基于机理模型的永川污水处理厂运行诊断与碳源优化

对重庆永川污水处理厂为期1.5年的历史数据和补充实验数据进行采集与分析,确定了其进水水质特征、运行方式、生化反应状态,对其全年平均状态及历时波动状态均完成了以机理模型为核心的数字化模拟仿真,确定了该污水处理厂现有运行状态中存在的问题与风险。通过运行参数的调整,可有效规避二沉池过负荷、系统污泥分布不均等风险;以合理的污泥龄运行,利用污水处理厂的进水水质特征,在出水水质稳定达标的前提下,减少外加碳源与药剂的投加。在平均状态、极端条件、历时波动等情景下进行了碳源投加的定量评估,动态进水状态下定量评估结果显示:一期甲醇年平均投加量可减少为原投加量的80%,二期可减少为原投加量的60%。     

活性污泥过程反应池与二沉池耦合模型与模拟

将二沉池一维通量模型与反应池活性污泥2号模型(ASM2)耦合,建立了活性污泥过程模型.模型应用于重庆某污水处理厂,结果表明,该模型可以较好地对出水中COD、SS、TN及TP进行模拟.针对该污水处理厂现行运行条件,分析了影响活性污泥系统的因素,提出优化运行参数,将二沉池污泥回流比由原来的0.75减至0.20～0.25,剩余污泥排放量从原来的591m³/d至204～249m³/d;将反应池污泥浓度由原来的1.2g/L增加至2.8g/L,可提高系统抗负荷冲击和抗低温的能力,改善系统出水水质.     

“水蚯蚓-微生物共生系统”细观机理模型(T-FCASM)建立及校验

基于浙江省诸暨市菲达宏宇污水处理厂新型氧化沟工艺的现场长期观察和试验研究,提出“水蚯蚓-微生物共生系统”的新技术原理,获得了“水蚯蚓-微生物共生系统”中污染物输入量与输出量随时间的动态变化规律,并建立了水蚯蚓作用的传递函数,从而实现水蚯蚓在污水处理和污泥降解过程中对污染物去除作用的模拟.以全耦合活性污泥模型（FCASM3）为基础平台,结合水蚯蚓作用的传递函数,最终建立了污水厂“水蚯蚓-微生物共生系统”细观机理模型（T-FCASM）.利用对该污水处理厂常规水质指标测定和进水模型组分分析等试验结果,完成了对“水蚯蚓-微生物共生系统”细观机理模型（T-FCASM）的校验工作.动态模拟结果表明：T-FCASM实现了对回流污泥浓度的准确模拟;同时该模型能够对污水处理厂生物去除有机物及脱氮过程进行较准确的模拟,而对生物除磷过程的模拟,由于该污水处理厂低磷进水的原因,与实测值存在一定的偏差.     

盐城经济技术开发区污水处理厂提标改造工程设计研究

介绍了盐城经济技术开发区污水厂提标改造工程技术路线及方案.针对污水厂进水中工业废水含量较多的特点,增设水解酸化工艺段,将现状CAST池改造为AAO生物反应池,新建二沉池及混凝沉淀设施,使出水水质稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)中的一级A排放标准.同时增设污泥深度脱水设施,采用化学调理+板框压滤工艺.实际运行表明,经改造后的污水处理厂对各项污染物均取得了较好的去除效果,脱水后污泥的含水率可稳定控制在60%以下.     

Automatic control strategy for step feed anoxic/aerobic biological nitrogen removal process

Control of sludge age and mixed liquid suspended solids concentration in the activated sludge process is critical for ensuring effective wastewater treatment. A nonlinear dynamic model for a step-feed activated sludge process was developed in this study. The system is based on the control of the sludge age and mixed liquor suspended solids in the aerator of last stage by adjusting the sludge recycle and wastage flow rates respectively. The simulation results showed that the sludge age remained nearly constant at a value of 16 d in the variation of the influent characteristics. The mixed liquor suspended solids in the aerator of last stage were also maintained to a desired value of 2500 g/m^3 by adjusting wastage flow rates.     

某大型半地下式污水处理厂工艺设计特点分析

福田污水处理厂设计规模为40万m3/d,为国内首座设计的双层覆盖半地下式结构形式的污水厂,加盖二层顶部规划建设为市政公园,出水水质执行GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,泥饼含水率≤ 50%。对污水厂处理工艺的选择与设计、设计特点及新技术的应用等进行了介绍;针对进水SS高、脱氮任务重、污泥处理要求高的设计难点,污水预处理系统设置了初沉池,污水处理采用多点进水多段强化脱氮改良A2/O工艺,污泥处理采用"机械浓缩+板框深度脱水"工艺。项目建成后运行稳定,效果良好,出水水质优于设计标准。     

全耦合活性污泥模型(FCASM3)在A+A2/O工艺污水处理厂中的数值模拟应用

基于FCASM3建立了杭州市某污水厂A+A~2/O工艺模型.首先测定该污水处理厂的进水水质组分,以及不同阶段污染物浓度的变化和活性污泥中微生物动力学参数;然后,利用该厂2017年上半年的运行数据对模型进行校核.校核结果显示,该模型能够很好地模拟出系统中各物质的转化情况.最后,利用校核完成的工艺模型对该污水厂的主要工艺参数,包括溶解氧、污泥回流比和混合液回流比,进行多因素正交模拟试验.试验结果表明,该污水处理厂的最佳运行工况为:当A+A~2/O系统的好氧池氧传输速率(Oxygen Transfer Coefficient,KLa)、污泥回流比和混合液回流比分别控制在2 h-1、75%及250%时,好氧池TN出水浓度下降1.28 mg·L~(-1),脱氮效率提高了15.91%,同时该厂污水处理能耗降低.     

基于全流程分析的低碳氮比进水污水处理厂运行调控

为使某污水处理厂出水达标排放,对该厂进行了全流程测试,分析其主要污染物沿工艺流程分布特征以及活性污泥特性,评估工艺运行现状,为该污水处理厂优化调控提供基础数据。研究发现,该厂进水ρ（BOD₅）/ρ（TN）仅为2.45,属于典型的低碳氮比进水。此外,通过活性污泥特性测试发现,反硝化潜力为9.0 mg/（g·h）,反硝化菌群相对丰度较高。进水碳源不足及外部碳源投加位点设置不合理是该厂无法实现TN达标排放的主要原因。在采取改变碳源投加位点、减小好氧池末端曝气量、增加碳源投加量等措施后,出水ρ（TN）由32.0 mg/L降至12.7 mg/L,实现了TN的达标排放;此外,厌氧释磷潜力由1.3 mg/（g·h）提升至2.6 mg/（g·h）,生物除磷能力也有了较大提升。研究提供了一种解决污水处理厂出水水质超标问题的思路,可为含低碳氮比进水的城镇污水处理厂运行调控及稳定达标提供参考。     

芦村污水处理厂进水组分分析

针对面临“十一五”升级改造的无锡芦村污水处理厂,在对厂内生化池进水水质进行了活性污泥2d模型的组分分析。对碳（COD）组分分析发现,易生物降解基质SS和慢速可降解基质墨仅占进水的51％,进水可生化性比较差,厌氧区在生化处理中对碳（COD）的去除起主要作用。二沉池的沉降效果直接决定了占34％的惰性颗粒性有机物X1的去除效果,从而能在很大程度上降低出水COD。提高TN去除率的关键在于如何处理这20％的颗粒态有机氮（XND）。在典型水质期,需要通过添加辅助化学除磷来使TP达标排放。通过分析发现问题,为污水厂升级改造提供必要的技术支持,也为其他污水厂进水组分分析提供计算示范。     

城市污水处理厂进水氨氧化菌对活性污泥系统的季节性影响

为考察进水氨氧化菌（AOB）对活性污泥系统的季节性影响,对未设置初沉池的西安市第二污水处理厂中进水及活性污泥的氨氧化活性及群落结构进行长期调查分析.结果表明,进水及活性污泥的比氨氧化速率（SAUR）分别为0.48~3.02 mg·（g·h）^-1和0.68~2.25 mg·（g·h）^-1,相关性分析结果显示进水SAUR与次月活性污泥SAUR高度相关（r=0.862,P<0.05）,表明进水硝化菌对活性污泥硝化性能有显著影响.根据硝化活性计算的进水AOB对活性污泥的接种强度为0.21~0.92 g·（g·d）^-1,因此,在优化活性污泥模型及污水厂设计时,有必要考虑到进水硝化菌的迁移作用.qPCR结果显示,进水及活性污泥中AOB丰度分别为1.32×10⁸~2.36×10⁹cells·g^-1和1.12×10¹⁰~1.19×10¹⁰ cells·g^-1,而冬季活性污泥中AOB丰度虽有降低,但仍保持在10¹⁰ cells·g^-1,这说明进水硝化菌的迁移能缓解因温度降低而导致的活性污泥硝化菌丰度下降.Illumina MiSeq测序结果表明,进水和活性污泥中具有共同的优势AOB,分为Nitrosomonas sp.Nm58、Nitrosomonas sp.JL21和bacterium CYCU-0253.     

某城市污水A~2/O处理过程中重金属去除率分析

以A2/O法污水处理厂的城市污水实际处理过程中重金属的变化为研究对象,分析了六种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、Hg)在处理过程中的去除率。研究结果表明:A2/O法对城市污水中重金属总的去除率是比较高的,都在78%以上,但在处理过程中受其存在状态、污水pH和本身的沉降、吸附、交换性质的影响,各种金属去除率并不完全相同的,总的去除率的大小顺序是:Zn>Hg>Cu>Cr>Cd>Pb。一级处理由于在同一pH、Eh下,不同的重金属以颗粒态和胶体存在的量不同,由高到低的顺序是:Cr>Cu>Zn>Hg>Pb>Cd。不同的金属离子与其配位基团的配位能力、离子交换能力和吸附能力不同,生化处理去除效果不同。从设计处理能力和重金属监测结果来看:一级处理水的主要控制项目多数达不到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的要求,应加大二级处理和深度处理能力,减轻陆源污染物对海域的污染负荷,提高中水的回用率。     

污水处理厂中微塑料的去除效能与全流程分析——以北京某下沉式三级污水处理厂为例

污水处理厂排放是微塑料进入自然环境的重要途径之一,本研究对北京某下沉式三级污水处理厂八个工艺单元中微塑料的赋存特征和去除效能进行全流程分析.研究表明该厂赋存微塑料主要形态为纤维,主要成分为聚丙烯、聚酯和聚乙烯,尺寸≤500μm的微塑料影响最为显著.该厂对微塑料的整体去除率为91.7%,主要依靠沉淀和截留过滤去除.双层平流沉淀池（二沉池）的去除效能最高,而生化处理单元没有明显去除效果.整体上,微塑料呈现从污水向污泥迁移的趋势.该厂最终出水中微塑料浓度为1.3n/L,成分为聚酯纤维,出水排放没有引起周边受纳水体中微塑料浓度升高,但干扰了下游地表水体中微塑料的成分,深度处理单元是降低受纳水体微塑料污染风险的重要保障.     

污泥动态沉降试验研究

在污泥静态沉降基础上,改进试验装置,对污泥沉降性能进行动态模拟。研究表明沉淀柱中上升流速小于5m/h时,污泥有较好的浓缩效果。试验结果对二沉池设计和污水厂改造有一定的指导作用。     

细胞自动机模拟活性污泥法污水处理过程

从活性污泥法污水处理过程的微观机理出发,建立了污水处理过程的二维细胞自动机模型,并进行仿真实验.结果表明：建立的细胞自动机模型能够实现污水处理过程的动态可视化,复现出了污水中有机物被吸附、降解及微生物生长、繁殖和衰亡的过程;仿真中还讨论了污泥颗粒粒径、有机物分子半径、温度和污泥浓度等因素对模拟结果的影响,因素灵敏度分析...     

平流式二次沉淀池中异重流现象研究

通过对影响异重流形成因素的研究,发现在异重流的形成过程中进水污泥浓度对密度的影响远大于温度对密度的影响,二沉池的进水通常形成下层异重流.利用水力模型进行示踪试验,结果表明在平流式二沉池中存在明显的回流区.异重流对二沉池处理效果的影响有利有弊.     

基于BP神经网络与马尔可夫链的污水处理厂脱氮效果模拟预测

在实际污水处理厂运行过程中,其最终出水水质会受多种因素影响制约,而基于生物反应机理的活性污泥数学模型(ASM)并未将这些生物反应以外的因素考虑在内,由此带来一些不足.对此,本文提出可通过基于数据挖掘技术的黑箱模型对污水厂处理效果进行模拟预测.结合具体实际分析,提出可将BP神经网络与马尔可夫链组合应用于污水处理脱氮效果预测中.首先,通过BP神经网络模型对北京某大型污水处理厂实际进出水数据和工艺参数进行粗略拟合;其次,利用马尔可夫链对拟合结果及误差进行状态划分以进一步提高预测精确度;最后,运用基于BP神经网络与马尔可夫链的组合模型预测分析了该厂的实际出水水质.试验结果表明,BP神经网络适用于污水处理脱氮过程的拟合计算,而通过与马尔可夫链组合,可以提高模拟预测的精度和可靠性.     

倒置A^2／O工艺出水指标预测和评价方法的研究

研究了用一种简单的静态物理模型取代复杂的数学动态模型,实现对实际污水处理效果的实时预测及评价的方法。应用国际水协（IWA）GPS-X模拟软件中的ASM2d模型,建立了不同进水水质和不同运行参数条件下倒置A^2／O工艺出水TSS、COD、TN、NH4^＋-N、TP和溶解性磷酸盐浓度的数据库,结果表明,该数据库可以对倒置A^2／O工艺出水指标进行预测。以预测的出水指标和实际出水指标之间的差值为指标因素,采用专家打分法确定指标权重,通过对指标的分级界定建立因素指标的隶属函数,最后运用模糊综合评判的方法实现了对倒置A^2／O工艺处理效果的评价,建立了倒置A^2／O工艺处理效果的数学模型。     

多级高浓度自浓缩活性污泥法脱氮除磷研究

随着经济的发展和人们环境意识的提高,对N,P的控制越来越受到重视.在此简要介绍了“多级高浓度自浓缩活性污泥法脱氮除磷”新工艺.新工艺可在基本不增加投资、对二沉池基本没有影响的情况下,使传统活性污泥法工艺在BOD,COD保持较高的去除率的同时,具备良好的脱氮、除磷功能,较适合采用传统活性污泥法工艺的污水厂的改造.     

A2O小试系统与实际工艺单元中OPEs去除的比较

污水处理厂出水是环境中OPEs的重要来源,且污水处理厂的生物处理单元可去除部分OPEs.为了更好的研究污水处理厂工况条件,以达到优化去除宏量有机物和微量有机物的目的,良好的小试装置必不可少.本研究在实验室设计并安装了一套A²O小试装置,根据有机磷酸酯的结构特点,在进水中投加了3种代表性的有机磷酸酯.比较了小试装置中与实际工艺单元中这3种有机磷酸酯的去除规律,发现OPEs在A²O小试中的去除规律与实际工艺单元中相似,磷酸三丁氧酯（TBEP）在两种工况下去除效果均较好,总去除率分别为84.6%与83.6%,磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）去除效果均较差.在不同处理单元中,由于厌氧池中主要发生水解作用,TCPP在两种工况下的厌氧池中都可去除,且在A²O小试厌氧池中的去除率（57.7%）优于实际工艺（25.5%）.TBEP的去除主要发生在好氧池中,且A²O小试二沉池可以有效去除TBEP（67.9%）,优于实际工艺的二沉池.两种工况下,好氧池曝气强度较大,引入磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）不易降解,TCPP在好氧池去除效果较差.除此之外,优化了小试装置的OPEs的检测取样量保证检测的准确性.     

城镇污水处理厂活性污泥反硝化速率的影响因素及优化运行研究

反硝化过程是影响污水处理厂出水总氮达标排放的重要环节之一,进水碳源、回流比、溶解氧（DO）和搅拌方式等均为影响活性污泥反硝化性能的重要因素。通过对太湖流域58座污水处理厂提标改造的运行效果进行评估分析,并对水质波动规律、工艺设计及设备设施等方面进行调研及优化分析,研究了不同条件对活性污泥反硝化速率的影响,探讨了污水处理厂在实际生产运行中反硝化脱氮过程主要存在的问题及对策。结果表明:各厂反硝化速率在0~5.18 mg NO₃--N/（g VSS·h）时,平均反硝化速率为1.40 mg NO₃--N/（g VSS·h）,进水碳源浓度较低为各个污水处理厂反硝化速率较低的主要原因。其中外加碳源的种类、投加点位对反硝化脱氮具有较大的影响,在各厂进水中投加易降解碳源并保持较高的搅拌速率后,发现反硝化潜力为1.16~20.80 mg NO₃--N/（g VSS·h）,表明改善进水水质并创造较好的反硝化条件,有利于整体反硝化水平的提升。此外,充分的搅拌条件也可增强污泥的反硝化性能。另外,选择合适的内回流比可以有效强化生物反硝化脱氮性能,但内回流中高DO对反硝化影响较大,降低回流DO可以有效提高NO₃--N去除量。