ｃ Ｎ， 大 了反 硝 化 速 提 ／ 增
倒置A2O工艺分析
倒置A 2/O 工艺分析倒置A 2/O 工艺脱氮效果较好且去除率稳定。
从反应器结构和运行机理来看，倒置A 2/O 工艺是属于推流式活性污泥法系统，但是要建立一个推流式反应器的计算式是较困难的，这是因为推流式并不是在稳定工况下运行，微生物的增殖可能经历了不同的增殖期，K 值不一定是常数。
Ramalho 对此作了假设：在推流池中，底物的去除遵循一级反应动力学，因此假定A 2/O 反应器中有机物去除的总反应级数为一级反应。
1. 动力学模型推导对于推流反应器而言，反应器降解利用有机底物的总反应级数为一级，即有：ks dtds r -== (4-1) 式中：r ——反应速率；s ——t 时间内残存的有机物浓度；k ——与特定时间和有机物浓度有关的速度常数。
设A 2/O 工艺为推流式反应器，则可以假定反应器内只存在着横向的浓度梯度，即底物只在纵向有混合现象，横向完全不存在混合。
同时假定反应推流速度为恒定值，因此时间t 与长度h 成正比。
故可以用反应器的长度代替时间进行简化反应动力学模型。
如此可得如图4-1所示的理想化简化模型。
图1 推流式反应器工艺简化模型示意图并假定仅在纵向上发生传质过程。
根据化学反应动力学理论和质量守恒定律，单位时间内理想化推流态A 2/O 反应器中的每一个局部微元dv 都存在着如下的物料衡算关系：输入量－输出量－去除量＝累积量其中：输入量和输出量：分别表示进入和流出反应器微元dv 的有机物，其差值为Qds ，单位kg/d ； 去除量：微元dv 中由生物化学反应而减少的有机物，为各种微生物生长利用量之和，即Sds dv dt ⎛⎫ ⎪⎝⎭，单位kg/d ； 累积量：微元dv 中有机物浓度的时间变化量dv dtds ，单位kg/d. 则微元dv 中的物料平衡关系可以写成如下的数学关系式:Sds ds Qds dv dv dt dt ⎛⎫-= ⎪⎝⎭ (4-2) Adh dv = (4-3)式中：Q ——体积流量，m 3/d ；ds ——进出微元dv 的有机物浓度变化量，kg/d ；dv ——推流态A 2/O 反应器中微元体积，m 3；A ——反应器横截面积，m 2；dh ——微元dv 的长度，m ；Sdt ds ⎪⎭⎫ ⎝⎛——微元dv 内微生物有机物降解速率，kg/m 3.d ； dtds ——微元dv 有机物浓度随时间变化速率，kg/m 3.d 。
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(1)
式中 Q i ———生物处理系统的进水量 ,即初沉池出
水量 , m3 / d, Q i =Q in 1 +Q in 2
Qe ———二沉池出水量 , m3 / d
Q s ———剩余污泥量 , m3 / d
② 磷平衡
磷的物料平衡比较容易确定 ,磷在整个系统中
的进口只有 1 个 ,即 Q i 中的总磷 ( Pi ) 。出口有 2 个 :一个是出水 Qe 中的总磷 ( Pe ) ,另一个则是排放 的剩余污泥 Q s 中所含的磷 ( Ps ) 。
针对北京某大型市政污水处理厂倒置 A2 /O 工 艺进行初步模拟是以平均水量 、水质为基础的 ,即所 谓的静态模拟 。而在实际运行中工程技术和运行管 理人员更为关注的是在变化的水质 、水量情况下能 否实现动态模拟预测 。在静态模拟以及水质特征化 分析的基础上 ,对北京某大型市政污水处理厂倒置 A2 /O 工艺进行动态模拟 ,以演示国外模型在动态模 拟方面的有效性和准确性 。
COD / kgVSS Gs, org ———剩余污泥中 VSS, kgVSS /m3 Q s ———剩余污泥量 , m3 / d ⑤ 曝气池 SS平衡及 SRT校核 曝气池 (不包括二沉池 )中的干物质 SS[ Ga ×(Qi +Qrs ) ]一部分来源于进水中的 SS (Qi ×Gi ) ,另一部 分来源于回流污泥 (Qrs ×Grs ) ,其物料平衡方程为 : Ga ×(Q i +Q rs ) = (Q rs ×Grs ) + (Q i ×Gi ) ( 6) 式中 Ga ———曝气池中的 MLSS, kgMLSS /m3 Q rs ———回流污泥量 , m3 / d Grs ———回流污泥中的 MLSS, kgMLSS /m3 Gi ———曝气池进水中的 MLSS, kgMLSS /m3 另外 ,可通过上式校核 Q i 或 Q rs ,即把其中某一 项作为未知量求出 ,和实测值进行对比 。在已知剩 余污泥量的情况下 ,还应该对 SRT进行校核 ,以保 证模拟工况的准确性 ,由下式计算 : Q s = Ga ×Va / (Grs ×SRT) - Ge ×Qe /Grs (7) 1 12 物料平衡检查 根据现场强化监测数据 ,按上述物料平衡方程 进行物料平衡检查 ,在确保数据准确的基础上 ,将其 输入模型 ,进行动态模拟 。 ① 4月 11日 —22日检测数据 a. 磷平衡 Pi = Pe + Ps Pi =Q i ×TPin = 39 255 ×4. 65 = 182 536 g / d Pe + Ps =Qe ×TPeff +Q s ×TPs = 38 081 ×2. 5 +
(N ks ) ,还有 TKN 在系统中的变化 ,即被硝化了的
TKN (N n ) ,如下式所示 :
N ki = N ke + N ks + N n
(4)
因实际进水中的硝酸氮含量极低 ,所以进水中
TN 与 TKN 通常可看作相等 ,即 N i≈ N ki。 ④ 有机物平衡
有机物 (COD )的物料平衡较为复杂 ,其平衡方
基金项目 : 北京市可持续水与废物循环利用技术“学术创新团队 ”项目 (BJE10016200611) ; 北京市自然科学基金资助 项目 (8052011)
·85·
第 23卷 第 16期 中 国 给 水 排 水 www. watergasheat. com
中图分类号 : X703. 1 文献标识码 : C 文章编号 : 1000 - 4602 (2007) 16 - 0085 - 05
D ynam ic S im ula tion of Reversed A2 /O Process by TUD M odel
HAO X iao2di1 , SON G Hong2wei1, 2 , HU Yuan2sheng1 , HAO Er2cheng3 , ZHOU Jun3 , GAN Yi2p ing3 , WAN G Hong2chen3
(1. 北京建筑工程学院 可持续环境生物技术研发中心 , 北京 100044; 2. 内蒙古工业大学 土木工程学院 , 内蒙古 呼和浩特 010051; 3. 北京城市排水集团有限公司 , 北京 100063)
摘 要 : 在进行动态模拟前 ,首先对 3组现场检测的水质 、水量数据进行物料平衡检查 ,目的 是校核实测数据的准确度 。通过物料平衡分析发现 ,只有 2组数据的物料平衡准确度合格 ,另外 1 组为无效数据 。利用静态模拟建立并校正过的工艺模型对 2组有效数据进行动态水质模拟 ,发现 预测结果与实测值的吻合度至少为 80% ～90%。在此基础上 ,对典型水量日变化曲线 ( 24 h)下的 动态进水负荷进行模拟以预测出水水质的变化趋势 ,揭示动态负荷下出水水质的变化规律以及保 持良好水质所应采取的运行对策 。动态模拟结果具有较高吻合度这一事实表明 ,数学模拟技术完 全可用于我国污水处理厂运行问题诊断以及运行优化方案的制定与实施 。 关键词 : 污水处理 ; 倒置 A2 /O 工艺 ; TUD 模型 ; 动态模拟 ; 物料平衡检查 ; 数据吻 合度
第
23卷 第 16期 2007年 8月
CH
中国给水排水
Vol. 23 No. 16
INA WATER & WASTEWATER
Aug. 2007
运行与管理
采用 TUD模型动态模拟倒置 A2 /O工艺运行工况
郝晓地 1 , 宋虹苇 1, 2 , 胡沅胜 1 , 郝二成 3 , 周 军 3 , 甘一萍 3 , 王洪臣 3
图 1 倒置 A2 /O工艺物料平衡示意图 Fig. 1 Flow chart of mass balance of reversed A2 /O p rocess
物料平衡包括以下几部分内容 [ 9 ] 。
① 水量平衡
对于整个系统 ,进 、出水水量应该平衡 (忽略水
的蒸发量 ) ,即 :
Q i = Qe + Q s
N i = N e + N s + N d
(3)Biblioteka 由于反硝化反应产生的 N2 逃逸量难以测定 ,使
式 (3)因数据缺乏而不能直接实现总氮平衡检查 。
为此 ,采用凯氏氮 ( TKN )的平衡方程来替代式 ( 3)
中的总氮 。 TKN 在系统中的进口就是 Q i 中的 TKN
(N ki ) ,出口包括 Qe 中的 TKN (N ke ) 和 Q s 中的 氮
1 物料平衡分析
1 11 物料平衡方程 2005年 4 月 11 日 —22 日 、5 月 25 日 —6 月 3
日及 8月 2日 —12日进行了 3次现场集中监测 ,收 集了详细的动态实测数据 ,目的在于进行物料平衡 检查 ,以采用准确的数据进行模拟运算 。这些现场 实测数据包括工艺设计数据 、运行参数及水质监测 数据等 。物料平衡以图 1显示的水和固体物料流向 为准 ,其中也包括因反硝化脱氮造成的氮逃逸量 。
目前国际上流行的活性污泥数学模型 (ASM s 系列或 TUD 等 [ 1～5 ] )及其缺省值借助许多科研与商 业软件完全可以用于对我国污水处理厂的运行工况 进行模拟 [ 6 ] 。用模型进行较为准确模拟的关键是 对进水水质 (COD )实施特征化分析 ,这是模型中将 有机物组分分门别类加以区分的缘故 [ 7、8 ] 。
( 1. R & D Cen ter for S usta inable Environm en ta l B iotechnology, B eijing U n iversity of C ivil Eng ineering and A rch itectu re, B eijing 100044, Ch ina; 2. S chool of C ivil Eng ineering, InnerM ongolia U n iversity of Technology, Hohhot 010051, Ch ina; 3. B eijing D ra inage Group Co. L td. , B eijing 100063, Ch ina)
为了演示国外模型及缺省值能够应用于我国的 污水处理实践 ,先期已对北京某大型市政污水处理 厂倒置 A2 /O 工艺进行了数学模拟 ; 仅在修正个别 组分参数和动力学参数的前提下便获得了模拟预测 与实测结果吻合度极高的模拟效果 [ 6 ] 。事实上 ,采 用适当的水质分析方法将 COD 组分加以区分后 ,较 为准确的模拟便可以实现 ,这是模型应用唯一也是 十分关键的步骤 。有关水质特征化方法 ,借助于国 外的经验和方法 ,亦探索出了一套适合我国污水处 理厂采用的简单 、有效的方法 ,为模型应用奠定了试 验基础 [ 8 ] 。
磷的物料平衡方程为 :
Pi = Pe + Ps
(2)
③ 氮平衡
氮的物料平衡方程较为复杂 ,在整个系统中氮
的进口就是 Q i 中的总氮 (N i ) ;出口除包括 Qe 中的 总氮 (N e )和 Q s 中的总氮 (N s )外 ,还存在因反硝化 脱氮的逃逸部分 (N d ) 。
氮平衡方程如下 :
程如下 :
CODi = CODe + (OUR - 4. 57 ×N n ) + (N d ×
2. 86) + (QS ×Gs, org ×1. 42)
(5)
式中 OUR ———耗氧速率 , kgO2 / d,由于 OUR中包括
硝化需氧量 ,而方程中只计量碳化需
氧量 ,故应减去硝化 (N n )需氧量 4. 57———硝化需氧量计算中的转换系数 , kg2
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郝晓地 ,等 :采用 TUD 模型动态模拟倒置 A2 /O 工艺运行工况
第 23卷 第 16期
COD / kgN 2. 86———COD 反硝化时的还原当量 ( 1 kg2