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ASM模拟优化某污水处理厂CASS工艺提标改造

范文

杨晨泽

摘要：为指导某污水厂升级改造，利用GPS-X软件的ASM1模型，构建了河北某污水处理厂CASS工艺提标改造模型，对反应区体积比（RV）、污泥回流比（RS）、充水比（λ）、运行周期（T）的CASS运行方案进行了数值模拟优化。根据模拟结果提出了相应的升级改造技术方案，并得到了实施。

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.

关键词：CASS工艺;活性污泥模型;污水处理厂;升级改造

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

中图分类号：TU992.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章编号：1006-4311（2020）02-0282-02

1? 准备材料与方法

1.1 某污水厂概况? 某污水处理厂设计处理规模为1.55×104m3·d-1，实际处理规模为8600～11800m3·d-1，执行《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》一级B标准。利用CASS工艺，生活污水首先通过进水泵站，依次经过粗格栅、细格栅进入旋流沉砂池，然后经配水管道进入到CASS池。污水先进入CASS池的缺氧区，池内装有2个潜流搅拌器，QDT2.2/4-1800/2-40P，再与回流污泥混合，然后进入装有曝气系统的主反应区进行脱氮除磷作业，处理后的上清液经主反应区末端的滗水器排出，最后再经消毒池消毒后排放。

1.2 模拟优化与方案设计? 采用基于ASM1模型的GPS-X模拟软件对该污水厂进行模拟优化。

①构建工艺模型。根据CASS工艺流程搭建工艺模型。②模型设置。工艺模型的组成主要有进水流、水流分离器、缺氧池和SBR池以及水流汇合器及出水排放单元。GPS-X软件可按照实际需求对SBR池的各个阶段运行时间、回流量和排泥量等进行设置。③选择模型与模型校正。以国际水协会（IWA）的活性污泥1号模型，也就是ASM1作为工艺模拟的数学模型（在这里只关注除碳和脱氮），确定模拟分析所要求的数据。数据主要包括池容、污水流量、溫度、污水进水组分等。以表1中进水水质作为输入参数，对出水水质进行稳态模拟检验。通过验证得出出水模拟结果如表2所示，校正后的COD、NH4+-N、TN相对误差分别为-9.91%、10.99%和-9.01%，误差大概控制在10%以下，这就证明建立的污水厂模型可以作为污水厂模拟优化的依据。④工艺的优化方案及其实施。通过模拟优化污泥回流比、缺氧区/好氧区体积比、不同水温周期运行策略工艺操作等参数以提升CASS工艺的除碳脱氮能力，提出该污水厂升级改造方案的运行策略，并将该策略付诸于实施。

2? 结果与分析讨论

2.1 CASS运行方案的模拟优化? 本研究在正常水温（20℃左右）条件下影响CASS工艺脱氮除碳效果的关键指标进行模拟优化，包括缺氧区/好氧区体积比（RV）、污泥回流比（RS）、充水比（λ）和运行周期等指标。

2.1.1 分析污泥回流比与反应区体积比对处理效果的影响? 污泥回流相比RS能够极大地影响CASS工艺的脱氮除磷效果。当RS较小时，缺氧段反硝化细菌对COD和TN的去除受一定的限制;另外，污泥回流还可以起到防止污泥膨胀、抑制丝状菌生长的作用。综上得知，RV和RS都是影响CASS工艺脱氮效果的关键指标。在总氮不达标的情况，不同的RS、RV对CASS工艺处理效果的影响，实验结果如图1所示。

2.1.2 充水比对处理效果的影响? 充水比，也就是λ是影响CASS工艺处理效果的重要因素之一，它能影响CASS工艺的抗冲击负荷能力。随着λ增加，COD总量会提升，更难被去除;在几种充水比条件下，氨氮浓度都能满足出水排放的标准，较小的λ更利于硝化反应的进行;但是对总氮而言，随着λ增加，总氮的去除能力反而变弱。

2.1.3 运行周期、充水比对处理效果的影响? 影响CASS工艺运行效果的重要因素也包括曝气和反硝化时间。曝气时间太短，则好氧微生物活性受到抑制，降低氨氮去除率，则出水氨氮不会达标;曝气时间过长，也会对缺氧段COD和TN的去除造成不利影响。结合模拟结果，在RV=12.3%，RS=200%的条件下，调整沉淀前的时间分配，探究不同方案、不同充水比的稳态出水结果（如表3）。

图2所示的为不同周期的运行方案和充水比的模拟优化结果。其中，COD模拟结果表明（图2（a）），充水比的增加与出水COD的升高成正比。当充水比增加到27.27%时，只有方案三可以满足TN排放标准。建议以方案三周期运行，并且充水比定为22.73%。

2.2 实际运行效果? 根据模拟优化方案，改造后的污水厂以春季（以2019年4月为例）的出水结果可知，该污水厂春季试运行过程中处理效果非常明显。

3? 结论

采用GPS-X软件构建了河北某污水处理厂工艺模型，根据现场实际情况调研和模拟优化的结果，提出了升级改造方案，并得到了实施。通过在CASS池增加搅拌器，延长厌/缺氧时间，可以有效降低出水总氮浓度，使之达到一级A排放标准。所以，基于ASM的污水处理CASS工艺模型建立对污水处理厂的优化运行和升级改造具有指导价值。

参考文献：

[1]郑兴灿.城镇污水处理技术升级的挑战与机遇[J].给水排水，2015，41（7）：1-7.

[2]刘亦凡，陈涛，李军.中国城镇污水处理厂提标改造工艺及运行案例[J].中国给水排水，2016，32（16）：36-41.

[3]李斯亮.A～2O工艺处理东北小城镇污水的优化运行及效能研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2016.

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