应用GPS-X软件模拟CAST污水处理厂及优化化学除磷-汪林

第7期汪�林等:应用GPS-X软件模拟CAST污水处理厂及优化化学除磷��根据自动控制实现4个SBR周期性运行(PLC),循环周期为4h,每个循环时间及状态安排如表2所示。表2�CAST生物处理池运行周期Table2�RuncycleofCASTbiologicaltreatmenttank时间(min)SBR1#SBR2#SBR3#SBR4#0~60充水/曝气沉淀排水曝气60~120曝气排水充水/曝气沉淀120~180沉淀充水/曝气曝气排水180~240排水曝气沉淀充水/曝气1.2.2�模拟条件设置要确定模拟过程的初始条件,尤其是对于动态模拟,初始条件的确定更为重要,初始条件与实际情况的符合程度直接影响了模拟结果的准确性。本研究首先以较长时间的实际水质和水量均值作为输入条件,进行长时间的稳态模拟,在达到稳定输出后,以此作为后续动态模拟的初始条件,再以实际水质和水量进行动态模拟。模拟时间为60d(31d均值稳态模拟,29d实际水质动态模拟)。1.2.3�模拟流程根据工艺流程图,同时考虑到模拟的简化,在建立模拟工艺时没有考虑格栅等附属构筑物,同时由于该污水处理工艺采用投加铁盐化学除磷,所以增加了化学除磷模块,如图1所示。图1�工艺流程模拟图Fig�1�SimulationfigureoftheprocessGPS-X对间歇式反应器的实现比较灵活,可以按照用户自身要求设置SBR初始条件以及每阶段运行时间(可设置10种不同运行阶段)、DO浓度、回流时间及回流量、滗水时间、排泥量等,可供选择的活性污泥模型较多。SBR前段的分流器可以按照预先设置的切换时间(充水时间)和分流比向处于进水阶段的SBR进水,通过DO开关函数控制SBR的厌氧或好氧条件。可以实现混合液或污泥回流,而且回流阶段可以作为一个独立阶段,也可以和其他反应阶段同时,这一点与传统SBR模型反应阶段没有回流有所不同。出水方式采用顶部滗水,可以设定排泥量以保证所需的污泥龄。对于化学除磷过程的模拟沿用了ASMs磷协同沉淀过程的化学计量学和动力学。采用的化学药剂有明矾、三价铁盐和二价铁盐,可以根据实际情况选择,投加模式有质量流和污水流量,也可以根据预设的出水磷酸盐浓度来调节药品剂量,以保证出水磷酸盐达标,并节约药品消耗量。首先利用实测的COD组分SS、XS和SA值[5]对ASM2模型中相关参数进行校核。然后分别利用ASM2默认的COD组分值和本课题组实测的COD组分值,并结合校核的参数值对该污水厂进行模拟。具体内容及步骤如下:(1)以实测进水COD组分为初始条件,利用GPS-X的校核功能,对RBCOD和SBCOD好氧降解过程的异养菌最大比生长速率�h、快速易生物降解基质半饱和系数Ks、水解速率常数kh、慢速可降解基质半饱和系数Kx进行校核;(2)模型中的进水COD组分采用ASM2中的默认值,结合(1)中的参数校核结果,对该污水厂污水处理工艺进行模拟;(3)模型中的进水COD组分采用表2中结果,�h、Ks、kh、Kx4个参数均采用(1)中结果,对该污水厂污水处理工艺进行模拟;(4)本研究拟通过GPS-X的控制器功能,将出水TP浓度作为控制变量,根据进水TP浓度和流量变化,实时调节投加的化学药品投加量,进而预测较优的药品投加量,可以有效地减低药品消耗量,稳定出水TP浓度。2�结果与讨论2�1�参数校核结果利用GPS-X软件的参数优化校核功能,建立好氧降解模块,对RBCOD和SBCOD降解过程进行模拟,优化与这2个过程紧密相关的4个参数:�h、Ks、kh和Kx。如图2和图3所示。GPS-X软件利用最大似然优化方法,取一定步长逐渐拟合实测值与模拟值曲线,分别求得出�h、1495环境工程学报第4卷Ks、kh和Kx的最适值:�h=4.36d-1,Ks=1�6gCOD/m3,kh=2�01d-1,Kx=0�01gCOD/m3。在ASM2模型中,�h、Ks、kh和Kx的默认值分别为6�0d-1、20mgCOD/L、3d-1和0�1mgCOD/L,可见2个半饱和系数Ks、Kx与校核值相差较大。因此在模拟实际废水降解过程时,需要进行实时校核,以便获得更准确的模拟结果。2.2�模型模拟结果在获得校核后的参数值以后,分别采用ASM2模型中COD组分的默认值和本课题组所测COD组分值对该污水处理厂污水处理工艺进行模拟,并将结果与污水厂实测出水值进行比较,结果如图4所示。由图4可知,当模型中的计量学与动力学参数一定时,COD组分采用模型默认值模拟所获得的出水COD和NH+4-N高于实测值,且偏差较大,最大误差达114%,最小误差为0�36%,平均误差均达20%左右。而采用实测进水COD组分模拟所获得的出图4�出水模拟值与实测值比较Fig.4�Comparisonbetweensimulatedvaluesan