市政给排水设计中的污水处理关键技术探究

2中昊北方（辽宁）工程技术有限公司，辽宁鞍山

：市政给排水工程作为城市公共基础设施的重要组成部分，承担着对城市生活生产活动产生的污水收集、输送和处理，对城市环境和居民健康起着重要的作用。市政给排水工程是城市发展的必然趋势，市政给排水工程面临着越来越大的挑战。在市政给排水工程中，污水处理是最重要的一环，它的高效与否直接关系到城市的生态环境与人们的身体健康。因此，如何有效地利用污水处理工艺，提高城市给水处理的水平与效能，是目前排水工程所面临的重要问题。随着科技的发展与进步，污水处理技术不断创新与完善，各种高效环保的污水处理工艺不断涌现。这些新工艺对提高污水处理效率有很大的好处。基于此，本文对市政给排水设计中的污水处理关键技术进行探讨。

Keys：市政给排水设计；污水处理；关键技术

引言

自中国改革开放以来，由于劳动力成本相对较低，吸引了许多先进国家来中国投资建厂，工业的发展在中国市场经济中起着举足轻重的作用，但同时也给我们的生活环境带来了很大的影响。近年来，随着人们生活水平的不断提高，生活环境质量不断提高，但水污染问题严重影响着人们的生活环境。因此，污水处理是一项事关国计民生的基础工程。对于城市污水的处理，有关部门要针对不同情况，具体分析，结合当地发展情况，选择合适的污水处理方法，使城市污水得到有效的处理，同时保证城市的健康发展。

1常用的市政给排水设计中污水处理技术

1.1变频水泵控制技术

变频泵控技术作为一种常用的污水处理技术真人百家家乐app，能够合理地利用污水和其他物质，达到很好的分离效果。具体而言，污水进入泵站后，所携带的各种泥沙将直接影响到污水的流速，流速的改变会对污水的处理产生一定的影响。所以，在污水处理阶段，合理地使用变频泵控制技术，能够用它来检测污水的实际流速，控制泵的频率，适应污水的流量，有效地提高能源的使用效率，有效地提高污水处理的效率和质量。

1.2沉淀池技术

沉淀池工艺是一种用于污水处理的预处理方法，采用沉淀池工艺，可大大提高污水沉淀率，降低实际沉淀量。对污水进行预处理。造成这一现象的主要原因在于沉淀池使水的流速减慢，当流速减慢时，污水将难以排出所含的泥沙。但是，在采用沉淀池工艺的这一阶段，仍存在着许多有待解决的问题。如沉淀池工艺设计不够完善，污水和沉积物的分离速率远远达不到要求。利用沉淀池进行处理，不仅费时费力，而且效果也不理想。为妥善处理常规沉淀池的提升问题，许多地方引入了旋流沉淀池工艺，该技术可有效地加速沉淀速率，使沉淀物与污水分离，从而缩短沉淀的时间，最终完成污水的处理。

1.3生物膜处理技术

该技术在实际应用中涉及的步骤比较多，内容比较复杂，但其净化效果非常显著，是一种高质量的物理净化方法。该项工艺在实际使用的过程当中，根据各类工艺的实际特点可分为三大组成部分，即膜分离装置、空气装置、萃取反应装置。利用膜分离装置可以对污水中含有的固体颗粒和其他颗粒进行全面分离，从而防止电性颗粒影响污水处理装置效果的发挥。与其他污水处理技术相比，生物膜处理技术在应用过程中能够更有效地分解水中的活性微生物。

1.4快速水质检测技术

在给排水工程中，在污水处理完成之后，需要采取一定的检测手段，取样检测出污水的各项指标，以判断出水质是否符合要求。处理后的污水在排放到整个生态系统之前，必须达到我国有关工业标准。然而，在实际应用过程中，却出现了很多问题。比如，一项试验耗时较长，试验阶段较多，试验方法较多，试验难度较大。为解决这一难题，人们开始采用多种快速检测方法对污水进行检测，大幅缩短了检测时间，提高了检测质量。

2市政给排水设计中的污水处理关键技术应用措施

2.1强化给排水系统设计

为了更好地处理城市污水，必须加强对城市污水的处理，才能有效地净化城市污水。市政排水系统是城市排水工作的重要组成部分，在城市污水处理中，既要对城市人口分布、行业分布、排水管网等因素进行分析，又要通过一系列的设计，选择适当的污水处理工艺，使其在设计之初就能达到污水处理的主要目的。因此，在进行城市排水系统设计时，必须站在城市发展的立场上来考虑，与城市建设的核心目标相结合，科学地规划并配置污水管网，尽可能地减少管网交叉，避免因排泄不畅而导致的淤积，从而有效地提升污水处理的效率与质量。

2.2污水处理设施的科学应用

由于污水的成分特征十分复杂，所以在污水的处理过程中，有许多不同的处理设备可供选择。化学反应设施是将污水中的物质与相应的化学成分发生反应，是一种高效、简单的污水处理方法，但是其适用范围有限，且费用高昂。物理处理设施具有更广泛的用途和更简单的操作，并能有效地处理大量的污水。为进一步提高污水的处理效果，需要加入多组分处理技术。生物处理设施是一种很专业的生态处理方式，要求对污水中的有机物、氮、磷等污染物进行有效的处理。许多受污染的材料也能通过特殊的微生物得到净化。在目前的污水处理设施开发过程中，仍然存在着许多不足，为了提升污水的处理效果，通常需要使用复合型设备。另外，应适时进行设备的升级，并针对不同的污水处理需求，选用合适的工艺。

2.3建设水资源回收系统

要强化市政排水工程的污水处理环节，就必须深入分析污水净化问题，思考如何回收并再利用水资源，构建健全的水资源循环利用体系，重视资源的回收与二次利用。在水资源循环利用系统的设计中，重点是要确保水资源的稳定运行，构建出一个闭环系统，在生活污水和自然水使用后的处理系统，这也是进行二次回收的关键环节，对提高水资源的利用率有很大帮助。在建设循环系统的过程中，对城市的环境卫生、绿化和灌溉都进行了有效的再利用。该系统的工作原理是：对路面雨水进行收集，并纳入下水道，对水源进行适当处理，达到绿化洁净的目的。经过净化处理的水流入蓄水池，可用于绿化、汽车清洗、灭火、人工池塘及其他绿化工程，合理应用污水处理工艺，可使再生水得到充分利用。

2.4应用BIM技术

在排水系统中应用先进材料，可以显著地提高排水的质量和水平。排水工程施工过程中需要使用的材料有混凝土、管类材料等，由于许多项目对材料有不同的要求，所以要根据材料的特性来确定材料的规格、类型等。如果采用传统的管理方式，则存在着资源浪费的风险。因此，可采用BIM技术对材料进行适当的管理，并在信息化平台上进行详细的记录。在此基础上，应用BIM技术，对三维模型进行模拟计算，并分析在实际工程中所需要的材料。根据实际需求，做好材料采购工作，减少材料的选择，保证成本的合理科学配置。

3结语

综上所述，为了更好地解决城市环境问题，促进城市环境的有效发展，需要市政工程有条不紊地进行市政污水管网的建设，通过一定的方式方法，有效地处理城市排放的污水，这样既能保证环境保护工程建设的质量，又能促进城市的发展。市政给排水工程，相关人员应不断提高污水处理工艺，认真做好工程设计工作。根据城市发展规划及相关专业知识，建立完善的污水处理系统，引进先进的污水处理技术。在给排水工程建设的衔接上，要把基本规划和城市发展特点结合起来，做好污水处理工作，以确保城市的正常运转。

：

[1]邱宏俊,李瑞成,孟庆杰.市政给排水工程污水处理的技术与发展[J].砖瓦世界,2020(18).

[2]黄轲,宋丽,范培震.关于市政给排水污水处理技术及发展策略探讨[J].中国房地产业,2018(19).

-全文完-

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模拟城市污水处理厂 污水处理A%2fO工艺优化控制的模拟的研究

学位论文作者签名：为∥｛；；；垒生

扣蛑３月７日

第一章绪论

１．１研究背景

随着我国社会、经济的快速发展，对环境的要求越来越高，城市污水处理厂

的运营也就面临多方面的问题和挑战：

（１）出水水质要求渐趋严格ｆｊＪ

污水处理厂出水中的氮、磷等营养物质，易造成受纳水体的富营养化，带来

环境问题，各国对其排放有严格的法律规定。在法规日趋严格的今天，已建处理

厂往往难以达标排放，改造的压力很大。

（２）进水波动大，运行不稳定【２１

污水处理厂进水的水量和水质在不停地波动，其幅度大，峰值系数达到６，

有的甚至达到ｌＯ。因而，一般的控制条件下，出水的水质波动也很大，很容易

发生超标排放现象。

（３）经济激励

降低投资和运行成本是污水处理厂设计和管理的重要目标之一，这包括减少

能量的消耗、减少污泥的产量从而减少处理费用等”】。

（４）提高处理能力，缓解投资压力

在我国现在的发展阶段，随着城市规模和人口的增长，污水处理规模也随之

增加。对城市建设资金紧张的城市，改造、挖潜现有处理厂往往是首要选择，通

过少量投资对处理厂进行适当改造，提高其处理能力，进而缓解新建污水处理厂

的投资压力。

针对上述问题，解决的途径集中在新工艺的开发和现有工艺的控制研究两个

方面”１。近几十年来，城市化、微生物学科的发展等因素促进了更复杂、高效的

处理工艺的研究，信息技术、计算机科学、控制技术以及感应器技术的发展都影

响了污水处理厂的运行和设计。

目前污水处理厂常用的控制方式有溶解氧定值控制、回流比例控制等【２１，这

些控制的共同特点就是只能间接地控制出水水质，不能根据进出水和工艺状态的

变化进行实时控制，因此也就难以解决上面提出的问题。

工艺的优化控制是解决上述问题的一个有效手段［４】ｏ它直接以控制出水水质

由请同ｊ年大学工学硕士学位论文

第一章绪论

为目标，把控制与进出水及工艺状态的变化联系起来，适应了处理工艺动态和时

变的特性。其目的就是在满足出水水质的前提下，通过控制，尽量减少出水的波

动或使运行成本最低。

本课题“Ａ／Ｏ工艺优化控制的模拟研究”就是从优化控制角度出发，期望能

够提高污水处理厂的运行效率、减少运行费用，使污水处理厂的运行和设计适应

社会及环境的发展。

１．２相关领域研究现状

随着在线实时水质分析仪的发展，使氮、溶解氧、ＢＯＤ、ＣＯＤ等水质参数

的在线测量，变得方便和经济：沉淀池模型的发展，使沉淀池不再简单地视作理

想固液分离点；活性污泥模型的发展，从国际水协的ＡＳＭｌ、ＡＳＭ２、ＡＳＭ２Ｄ

到最新的ＡＳＭ３号模型，对活性污泥工艺的机理有了更恰当的描述，这些模型

的应用使工艺过程的模拟更趋合理；各种工业控制理论的应用和发展，为污水处

理工艺的优化控制研究提供了必要条件。

１．２．１活性污泥数学模型研究进展（５】【６ｌ

由于污水组分和活性污泥法过程的复杂性，必须开展活性污泥模型的研究，

从而更深刻地认识所研究的现象和规律。模型有助于模拟活性污泥系统的动态变

化和对各项水质指标的影响，可以指导实际的生产运行；将模型和控制理论及方

法结合起来，可按处理水质的要求，达到优化运行的目的。

早在１９８２年，国际水污染控制协会就成立了活性污泥法设计和操作数学模

型攻关研究课题组。该小组于１９８７年推出的活性污泥１号模型（ＡｓＭｌ）引起

了强烈反啊。ＡＳＭｌ将进水中的有机物按存在形态分为溶解性和非溶解性两部

分，按降解的难易程度分为易生物降解、慢速生物降解及惰性三部分。ＡＳＭｌ认

为溶解性有机物通过捕集等途径结合到絮体中得以去除，这一纯物理过程是瞬间

完成的；而非溶解性有机物通过水解成易降解的溶解性有机物被去除。微生物通

过衰减过程分解成易生物降解部分和缓慢生物降解部分，经历同样的水解过程。

ＡＳＭｔ的处理工艺有碳氧化、硝化和反硝化，包含１３种生物成分及８个生

物过程，以矩阵形式给出了每种生物过程的速率表达式，并给出了化学计量系数

及动力学参数的测定方法及参考值。使得对于各个生物过程的物质变化一目了

然，该模型已成功的运用于污水生物处理的设计及运行的仿真模拟。

２

巾请同井天肇工学硕士学位论文

针对ＡＳＭＩ中缺少生物除磷这一缺点，ＩＡＷＱ课题组于１９９５年推出了活性

污泥２号模型（ＡＳＭ２），它在原有的基础上增加了生物除磷及生物化学同时除

磷两个处理工艺，ＡＳＭ２划分了１９种组分及１９种生物过程，主要适用于一般城

市污水，ＡＳＭ２虽然比ＡＳＭｔ更为复杂庞大，但其应用后的成果还是值得关注的。

ＡＳＭ２已经成为目前活性污泥模型研究的主流。

１９９９年初，ＩＡＷＱ课题组又推出了活性污泥３号模型（ＡＳＭ３），该模型主

要针对ＡＳＭｌ运行几年来总结的一些缺点而提出的。并对ＡＳＭｌ做出了更为合

理的修改真人百家家乐app，可以预测活性污泥系统的耗氧、污泥产量和硝化与反硝化。ＡＳＭ３针

对ＡＳＭｌ中许多组分不易测量和参数的估测困难等等，对ＡＳＭｌ迸行了简化。

除了ＡＳＭｌ中的内容外，ＡＳＭ３增加了有机物的储藏这一工艺过程，将ＡＳＭｌ

中微生物的死亡分解衰减过程由内源呼吸取代。ＡＳＭ３还提供了一个参考形式，

通过它不需再调整即可由计算机代码执行，并提供了典型的一级出水组成和动力

学与化学计算参数。

由此可见，活性污泥数学模型的发展是逐渐趋于结构化、真实化、简明化和

系统化的，特别是目前ＩＡＷＱ活性污泥模型研究课题组提出的一系列模型更是

代表着模型研究领域内的重大进展。

１．２．２二沉池模型研究进展

二沉池模型的发展经历了三个阶段：早期将二沉池视作理想固液分离点、简

单的二沉池经验模型和较为复杂的基于固体通量理论的二沉池动态模型。

１、经验模型

经验模型即用统计学的方法以选择的工艺参数（变量）对实测的出水悬浮固

体浓度数据进行拟合，从而得出的模型。

Ｂｕｓｂｙ和Ａｎｄｒｅｗｓ［７１（１９７５）、ＲｅｘＣｈａｉｎｂｅｉ（３１（１９７２）、Ｃｈａｐｍａｎ［９１（１９８４）根据

污水处理厂二沉池的观测数据或中试数据提出了各自的二沉池经验模型。

这些经验模型将出水悬浮固体浓度表示成迸水污泥浓度、二沉池表面积负荷

率 ｎ－沉池构造参数的函数。如果以所研究的特定系统的实测数据估计模型中的

待定系数，可以在一定程度上对出水悬浮固体进行预测。但由于包含的影响因子

并不全面，这些公式均不可能完全解释出水悬浮固体发生的变化。

申请同沣－匕学工学硕士学位论文

第一章绪论

２、动态模型

动态模型一般都是基于固体通量理论而建立起来的，能够有效地模拟二沉池

池内的污泥浓度及出水的ＭＬＳＳ。

０ｓｌｓＳＯＮ［１０１等人（１９８５）运用系统辨识的方法对二沉池出水悬浮固体的瞬变

特性进行了研究并建立了动态模型，为了使得模型能够反映污泥沉降性能的时变

特性，必须进行在线递推辨识，不断地更新模型的参数。

Ｉ．Ｔａｋａｃｓ［“】（１９９１）等基于固体通量理论和一维沉淀池各层的物料平衡，提出

了澄清一浓缩过程动力学模型。此模型能有效地模拟污泥浓度在沉淀池不同深度

的值、出水中的悬浮固体浓度和底流污泥浓度。

Ｒｅｎｅ

Ｄｕｐｏｎｔ［他１等人（１９９２）建立了一个简单的二沉池模型，并将此模型结

合国际水质协会的ＡＳＭ系列来模拟城市污水处理厂的运行工况。这个简单的二

沉池模型是基于固体通量理论和区域沉淀理论，并将二沉池假定为一个圆柱体。

此模型能预测出水中的颗粒性组分。

Ｌ．Ｈａｒｔｅ［１３１等人（１９９２）发展了二沉池沉淀一浓缩过程模型并将其加入到生

物反应模块之中。发现与没有二沉池模块的纯生物反应模型相比，加入二沉池模

型后曝气池中的ＭＬＳＳ和出水水质更接近于实测情况。尤其在暴雨期间，模拟结

果更接近现实情况。

Ｕｌｆ．Ｊｅｐｐｓｓｏｎ［１４】１１５】（１９９６）等人利用数值模拟方法提出了有别于传统层次模型

的二沉池新模型。该模型中的非线性偏微分方程的表述中加入了数解论；并认为

传统模型ａ ｇ－沉池分为１０层过于简单，尝试分为３０层、５０层，并进行了模拟

和比较，得到了很好的模拟效果。而且，为了将此新模型结合入ＡＳＭ系列之中，

但由于二沉池模型的组分表述和ＡＳＭ中的组分表述不同，从而提出了组分相互

转化系数。

ｒ

１．２．３污水处理厂工艺控制研究进展

‘目前污水处理厂工艺控制集中在三个方面：有机物去除的控制、氮去除的控

制和磷去除的控制。在生物反应器中如果要求对氮和磷的去除，这两者之间往往

不能同时满足设计要求，如在Ａ２／Ｏ脱氮除磷工艺中氮、磷的去除是相互制约的。

当前污水处理厂中常用的控制方式有：

・ 人工控制。控制信号的改变由操作人员发出，如溶解氧的定值控制。

４

由请同济文学３－学硕士学位论丈

第一章绪论

比例盼馈控制。如根据进水流量的变化相应地改变药剂的投加量。

・ 时间控制。根据经验在白天和夜间分别采取不同的控制参数。

这些控制策略既没有利用出水水质的反馈信息，电没能将进水水质的动态变

化同控制结合起来，所以它们往往不能将出水水质很好地控制在期望值附近。

目前，优化控制的研究大多集中在前置反硝化脱氮工艺（Ａ／Ｏ工艺），因为

它是使用最多的污水处理工艺。

按控制变量分，有溶解氧（ＤＯ）控制、外加碳源控制、硝化区体积控制、

内回流控制、污泥控制等；按控制算法分，有反馈控制、前馈控制、自适应控制、

多变量控制、模糊控制等。表ｌ一１总结了Ａ／Ｏ脱氮工艺控制的研究现状

ｍⅢ７】【１８】ｆ１９】［２０ｊ［２１｝．

表１－１ Ａ／Ｏ脱氮工艺控制研究现状

控制变量 被控变量 控制回路 控制器（算法） 应用状况

溶解氧 ＮＨ，一Ｎ

ＦＦＦＢ．ＣＣ

ＰＩ（Ｄ）’ＦＬＣ，

Ｓ，Ｐ，Ｆ

有机物

内回流 ＮＯ：’—Ｎ

ＦＫＣＣ ＰＩ（Ｄ）， Ｓ，Ｐ Ｆ

外加碳源

ＮＯｒ—Ｎ ＦＦ（＋ＦＢ），ＦＢ，ＣＣ ＰＩｆＤ），ＡＣ，ＦＬＣ，ＭＰ Ｓ，Ｐ Ｆ

体积比 ＮＨｄｉ—Ｎ，

ＦＦ（＋ＦＢ）

ＭＰ Ｓ

ＮＯ，－—Ｎ

污泥龄 ＮＨ。＋一Ｎ

ＦＢ ＰＩ（Ｄｌ

Ｓ，ｅ Ｆ

注：ＦＢ一反馈，ＦＦ一前馈，ｃｃ一串级控制（设定值控制）：ＰＩＤ一比例积分微分控制嚣，ＦＬＣ

一模糊挎制器．ＡＣ一自适应控制器，ＭＰ＿模型预测控制器：ｓ一模拟，Ｐ——小试．Ｆ一工程应用ｅ

１．３研究内容和论文框架

１．３．１研究内容

研究Ａ／Ｏ工艺的优化控制手段，采用“前馈＋反馈”、设定值控制等控制算

法，通过对外加碳源、内回流、溶解氧等控制变量的控制，构建出一个优化控制

策略，通过模拟分析为污水处理厂的控制设计和运行改进提供帮助。

用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ仿真模拟软件建立一个控制模拟平台，作为优化控制模

拟的基础，同时对Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境中模拟系统的仿真算法、仿真参数的选择进行

了比较研究。

申：野叼，ｉ走学２ｒ＿荦颤士学位论文

１．３．２论文框架

本论文主要由５章构成：

第一章绪论。包括课题的研究背景、研究现状以及论文的内容和框架。

第二章Ａ／Ｏ工艺控制模拟平台。这是本论文的基础和主要内容之一，平台

包括工艺框架、工艺模型、迸水数据和评价标准等内容。

第三章Ａ／Ｏ工艺控制系统选择。通过系统的耦合性分析，说明了多回路控

制系统（多个ＳＩＳＯ）应用于Ａ］Ｏ工艺这样的多输入多输出系统（ＭＩＭＯ）的合

理性。

第四章ＡＪＯ工艺多回路优化控制系统。论述和推导溶解氧、外加碳源、内

循环流量的控制算法。

第五章Ａ／Ｏ工艺优化控制系统模拟。利用Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ模拟软件设计出

控制模拟平台和多回路控制的模拟系统，描述了各个模块的具体实现方法和模拟

参数的设定等。最后对模拟结果进行了比较和总结。

第六章总结和展望。对课题进行总结，并展望该研究的发展趋势。

中请同；年艽学３－学硕士学位论文 第二章Ａ／Ｏ工艺的控制模拟平台

第二章Ａ／Ｏ工艺控制模拟平台

ｉ９９８年，欧洲ＣＯＳＴ６２４研究计划提出了一个Ａ／Ｏ工艺的控制模拟平台

Ｂａｎｃｈｍａｒｋ（ＢＳＭ），该平台中包括了工艺框架、工艺模型、评价标准等。目前国外

大多以Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ为平台进行Ａ／Ｏ工艺控制的模拟研究‘２１ｆ９１。

因为其结构和内容较成熟，应用较多，本课题也将以Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ为模拟平台。

２．１

ＣｏＳＴ计划概述

ＣＯＳＴ（Ｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎ

ｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｎｄＴｅｃｈｎｉｃａｌ

Ｒｅｓｅａｒｃｈ，欧洲科技领

域研究合作）计划是在１９７１年的部长级会议上设立的全欧洲支持计划，它鼓励和促

进了欧洲在各个科技领域的科技合作，目前有包括３４个欧盟成员国在内的４４个国

家参与了这个计划，中国也是参与国之～。

许多环境问题作为是全球性的课题，国家间合作及国际合作是必要的。ＣＯＳＴ

计划中也包括了环境领域的许多课题，约占课题数量的５％。ＣＯＳＴ６２４计划便是其

中之一。

ＣＯＳＴ６２４的前身是ｃＯｓＴ６８２一一综合废水管理研究（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ

Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ

Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，１９９２—１９９８），该计划研究废水生物处理工艺，并以工艺动力学模型为

基础进行工艺设计和运行优化。前期研究的重点在活性污泥工艺，后来将研究范围

拓展到处理工艺与污水管网和排放水体的系统集成上。

在ＣＯＳＴ６８２计划的最后几年，欧洲国家更加关注城市水问题与社会可持续发

展之间的关系。要求废水管理部门和研究机构用更加全面和系统的观念看待城市水

问题，不能仅仅停留在废水处理工艺的局部优化阶段。

ＣＯＳＴ６８２计划最终认为有必要继续一个新的ＣＯＳＴ计划，加强对废水的生物

处理过程的研究和应用，发展更全面综合的废水系统的控制、管理策略。这便是

ＣＯＳＴ６２４计划一一废水系统的优化管理（ＯｐｔｉｍａｌＭａｎａｇｅｍｅｎｔ

ｏｆＷａｓｔｅｗａｔｅｒ

Ｓｙｓｔｅｍｓ）。该计划１９９８年立项，将于２００４年结束。

２．２工艺框架

Ｂｅｎｃｔｍａａｒｋ中的废水处理工艺流程采用前置反硝化脱氮工艺（Ａ／Ｏ工艺），由缺

氧池、好氧池和沉淀池构成，流程见图２—１。

Ａ／Ｏ脱氮工艺包括硝化区和反硝化区，反硝化区布置在硝化区的前面。硝化区

由请问济犬擘工学硕士学位论文

第二章—√Ｏ工艺的控制模拟平台

巾，氨氮在硝化菌好氧作用下转化为硝酸赫；反硝化区中，硝酸盐在反硝化菌的作

用下转化为氮气排放掉：硝化区中生成的硝酸赫通过内循环回流到反硝化区，为反

硝化过程提供硝酸盐。

图２・ １模拟控制平（Ｂｅｎｃｈｍａｒｋ）的工艺框图

图２．１中：Ｑｏ——进水流量（ｍ３／ｄ）；Ｑ。——内污泥回流流量（ｍ３／ｄ）；

Ｑ，——污泥回流流量（ｍ３／ｄ）；Ｑｗ一剩余污泥排放流量（ｍ３／ｄ）；

Ｑ。——沉淀池出水流量（ｍ３／ｄ）。

工艺的设计参数：

１）５个完全混合反应池，即图２．１中池１～池５的：２个缺氧池（池１、池２），

３个好氧池（池３－池５）：一个沉淀池。

２）混合反应池的总体积为６０００ｍ３，缺氧池单池体积为１０００ｍ３，好氧池单池

体积为１３３３ｍ３：沉淀池的体积为６０００ｍ３。

好氡池中的溶解氧通过氧的传递系数Ｋｌ。进行控制。池３、４中保持氧的传递系

数蝎。为１０ｈ～；池５中的溶解氧（ＤＯ）通过控制Ｋ…保持在２ｍｇＯＪＬ（饱和溶解

氧为８９０２，ｒｎｊ）。

３）静态设计参数：进水流量１８４４６ｍ３／ｄ，ＣＯＤ平均值为３００ｍｇ／Ｌ～，水力停留

时间为１４．４ｈ。

。

４）运行参数：内回流流量５５３３８

ｍ３／ｄ，污泥回流流量１

８４４６ｍ３／ｄ，污泥排放流

量３８５ｍ３／ｄ。

．

２．３工艺模型

２．３．１生物反应模型‘５Ｊ

采用国际水协于１９８８年提出的活性污泥一号模型（ＡＳＭｌ），该模型广泛应用

于脱氮工艺的模拟。ＡＳＭＩ主要包括了碳氧化、硝化和反硝化三个作用。包含１３

第二章Ａ／Ｏ工艺的控制模拟平台

种污水组分和８个生物反应过程，并用矩阵的形式描述，具体参见文献［５］。污水

组分的划分见表２一Ｉ，模型参数的典型取值见表２－２，生物反应过程速率的数学表达

式见式２

ｌ～式２．８，１３个组分的转换速率‘＝∑％乃见式２．９～式２．２１。

』

表２一ｌ：ＡＳＭＩ中的污水组分的划分

序号 组分 名称 单位

１ Ｓ】 可溶性惰性有机质

ｇ（ＣＯＤ）／ｍ’

Ｓｓ

易生物降解有机质

ｇ（ＣＯＤ）／ｍ’

３

Ｘ【 颗粒性惰性有机质

ｇ（ＣＯＤ）／ｍ’

４

Ｘｓ 慢速可生物降解有机餍

ｇ（ＣＯＤ）／ｍ３

－

）

Ｘｐ 生物衰减的颗粒性产物

ｇ（ＣＯＤ）／ｍ５

６

ＸＢＨ 异养菌量

ｇ（ＣＯＤ）／ｍ３

７

ＸＢＡ 自养菌量

ｇ（ＣＯＤ）ｌｍ３

『８

Ｓｏ

溶解氧

ｇ（０２）／ｍ１

９

Ｓｎｏ 硝酸盐（含亚硝酸盐）

ｇ（Ｎ）／ｍ３

１０

Ｓｔｕｎ 氨氮

ｇ（Ｎ）／ｍ。

｝ １１

Ｓｍ 溶解性可生物降解有机氮

ｇ（Ｎ）／ｍ’

１２ ＸＮＤ 颗粒性可是无降解有机氯

ｇ（Ｎ）／ｍ３

Ｉ

３ ＳＡＬＫ 碱度 ｍｏｉ（ＨＣ０３）／ｍ’

表２－２生活污水在中性ｐｉｔ和２０＂Ｃ时参数的典型数值

化学计晕学参数

名称 默认值 单位

ＹＨ

异养菌生眭速率系数

０．５７

ｇＣＯＤ／ｇＣＯＤ

ｆＰ 颗粒性衰减产物的比例

Ｏ．１０

ｇＣＯＤ／ｇＣＯＯ

ＪＸＢ

Ｎ在生物量ＣＯＤ中的比例

Ｏ．０７

ｇＮ／ｇＣＯＤ

ＩＸｐ Ｎ在生物量产物ＣＯＤ中的比例

０．０６

ｇＮ／ｇＣＯＤ

ＹＡ 自养菌生长速率系数

０．２４

ｇＣＯＤ／ｇＣＯＤ

反应动力学参数

名称 取值 单位

“Ｈ 最大生眭速率常数

４．０ ｄ’‘

Ｋｓ ｘｓ的饱和速率常数

２０．Ｏ

ｇｃｏｍ／ｇＣＯＤ

ＫｏＨ 氧的饱和系数

０．２５

ｇＣＯＤ／ｍ。

ｂＨ ｘＨ‘死亡分解的速率常数

Ｏ．５０ ｄ。１

ｎ

ｇ

缺氧的速率降低系数

Ｏ。８０ 量纲为１

ＫＮｏ 硝酸盐的饱和系数

０．５０

ｇＮ／ｍ３

ｋｈ 水解速率常数

１．５０ ｄ１１

Ｋｘ

基质水解饱和常数

Ｏ．０２

ｇＣＯＤ／ｇＣＯＤ

ｎ

ｈ

缺氧水解的速率降低系数

Ｏｆ３５ 量纲为１

ｋａ 氨化速率常数

０．０８

ｒｆｌ。（ｃｏｏ）／（ｇ＊ｄ）

｝ｈ

最大生眭速率常数

０．８７９ ｄ。１

ＫＮＩ｛ 氨氮的饱和系数

０．７４ｌ

ｇＮ／ｎ１３

Ｋｏ“

氧的饱和系数

０．５０

ｇＣＯＤ／ｍ３

ｂＡ ＸＡ死亡分解的速率常数

０．１３２ ｄ’１

９

！堕塑堡苎兰：兰兰堡主兰竺堡墨

茎三兰型竺三茎竺丝型堡丝±童

８个生彻及Ｉ匝趣千呈速翠的数学表达式为：

１

异养菌的好氧生长

＂蜥［熹］（去卜

Ｂ・ ，

２．异养菌的缺氧生长

驴∥Ｈ［ｉＫ妻％ｋ＿＿鲁％］（－－Ｋ尊瓮卜。

∽：，

３．自养菌的好氧生长

…。（矗］［丽ｓｏ一

∽，，

４异养菌的衰减

既＝ｂＨｘ

Ｂ。Ｍ （２．４）

５．自养菌的衰减

岛＝钆ＸＢｄ （２．５）

６．可溶性有机氮的氨化

ｐ６＝ｋ。ＳＮＤ爿Ｂ。Ｈ ｔ２．６）

７ 网捕性有机物的水解

础抵［（去Ｍ热］［熹肛朋，，

８．

网捕性有机氮的水解

僦‰［［矗Ｍ热］［丧肛…，

１３个组分的转换速率‘＝∑％Ｂ

Ｊ

１． Ｓ１：ｒ≈０

２

ｓｓ％＝一ｉ１岛一专ｎ＋岛

０

（２．９）

（２．１０）

由请同开女辛工学硕士学位论丈

第二章＾，ｏ工艺６々控制模机平台

３．Ｘ１：一＝０

４

ｘｓ：ｒ４＝（１一再）风＋（１一再）岛一Ｐ７

５

ＸＢＨ：ｒｓ＝届＋／９２一Ｄ４

６

ＸＢＡ：ｒ６＝Ｐ３一见

１ｉ

ＸＰ：ｒ７＝｛ＰＰ４｝｛ＰＰ５

ｓ．ｓｏ珞：一学岛一等当岛

８・ ８０％一彳卯１岛

，．ｓ

ｗｏ．弓—孬１－瓦ＹＨ岛＋百１岛

二．ｏＵ』ｕ 』』

・ 。．ｓｍ：‘。＝一ｉｘＢ Ｏｉ－如岛一（ｋ＋专）岛＋风

１１．ＳｈｒＤ：‘ｌ＝一成＋Ｐ８

１２

ｘＮＤ：‘２＝（Ｉ’ＸＢ一办ｉｘｅ）风＋（ｋ一再ｌ’Ｘｐ）岛一风

ｒ２１１１

ｆ２．１２）

（２．１３）

（２．１４）

（２１５）

（２．１６）

（２．１７）

（２１８）

（２．１９）

（２２０）

一，＝一鲁日＋ｃ酉笔‰一卺，岛一ｃ卺＋击，岛＋击风

ｃｚ埘，

２．３．２沉淀池模型‘２２ｌ

沉淀池模型采用１０层模型，见图２－２，第六层为进水层。

图２－２ 沉淀池１０层模型框图

注：Ｑ。一沉淀池的进水流量，Ｑｒ一污泥回流流量，Ｑｗ－污泥排放流量・ Ｑｃ一沉淀池的出水流量。

申请司浯大学３－学硕士学住论文

沉淀池模型的核心是重力沉降的固体通量公式：

，。＝Ｏｓ（ｘ）ｘ

（２２２）

噱（ｘ）＝ｍａｘＩＯ，ｍｉｎ｛ｕ：，ｕ。（ｅ一％‘。一。㈨＾’一ｅ一々‘…一。∞。）｝］

Ｘ。ｎ＝｝ｎｓＸｉ

式中：Ｊ；——固体通量（ｇ／（ｍ２ｈ））：

Ｖｓ（ｘ）——沉降速率函数；

ｘ＿沉淀池中的悬浮固体浓度（ｇ／ｍ３）；

ｘｆ＿一进入沉淀池的悬浮固体浓度（ｇ／ｍ３）；

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