多段式AAO工艺数值模拟的研究

多段式AAO工艺数值模拟的研究

薄涛

深圳市中涛环保工程技术有限公司广东深圳518055

摘要：基于活性污泥原理衍生出的的数值模拟技术，在国外研究领域里得到广泛的应用，日渐成为水厂设计人员不可或缺的工程步骤。而我国在数值模拟方面的研究还处于起步阶段。近来，厌氧消化和旁流工艺等环节的数学模型投入使用，数学模拟可以涵盖污水处理全工艺流程。本文基于污水的现有数据，采用Biowin软件模拟AAO工艺的处理过程，得到COD、BOD、SS、T-N、NH3-N和TP的去除率分别90.1%、98.3％、97.5％、82.3％、98.5%，72.0%。利用biowin优化运行参数，调节回流比。结果表明，运行条件为内回流比25%，外回流比50%的情况下，TP的处理效率可到达88.8%。

关键词：污水处理；biowin；多段式AAO；脱氮除磷

1工程概况

某市A污水处理厂采用多段式AAO（厌氧一缺氧一好氧）生物处理工艺。多段式AAO工艺是根据国际先进的理念提出的新工艺，是AAO工艺的一种变形，设计理念中包涵了AAO的优点。

A污水处理厂的设计日处理水量为15万吨，污水来源主要为城镇居民生活废水，入水水质如表1，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A标准。

2模型的搭建

根据进水情况，用biowin按照工艺流程连接模型中的各个环节[5]，组成多段式AAO工艺流程图，模拟出水水质。

污水处理流程图如下：

图1多段式AAO工艺流程

由图可清晰看出，污水首先流入各段缺氧池（脱氮池）的氨氮（NH4-N）经过后接好氧池（硝化池）的硝化，硝化混合液的一部分经内部循环回到缺氧池，残余部分进入后段的缺氧池进行脱氮，作为气体N2释放。在这里，由于流入第1段和第2段的氨氮（NH4-N）在本段硝化池内被全部转换成硝酸盐氮（NO3-N）后，在本段和后段的脱氮池内被全部转换成气体N2释放，所以最后出水的NO3-N浓度和此无关系。作为最后出水的NO3-N是由流入第3段（最后段）脱氮池的氨氮经由硝化池硝化后的一部分而已。

设置好参数，经过模拟软件计算，得到出水时的水质数据：

由模拟结果可知，出水水质TP值偏高，超过一级A的排放标准。可考虑从两方面进行改进，一是优化相应设计条件，二是增加化学除磷工艺[6]。优化设计参数时主要考虑改变回流比来降低TP。这样考虑的原因如下：（1）混合液回流会增加动力消耗和运行成本（2）回流污泥中富含的硝酸盐不利于生物除磷[7]。

3运行参数优化

3.1改变内回流比

内回流又称内循环就是将处理后的硝化池中的硝化液回流至反硝化池，以增强反硝化脱氮效果。

将内回流比r分别设置为为25%，50%，原方案内回流r比为50%。

由表中数据显示可知，内回流比为25%时TP的去除效果更好。

3.2改变外回流比

回流污泥从二沉池回到厌氧池，通过回流污泥维持各段污泥浓度，使之进行生化反应。

将外回流比R分别设置为为50%，75%，100%，原方案外回流比R为75%。

由表中数据显示可知，随着污泥回流比的增大，厌氧区聚磷菌释放磷的量逐渐减少[8]，TP的出水浓度升高。而降低污泥回流比，可延长厌氧区的水利停留时间，同时可增加聚磷菌能有效利用碳源的浓度，促进P的充分释放，从而有利于P的去除率。针对生活污水的水质特点，要想达到很好的P释放量，污泥回流率最好不大于75%。

4建议

综上经过比较分析，通过改变内回流比和外回流比的方式，可以在不增加土建成本以及后续处理成本的基础上，提高污水处理效果。由前文模拟值，现选择内回流比25%和外回流比50%为最优值。

5结论

通过BioWin工艺模拟，可以得到多段式AAO工艺对生活废水的处理效果。COD、BOD、SS、T-N、NH3-N去除率较高，除TP外均可达标排放。针对TP超标的情况，利用biowin优化硝化液回流比和污泥回流比，本次试验得到的最佳回流比为：内回流比25%和外回流比50%，出水TP可控制在0.5mg/L以下。BioWin软件能较准确便捷地模拟污水处理系统实际运行，并可用于研究和优化工艺运行。今后，可将BioWin推广用于科学研究及水厂方案诊断，避免由于预判不足而造成的浪费，也使实际运行更加具有应变性。

参考文献：

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[4]熊雪萍，孙逊，张克峰，等．BioWin3动态模拟在城市污水处理厂中的应用[J]．资源与水工程学报，2010，21（3）：124—126

[5]金舒怡，刘振鸿。基于BioWin的改良A/A/O工艺模拟[J].广州化工，2013，41（11）：187-189.

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