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净水技术2018,37(5):2024,38WaterPurificationTechnology周军工艺仿真模型在城市污水处理厂的应用[J]净水技术,2018,37(5):2024,38ZhouJunApplicationofsimulationmodelfortechnologicalprocessinmunicipalwastewatertreatmentplant[J]WaterPurificationTechnology,2018,37(5):2024,38(昆山市水务集团有限公司,江苏昆山215300)摘要以囯际水协(IWA)推出的ASM2d模型和一维沉降模型为基础,利用污水处理工艺仿真与优化控制系统对某生活污水处理厂的工艺流程进行建模,对相关设备进行精密调节。根据模拟结果对污水处理厂的设备运行方案做出合理验证与指导;提出合适的工艺运行参数取值范围,包括污泥龄、污泥回流比、硝化液回流比和溶解氧控制浓度,用以控制调节污水处理厂设备运行,保证出水稳定达标。关键词污水处理厂工艺建模与仿真验证精密调节应用中图分类号:TU992文献标识码:B文章编号:10090177(2018)05002006DOI:10.15890/j.cnki.jsjs.2018.05.004ApplicationofSimulationModelforTechnologicalProcessinMunicipalWastewaterTreatmentPlantZhouJun(KunshanWaterGroupCo.,Ltd.,Kunshan215300,China)AbstractBasedonASM2dmodelpresentedbyInternationalWaterAssociation(IWA)andone-dimensionalsedimentationmodel,asimulationandoptimizationcontrolsystemforwastewatertreatmentprocessesisappliedtohavemathematicalmodelingfortheprocessflowofawastewatertreatmentplantandtopreciselyadjusttherelevantfacilities.Accordingtothesimulationresults,operationplansofthefacilitiesarerationallyverifiedandprogrammed,andsuitablevaluerangesoftheprocessoperatingparametersareproposed,includingsludgeretentiontime,sludgerefluxratio,nitrificationliquidrefluxratioanddissolvedoxygenconcentration,withthepurposetocontroltheperformanceofthefacilitiesandtoensuretheeffluentquality.Keywordswastewatertreatmentplant(WWTP)technologicalprocessmodelingandsimulationverificationpreciseadjustmentapplication由于污水厂进水负荷存在动态变化,且运行状的解决途径就是通过调整工艺运行参数来优化运态受季节和温度变化的影响,不少城市污水处理厂行工艺,然而在实际运行中往往是凭借人为经验调存在出水难以稳定达标或能耗偏高的问题。主要整,运行结果存在一定的不确定性。工艺仿真模型在城市污水处理厂的应用周军制,E-mail.zsl272@sinacom。[本文编辑]魏m晴[收稿日期]20180310[作者简介]周军(1971),男,高级工程师,研究方向为自动控数学模拟方法可以提前预测不同处理工艺条件下的出水水质情况,因此近十年在污水处理厂的设计和运行中得到了重视和发展。国际水协(IWA)推出了一系列活性污泥数学模型(ASM1、ASM2、ASM2d、ASM3)[1],为污水处理新技术的开—20—净水技术WATERPURIFICATIONTECHNOLOGYYol.37,No.5,2018May25th,2018发、.工艺的设计和研究提供了通用的平台&在此基础上,研究人员开发了计算机仿真软件来模拟各种污水处理工?^ProSee是一款用于城市污水处理I:艺建模与仿真的软件[8]:,核心模型包含IWA的ASM2d模型维沉降模型、设备能耗及药耗模型等,能够仿真模拟城市污水处理的全流程,指导鼓风机、调节阀、污泥回流泵等工艺设备的运行,起到工艺优化、促进达标排放、节能降耗的目的9本文以工艺仿真软件为模拟工具,部署并建立了昆山锦溪污水厂=期工艺的数学模型,用以验证污水厂投人运营后,在设计进水负荷条件下工艺流程及运行参数的可行性,并根据实际进水负荷和不同的工艺运行参数来模拟出水水质的变化,寻找合适的工艺参数调节区间,为工艺优化提供指导a1工艺仿真在污水厂运行中的应用1.1研究对象昆山锦溪污水处理期设计规模为2.〇.万mVd,共设2组生化处理系统(生化池+二杌池),采用倒置AAO:T艺#目前实际投人使用为1组,设备按1.0万m3/d的规模安装,于2〇17年9月竣工并投人试运行&:!:艺流程如图1所示9栅渣外运栅渣外运污泥回流水洗图1污水处理厂工艺流程图Fig.1ProcessFlowDiagramoftheWWTP工艺仿真以生化池和二沉池为建模对象,其中生化池的布局如画2所續^进水硝化液内回流回流污泥图2生化池平苘布局Fig.2LayoutPlanofBiochemicalTank将生化池沿程分隔成一系列完全混合反应器,对每个反应器内的污染物建立物料平衡方程,如式(i)?dC,:Qin-Cin-Q0UtCmt1=Vol+,.丨:⑴其中',一沿程第i个反应器单元内的某项污染物(以模型组分形式萑现)的浓度,mg/T,;(Lt一该反虛器单元的进水、出水流量,m3/d;Cin,一该反应器单元这种污染物的进水、出水浓度,rag/L;r,一该反应器单元内该种污染物浓度的过程速率(基于ASM2d模型),mg/(L.d);F〇Z—该反应器单元的有效容积,ms;|一第i个反应器单元内的某污染物浓度的变化率,mg/(L?dK对每个反座器中所有污染物均按此模式列出物料平衡表达式,获得<大型微分方程组;对其求解即获得各种污染物浓度随时间的变化趋势。1.2污水厂设计合理性验证利用工艺仿真软件建立污水厂生化池和二沉池的=艺模型,以设计进水流量,设计进水水质及设计运行参数作为模型输人,得到的模拟出水水—21—周军.工艺仿真模型在城市污水处理厂的应用Vol.37,No.5,2018质,如表1所;表1出水水质模拟结果Tab.1SimulatedResultofEffluentWaterQuality水质指标CODCr/(mg.L1)SS/(mg?L'1)NH3-N/(mg.L1)W(mg?L'1)TF/(mg?L'1)出水水质179.90.313.20.4由表i可知,按照现有设计的污水处理工艺流程模拟,出水水质能达到一级A标准,满.足预期目标,旦各项出水水质离一级A标准的超标限有较大差距,因此相应的工艺运行参数也有一定的调节空间^1.3模型校准及验证以该污水厂2017年9月投运以来的进水数据均值,包括水量和水质等,作为模型的输人条件,获取相应的模拟结果;以同期的出水水质数据作为模塑校准的参照,通过调整进水溶解性有机物含鸶、硝化菌生长速率和聚磷菌生长速率等模型动力学参数,使模拟结果接近出水数据,即对模型进行校准6实际运行数据及模拟结果如表2所遂3表2实标进出水水度及模掀结果对ATab.2WaterQualityComparisonofInfluent,PracticalEffluentandSimulatedEffluent项目C0D&均值/(mg.L_i)NH3-N均值/(mg?L"1)TP均值/(mg?L"1)进水300322.5实际出水19.40.230.08初次模拟结果27.31.280.73校准后模拟结果18.60.280.12绝对误差0.80.050.04由表2可知,经校准后模拟的出水水质与实际出水水质的误蠢在允许蒗围内[3],校准爵的模型能够重现污水厂实际的运行情况,可用于后续模拟不同工艺运行参数变化对出水造成的影响,实现工艺运行参数的优化。2工艺运行参数的优化生化处理环节是污水处理工艺的核心所在,其:C艺运行参数对出水水质有龜馨影响。在前述经校准的模型基础上,分别以2017年投运以来的实际进水数据均值,以及不同的污泥龄、污泥回流比、硝化液回流比和溶解氧浓度等工艺运行参数作为模型输入,获得不同工况下的模拟结果,从而研究不同X艺运行参数对出水水质的暴响S2.1污泥龄优化2.1.1污泥龄控制方案本研究将污泥龄设定在10 ̄18d。由子污泥龄与剩余污泥排放量之间存在一定的数学关系闻,模型以此为基础,模拟出不同污泥龄条件对应的污泥排放纛&如表^3所示s.表3污泥龄设定方案Tab.3SettingSchemeofSRT污泥龄SRT/d1012141618剩佘灘排放顧岸*181412109上述各污泥排放羹可作为实际工艺优化中,获得预期污泥龄的调节依据,通过控制剩余污泥系启闭来实现,2.1.2仿真结果在不同的污泥龄(SRT)条件下,模拟的出水水.质绪果如團所—22—图3不同泥龄条件T的Hi水水质Fig.3EffluentWaterQualityunderDifferentSRT净水技术WATERPURIFICATIONTECHNOLOGYYol.37,No.5,2018May25th,2018-?-CODcr-A-TN50%100%150%200%硝化液回流比-■-NHs-N-?-TP050%100%150%200%硝化液回流比50%60%70%80%90%100%50%60%70%80%污泥回流比污泥回流比图4不同污泥回流比条件下的出水水质Fig.4EffluentWaterQualityunderDifferentSl
本文标题:工艺仿真模型在城市污水处理厂的应用周军
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