数学模拟技术在污水处理工艺设计_优化_研发中的应用_下_郝晓地

数学模拟技术在污水处理工艺设计_优化_研发中的应用_下_郝晓地数学模拟技术在污水处理工艺设计、优化、研发中的应用(下)郝晓地1甘一萍2周军2MarkvanLoosdrecht3(1北京建筑工程学院,北京100044;2北京城市排水集团有限责任公司,北京100063;3荷兰代尔夫特工业大学,代尔夫特2628BC)4方案比较与工艺设计工程设计中一般要经过方案比较后方能实施工艺设计。传统方案比较往往根据经验或可借鉴工程实例进行。经济的可比性可根据两个选定的工艺在占地、耗材、耗能等方面的信息得出判断;然而,技术方面的可比性常常就靠想当然来推断,很少有运行过程与处理效果的科学预知性。在某种程度上,方案比较演变成为了比较而比较,形同虚设。此处,利用上述已被验证的联合模型,对接受相同进水的两种反硝化除磷工艺———BCFS®与A2N进行模拟运行结果比较。图3[19]显示了两种工艺被模拟的出水氮与磷的水质与污泥龄和温度之间的关系,其内在关系一览无余。模拟还可以显示更多所关心的内容,如污泥浓度、剩余污泥产量等,甚至总耗氧量和反硝化过程中产生的氮气等也能定量显示出来。传统工艺设计一方面方法本身固有着局限性,图3模拟比较BCFS®(a)与A2N(b)工艺出水水质因为简化米-门公式视有机底物降解遵循一级反应[21],与真实污水处理情况误差较大。事实上,大多数污水处理情况使有机底物降解与底物浓度的关系处于0～1级之间。另一方面,工艺设计完成后不太可能预测实际运行后的水质,往往只有等污水处理厂建成并运行后方能检验设计方案的正确与否。如果说保守的设计只是带来无谓的投资的话,那经验不足的设计便会导致完工后无法补救的缺憾。借助于数学模拟,传统设计中的不足均能事先弥补,无论是出水水质、污泥浓度,还是回流污泥与内循环量等都能根据不同反应池体积,不同工艺条件如图3一样定量显示。数学模型各种反应过程以完全型米-门公式表示,模拟时计算机可根据真实的污水处理情况从0～1级由微分计算底物的降解速率,从而彻底避免了传统设计中因“近似”表示动力学计算公式而导致的计算结果的不准确性。因此,数学模拟辅助工艺设计不仅具有结果的预知性,而且还能准确把握设计方案,使其接近最优化设计。5问题诊断与运行优化无论工艺设计是否做到了最优化,一旦污水处理厂建成投产后只有通过优化运行,才能达到最佳处理效果。这就要求根据已建成的处理工艺流程适