北京某大型市政污水厂超负荷运行能力的模拟评估郝晓地

郝晓地1,　蔡正清1,　朱向东2,　马文瑾2,　李　佟2(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.北京京城水务有限责任公司,北京100038)　　　:　为最大限度地减少非处理水的直排量,北京某大型市政污水处理厂在进行升级改造时,将只改造1个系列(总处理量的25%),同时保留另外3个系列以超负荷运行。因此,预先了解和掌握超负荷运行时的出水水质以及相应的工艺参数对实际运行控制甚为关键。运用数学模拟技术对该厂A/O工艺的最佳工况及超负荷运行能力进行评估,结果显示:现状工艺在常规运行条件下的最佳内回流比为100%,最佳MLSS为4000mg/L;超负荷运行时,夏季能够承受的总处理水量为设计值的90%,而冬季所能承受的总水量不宜超过设计值的80%。控制适宜的内回流比、提高DO与MLSS浓度均可强化工艺在超负荷运行时的硝化能力。当进水NH+4-N浓度出现脉冲峰值时,选取适宜的内回流比、提高DO值及增加好氧区体积均可削弱其对出水NH+4-N值的影响。当进水流量出现脉冲峰值时,曝气池中随后会出现NH+4-N峰值和NO-3-N谷值,氨氮峰值的传递速度与廊道中的水流速度基本一致。　　:　升级改造;　A/O工艺;　超负荷运行;　数学模拟;　硝化/反硝化;　内回流:X703　　:A　　:1000-4602(2010)09-0005-08　　:(863)(2006AA06Z320);　———(PHR20100508)Model-basedEvaluationofOverloadTreatmentCapabilityforaLargeMunicipalWWTPinBeijingHAOXiao-di1,　CAIZheng-qing1,　ZHUXiang-dong2,　MAWen-jin2,　LITong2(1.RDCentreforSustainableEnvironmentalBiotechnology,BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,Beijing100044,China;2.BeijingJingchengWaterCo.Ltd.,Beijing100038,China)　　Abstract:　Tominimizethedirectdischargeofwastewater,anupgradeofalargemunicipalwastewatertreatmentplant(WWTP)inBeijingwillonlydealwithaparallelprocessline(25%oftheto-taltreatmentcapacity)whiletheotherthreelinesoperateinanoverloadmode.Itisessentialtounder-standtheeffluentqualityandthecorrespondingprocessparametersinadvance.Model-basedevaluationoftheA/Oprocessrevealsthattheoptimalinternalrecycleratiois100%andtheoptimalMLSSisaround4000mg/Lundertheconventionaloperationcondition.Whentheplantoperatesintheoverloadmode,atleast90%ofthetotaldesigninflowisacceptedinsummer;and80%ofthetotaldesigninflowistolera-tedinwinter.ApplyingappropriateinternalrecycleratioandincreasingDOandMLSScanenhancethecapacityofnitrificationintheoverloadmode.WhenapulseoftheinfluentNH+4-Nconcentrationap-·5·第26卷　第9期2010年5月　　　　　　　　　　　　中国给水排水CHINAWATERWASTEWATER　　　　　　　　　　　　　Vol.26No.9May2010pears,applyingappropriateinternalrecycleratioandincreasingDOandaerobiczonevolumecanweakenimpactontheeffluent.Afterapulseinfluentpeak,aNH+4-NpeakandaNO-3-Nvalleymayoccurintheaerationtanks,andthetransmissionrateoftheNH+4-Npeakisbasicallyequivalenttotheflowve-locityintheaerationtanks.　　Keywords:　upgradingandreconstruction;　A/Oprocess;　overloadoperation;　mathematicsimulation;　nitrification/denitrification;　internalrecycleratio　　,。100×104m3/d,4。,[1]。,1,3。,3,。,,。,。、、、,20[2～11]。、,;,10[12～17]。[13～16],,,,,。1　工艺概况与超负荷运行1.1　3A/O,。6,16070m3,、()1/65/6。17854m3。,1(20085)。,。2(20085)。1　Tab.1　EffluentqualityfromprimarysettlerCOD/(mg·L-1)BOD5/(mg·L-1)TN/(mg·L-1)NH+4-N/(mg·L-1)TP/(mg·L-1)PO3-4-P/(mg·L-1)/(mmol·L-1)SS/(mg·L-1)36319555.445.66.24.78.9153　:　CaCO3268mg/L,HCO-3。2　A/OTab.2　OperationalparametersofA/OprocessT/℃QIN/(m3·d-1)QRAS/(m3·d-1)QWAS/(m3·d-1)DO/(mg·L-1)MLVSS/(mg·L-1)MLSS/(mg·L-1)20.43801534036522.84.128984181　:　QIN、QRAS、QWAS、。　　,《》(GB18918—2002)B,TP≤1mg/L,≤1mg/L,。1.2　(COD≤60mg/L、TP≤1mg/L、TN≤20mg/L、≤1mg/L)·6·第26卷　第9期　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水　　　　　　　　　　　　。:①　MLSS,;②　、DOMLSSTNNH+4-N,;③　NH+4-NTNNH+4-N;④　NH+4-NNO-3-N。2　数学模拟方法2.1　TUD,AQUASIM2.0。2.2　A/O,:210(CSTR),。,60%40%。,,TUD。2.3　。[13],COD:SA=6%,SF=43%,SI=7.5%,XI=16%,XS=27.5%。2。,0.8∶1;MLSSSRT;DO;,。,SS20mg/L。A/O,,A/O。3　模拟结果与讨论MLSS,。,。3.1　MLSS3.1.1　DO2mg/L()4.1mg/L(),SRTMLSS4150mg/L。1。1　Fig.1　Effluentnitrogenconcentrationsatdifferentinternalrecycleratios1,DO,TNNO-3-N,200%,。NH+4-N100%～200%,NH+4-NNO-3-N,NH+4-N,NH+4-N。,NH+4-N,NH+4-N。,·7·郝晓地,等:北京某大型市政污水厂超负荷运行能力的模拟评估第26卷　第9期,NH+4-N,。NO-3-N,DO,,TN。,100%。1,DONH+4-N。3.1.2　MLSS0()100%(),DO4.1mg/LMLSS。,MLSS,,,TN。MLSS,。,,,TNMLSS。,100%MLSS=4000mg/L,TN≤20mg/LNH+4-N≤1mg/L,MLSS()。3.2　13,A/O、,。(70×104)、(80×104)、(90×104)m3/d(3.89×104)、(4.44×104)、(5×104)m3/d3,。3.2.1　20℃、DO4.1mg/L、MLSS4181mg/L,0、100%,3。,A/O,TNNH+4-N201mg/L;100%,,TNNH+4-N。,,。3　Tab.3　Simulatedeffluentqualitiesatoverloadoperationandnormaltemperature/(104m3·d-1)TN/(mg·L-1)NH+4-N/(mg·L-1)NO-3-N/(mg·L-1)COD/(mg·L-1)0100%0100%0100%0100%7024.316.51.30.421.815.046.246.28024.416.51.60.521.615.046.546.39024.616.62.20.521.314.946.846.63.2.2　,A/O。15℃,3。70×104m3/dMLSS4150mg/L,DO;DO3mg/L,MLSS(3000、3500、4000、4500、5000mg/L,SRT8.2、10.1、12.1、13.7、15.7d),2。2　70×104m3/dFig.2　Simulatedeffluentnitrogenconcentrationsatdifferentoperationalparameters(70×104m3/d)·8·第26卷　第9期　　　　　　　　　　　　　　中国给水排水　　　　　　　　　　　　(a),DO2.5mg/LTN,NH+4-N≤1mg/LDO4mg/L。2(b),DO3mg/L,MLSSTN,NH+4-NMLSS5000mg/L(SRT≥15.7d)。80×104m3/dMLSS=4150mg/L。,DO≥3mg/LTN;NH+4-N≤1mg/L,DO5mg/L。,5mg/LDO。,DO3mg/L,NH+4-NMLSS≥6000mg/L(SRT≥17d)。DO4mg/L,NH+4-NMLSS≥4500mg/L(SRT≥11.8d)。90×104m3/dMLSS=4150mg/L。,DO3mg/LTN,DO6mg/LNH+4-N。,DO4mg/L,MLSS3000mg/L(SRT7.5d)TN,NH+4-NMLSS≥5500mg/L(SRT≥13.3d)。,TNNH+4-N4。4　Tab.4　Processparametersatoverloadoperation/(104m3·d-1)708090MLSS/(mg·L-1)415045005500SRT/d12.711.813.3DO/(mg·L-1)4.04.04.0　　,;DOMLSSSRT。,,DOMLSS。,,MLSS。,3A/O。,(100%),3A/O90×104m3/d,80×104m3/d。3.3　NH+4-N,。,NH+4-N,NH+4-N1mg/L。,NH+4-N,。12(),61.1mg/LNH+4-N(45.6mg/L)。,DO、、MLSSTNNH+4-N。3.3.1　DOMLSS4150mg/L、,DOA/O3,,()。3　DOFig.3　NitrogenpeakandvalleyconcentrationsineffluentatdifferentDOs,DO,NH+4-N,TNDO2mg/L·9·