【重庆水处理设备网http://xqccscq.com/】1采用数学模拟技术对市政污水处置厂工艺运行问题进行诊断，同时提出优化运行方案并进行模拟预测；

2通过模拟诊断，发现试验污水处置厂倒置A2/O工艺运行中最主要的问题在于进水中可利用碳源（VFA 缺乏，其次是厌氧区停留时间（HRT太短；

3利用模拟可以确定现有倒置A2/O脱氮除磷工艺系统结合磷回收的最佳测流比为0.16

4通过模拟技术提出相应的优化运行和改造方案，如，曝气池分区重组、外加碳源、总进水逾越初沉池、实施UCT工艺改造等。

1引言

有效的数学模拟技术可以用于工艺方案比拟与工艺设计、问题诊断与运行优化、试验定向与工程放大。数学模拟技术的这些作用目前在国际上越来越广泛地用于工艺研发、工艺设计和工艺运行。早先的一些工作已实现了对北京某大型市政污水处置厂倒置A2/O工艺的数学模拟（静态与动态）而且总结出一套适合我国污水处置厂采用的水质特性化方法。此基础上，针对该污水处置厂倒置A2/O工艺运行中存在问题，采用数学模拟方法首先诊断问题症结，然后提出运行优化措施并通过数学模拟予以验证，重庆实验室纯水设备以期为实践提供参考。

2对运行状况的初步模拟评价

该污水处置厂倒置A2/O工艺属于低负荷运行，对有机物的去除效果较好，但对TNTP去除率还未达到50%为此，利用在静态模拟时校正的工艺模型（TUD均值水量、水质情况下对此工艺做出初步分析评价：倒置A2/O工艺中并未发生反硝化除磷现象；该工艺系统中，聚磷菌（PA O富积生长的适宜温度为10~15℃；曝气池第三廊道中DO最佳控制浓度应为0.5mg/L强化生物除磷最小污泥龄应为8d最佳污泥龄≥12d回流比（R应控制在60％左右；好氧区占曝气池的体积比（fv宜为3/5~2/3SS/SS+XS为0.5~0.7时，出水TP浓度较低；易生物降解有机物（SS中的挥发性脂肪酸（VFA SA 越多对除磷越有利，需使SA ≥25mg/L

3工艺运行问题诊断

3.1进水中VFA 缺乏

对改工艺的静、动态模拟结果均显示，系统中SA 缺乏是制约除磷效果的主要因子。如图1a所示，由缺氧区进入厌氧区的SA 极低，缺乏2mg/L与实测值0~3mg/L相符）与第二点进水（0.3Qin中VFA SA ＝13mg/L混合后，进入厌氧区时的平均实际SA 也仅为5.3mg/L

数学模拟用于污水处置工艺运行诊断与优化

图1试验污水厂和对照污水厂缺氧区出水残余VFA

对进入厌氧区SA 充分（>50mg/L另一座污水处置厂倒置A2/O工艺进行模拟预测，并与实际运行数据对比的结果亦能反证这一推论，如图1b图2所示。该厂出水TP可达0.5mg/LNH4+-N≤5mg/L均能达到一级A排放规范。

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图2对照污水处置厂的模拟结果

3.2厌氧水力停留时间（HRT太短

促进PA O过度吸磷的实质动力与厌氧区水力停留时间（HRT和厌氧环境的厌氧程度（硝酸氮浓度的大小）有关，一定范围内厌氧环境的HRT越长，厌氧水平越充分，PA O吸磷动力越强。其中，厌氧HRT直接影响专性厌氧细菌进行水解发酵反应水平。有研究表明，当HRT=2.5d时厌氧发酵反应器内的VFA 浓度最高。然而，实际除磷工艺的设计厌氧HRT往往低于2.5d甚至在本例试验污水处置厂厌氧区HRT仅为45min显然如此低的厌氧HRT远缺乏以使水解和发酵充沛进行，以至于PA O无法获取足量VFA 用以生物除磷。综上所述，厌氧HRT也是影响脱氮除磷的主要因素之一。但究其根本，症结还在VFA 缺乏上。

4倒置A2/O工艺的运行优化模拟分析

4.1曝气池分区重组方案

针对上述分析所得厌氧HRT太短问题，结合初步分析评价中所得最佳好氧区比例，将系统中原有缺氧、厌氧、好氧区体积比（V1∶V2∶V3＝1∶1∶7调整为V1∶V2∶V3＝1∶2∶6以增大厌氧区体积来延长其HRT从而为间接获取更多VFA 发明工艺条件。

结合初步分析评价中建议的运行参数（SRT=8dDO=0.5mg/LR=60%动态模拟曝气池分区重组后的运行工况。结果如图3所示，优化后出水NH4+-N为10mg/L左右，TP为1mg/L左右，剩余污泥量也明显减少（QS

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图3曝气池分区重组后模拟结果

4.2外加碳源方案

上述方案是间接增加系统中的VFA 而最直接有效的解决方法莫过于向进水中投加碳源（甲醇、乙酸等）根据初步分析评价中所得最佳SS/SS＋XS=0.5~0.7可知，当现有系统进水VFA 浓度（SA 升至25mg/L将有利于脱氮除磷，换算为投加甲醇量为500kg/d此时，VFA 约占进水COD15%而SS/SS＋XS为0.63模拟结果见图4可见，投加碳源后的系统运行效果大为改善，出水NH4+-N可降至5mg/LTP可达1mg/L左右；剩余污泥量也可减少约300m3/d 重庆纯水设备

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图4投加碳源后模拟结果

4.3总进水逾越初沉池改造方案

除上述方案外，使污水处置厂总进水（VFA =25~35mg/L10%总进水COD逾越初沉池，直接分点进入曝气池亦能增加碳源（SS或VFA SA 采用建议的运行参数，模拟试验结果如图5所示。改造后出水水质明显好转，TNNH4+-N与TP都能达标，而且出水COD及TSS仍在系统所能承受的处置范围之内。

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图5总进水逾越初沉池后模拟结果

4.4UCT工艺改造方案

由于设计忽略了反硝化除磷作用，倒置A2/O工艺中生物除磷效果存在天然缺陷。对此，可将其改造为UCT工艺以提升生物除磷效果。模拟试验标明，取消UCT工艺中从好氧区至缺氧区的内回流后，处置效果得到较大改善（图6

数学模拟用于污水处置工艺运行诊断与优化

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图6改造为UCT工艺后模拟结果

r2=0SRT=7dR=50%r1=150%

4.5结合磷回收工艺改造

采用化学除磷辅助生物除磷亦为改进除磷效果有效手段。二者的有机结合能够防止保守化学除磷方式缺陷，如降低初沉污泥可生化性（进水中投加）影响较长SRT细菌数量（曝气池中投加）宏量磷去除效果好而微量效果差（二沉池出水投加）同时，采用厌氧池上清液侧流化学磷回收方式不只能够有效降低进水磷负荷，还能够间接提高系统COD/N与COD/P比值，从而强化生物除磷效果。基于此，改造工艺方案如图7所示。其模拟结果显示，最佳侧流比为0.16此时磷的回收率为25%当侧流比大于此值时将增大磷回收的本钱，而且除磷效果也将受到消极影响。 重庆纯水设备

数学模拟用于污水处置工艺运行诊断与优化

图7倒置A2/O工艺结合磷回收改造工艺方案

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图8结合磷回收工艺模拟预测结果

5结论

通过模拟诊断，发现试验污水处置厂倒置A2/O工艺运行中最主要的问题在于进中可利用碳源（VFA 缺乏，其次是厌氧区停留时间（HRT太短。针对这两大问题，提出了相应的优化运行和改造方案，如，曝气池分区重组、外加碳源、总进水逾越初沉池、实施UCT改造以及结合磷回收的工艺改造方案等，并通过模拟预测了各种改造方案可能呈现的较好运行效果。

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