活性污泥2号模型的应用与校正

1、活性污泥2号模型的应用与校正摘要：采用国际水质协会提出的活性污泥2号模型，以ATLAB为工具编制计算软件，采用该软件对常州市污水厂进展计算，在输入典型的动力学和化学计量参数值后，计算结果说明出水Dr指标大部分得到较好的模拟，但NH3N、TP和TN出水指标模拟值与实际值有差异。通过对参数灵敏度的分析，在考虑温度影响的条件下，进展模型校正，模型校正后，预测精度得到显著进步。关键词：城市污水活性污泥法数学模型AppliatinandalibratinfAtivatedSludgedelN.2Abstrat:TheativatedsludgedelN.2givenbyIAQandthealulatin

2、gsftaredevelpedbyusingATLABasthetlereusedinalulatinghangzhuSeageTreatentPlant.iththeinputftypialki-netiandstihietriparaeters,theresultsfthealulatinshedthatstftheDr,figuresftheutletaterhadbeenellsiulatedhiletherehadbeendifferenesbeteenthesiulatinvaluesandtheatualvaluesftheNH3-N,TPandTNfiguresftheutle

3、tater.Havinganalyzedthesensitivityftheparaetersandtakenintnsideratintheeffetfteperature,thedelasthenalibrated.Afterthealibratinfthedel,theaurayfsiulatinassignifiantlyiprved.Keyrds:uniipalseage;seagetreatent;ativatedsludgeethd;atheatialdel国际水质协会IAQ于1995年推出了活性污泥2号模型1AtivatedSludgeddN.2，AS2，AS2是活性污泥1号模

4、型2(AtivatedSludgedelN.1，AS1的扩展，并沿用了该模型的概念，它包含碳有机物氧化、脱氮和生物除磷处理过程，共有19种组分、19种反响、22个化学计量系数及42个动力学参数。AS2无论是在污水厂的设计、运行管理、改造，还是在废水处理技术的研究和开发方面均有重要的使用价值，在国外已得到了成功广泛的使用3。我国在这方面起步很慢，本研究对AS2在我国城市污水厂的实用性进展了验证。模型所用的污水进出水数据来自常州城北污水厂，污水厂采用A2工艺，设计流量为51043d，生物反响池的水力停留时间为11.5h，污泥负荷为0.15kgBD5kgLSS.d，污泥的质量浓度为3500gL，固体

5、平均停留时间为20d，污泥回流比100，厌氧池体积为29003，缺氧池体积为58003，曝气池体积为145003。由于该污水厂具有除磷脱氮功能，而AS1没有考虑除磷过程，所以采用AS2进展模拟研究。污水处理流程的简化表示如图1所示：1模拟计算结果此稳态计算程序利用atlab4-6软件为平台，并根据AS2对常州污水厂运行条件进展简化。假定该厂的供气量可以满足好氧池中微生物生化反响所需要的氧气量，即假定曝气池中溶解氧组分的取值恒定在2.0gL，饱和溶解氧的质量浓度为8.637gL20，系统的操作温度恒定，二沉池不考虑微生物的物质代谢活动，仅起固液别离作用且无活性污泥的积累。在这根底上，将2000年

6、112月进水组分输人模型中，可以得到出水的Dr，NH3N，TN，TP的稳态结果，模拟结果见图2-图5。从图2一图5中可以看到，Dr，NH3N，TN，TP模拟值与污水厂的实测值根本相符。Dr的最大相对误差36.5%发生在12月份，差值为16.11gL，其它11个月份相对误差在30之内，其中1，2，3，5月的相对误差控制在10之内，因此较好的模拟了Dr值。NH3N，TN和TP指标因为出水中浓度很低，模拟有一定的困难，但模拟结果说明模拟值与实测值在同一个数量级别对于NH3N而言，模拟曲线比较平缓，这是因为没有考虑温度对动力学参数的影响，因此模拟值与实测值差异较大。TP的模拟值与实测值的变化趋势相似，

7、曲线很好的拟合了实际出水中TP的变化。偏向的存在有多方面的原因，一是模型假设的部分条件与实际污水厂运行不完全吻合，另外污水厂化验分析不可防止存在一定误差。尽管有一定的偏向，但模拟结果得到了良好的描绘，因此利用活性污泥2号模型对城市污水厂进展模拟是可行的。2参数灵敏度和温度分析21参数灵敏度分析在输入IAQ给出的模型动力学和化学计量学参数的典型值7后，模拟结果说明出水指标大部分得到了较好的模拟，但部分出水的模拟值与实际值有较大的误差，所以需要对一些参数进展校核，这里以灵敏度分析为根底，将模型中的动力学参数值都增加其初始值的10，从而计算出水的Dr，TN，TP，NN3N的灵敏度，计算结果见表1表4

8、。由灵敏度计算结果表1表4分析可知，大部分参数的灵敏度都比较低小于1，因此采用I-AQ的推荐参数值进展模拟是合理的。但仍有些参数对出水水质影响较大灵敏度大于1。对Dr影响较大的动力学参数有4个：Kx，bPA，异养菌KNH3N，bH。表1水解过程动力学参数灵敏度分析参数DrNH3-NTNTP水解速率常数Kh0.0330.0330.067氧的饱和抑制系数K20.50.50.5颗粒性D的饱和系数Kx1111缺氧水解速率降低修正因子N30.1670.1670.333硝酸盐的饱和抑制系数KN3-0.20.20.40.2厌氧水解速率降低修正因子fe132表2异氧菌过程动力学参数灵敏度分析参数DrNH3-N

9、TNTP基于基质的最大生长速率H0.0830.0170.017基于发酵基质的生长饱和系数KF0.150.0250.05氨氮的饱和系数KNH3-N222磷的饱和系数KP1010碱度的饱和系数KALK11乙酸的饱和系数KA0.0250.0250.05发酵的最大速率qfe0.0330.0330.033溶菌速率常数bH1.50.252.250.25反硝化的速率降低修正固子N3-0.1250.53.3750.125表3聚磷菌过程动力学参数灵敏度分析参数DrNH3-NTNTPPHA贮存的速率常数qPHA0.0330.0330.033聚磷酸盐的饱和系数Kpp1010PP贮存的速率常数qpp0.0670.13

10、30.0670.4Xpp/XPA的最大比率Kax0.2940.588PHA的饱和系数KPHA1020聚磷菌最大生长速率PA0.5聚磷菌溶菌速率常数bPA10.510.5XPP的分解速率常数bPP0.50.50.5XPHA的分解速率常数bPHA0.50.50.5表4自氧菌和沉淀再溶解过程动力学参数灵敏度分析参数DrNH3-NTNTP自养菌最大生长速率0.11.30.70.2自养菌衰减速率bAUT0.679.334.670.67自养菌氨氮的饱和系数KNH3-N10.50.1自养菌碱度的饱和系数KALK0.60.20.2自养菌氧的饱和系数K20.20.80.40.2磷沉淀的速率系数KPRE0.10.

11、1再溶解速率系数KRED0.1670.1670.167对NH3N影响较大的动力学参数有10个：分别是KX，fe，异养菌KNH3-N，Kp，AUT，bAUT，自养菌KH3N，Kpp，KPHA，异养菌KALK。对TN影响较大的动力学参数有6个：分别是KX，fe，bH，bPA，bAUT，反硝化N3。对TP影响较大的动力学参数有7个：分别是Kx，fe，异养菌KNH3-N，Kp，异养菌KALK，Kpp，KPHA。22温度影响分析一切生化反响都可以用Arrehenius方程来描绘温度的影响，只是因反响不同，参数有所不同。在AS2中，受温度影响的动力学参数有14个。分别是：2个水解过程动力学参数：水解速率常

12、数Kh，颗粒性D的饱和系数K。4个异氧菌过程动力学参数：最大生长速率H，发酵最大速率qfe，反硝化校正因子N3，溶菌速率常数bH。6个聚磷菌过程动力学参数：PHA的贮存的速率常数qPHA，PP的贮存的速率常数qpp，聚磷菌最大生长速率PA，聚磷菌的溶菌速率常数bPA，Xpp的分解速率常数bpp，聚磷菌的分解速率常数bPHA。2个自养菌过程动力学参数：自养菌最大生长速率AUT，自养曲衰减速率bAUT。根据Arreheniu。方程；kTk20expT20)，不同动力学参数的温度修正系数a取值不同。根据IAQ工作组捡拾的温度修正系数a，不同的动力学参数的温度修正系数见表5。表5温度修正系数a动力学参

13、数温度修正系数a水解速率常数Kh0.041颗粒性D的饱和系数Kx-0.11基于基质的最大生长速率H0.069发酵的最大速率qfe0.069反硝化的速率降低修正固子N3-0.069溶菌速率常数bH0.069PHA贮存的速率常数qPHA0.041PP贮存的速率常数qpp0.041聚磷菌最大生长速率PA0.041聚磷菌溶菌速率常数bPA0.041XPP的分解速率常数bPP0.041XPHA的分解速率常数bPHA0.041自养菌最大生长速率AUT0.105自养菌衰减速率bAUT0.1053模型的校正以1月份数据为例，考虑平均温度为10，根据表5建议的温度系数，修正动力学参数，得到校正模型，从而对1月进

14、水数据进展再模拟，得到的出水模拟值为后模拟值，与未校正模型模拟值前模拟值进展比较，结果见图6图7：从上图中可以看到，经过参数修正后的模拟，比未校正参数的模拟精度显著进步，从而说明有些参数在模型中的重要性，因此模型在实际污水厂应用中，有必要对参数进展修正。4结语本文根据自行开发的AS2软件，对常州污水厂进展模拟研究，得出以下结论：实际计算比较证明，利用活性污泥2号模型能充分考虑废水生物处理自身的特点和工艺特性，较为深人地反映活性污泥生物反响过程的主要行为，具有很好的应用性，适宜我国污水处理厂的研究管理。通过参数灵敏度分析，分别对影响Dr，NH3-N，TN，TP4个指标的参数分别考虑，并考虑温度影响，对不同动力学参数进展温度修正。校正后的AS2模型的预测精度得到显著进步。参考文献：1Henzn,Gujer,inT,etal.AtivatedSludgedel(2):I-ASientifiandTehnialReprtN.3R.Lndn:IAQ,1995.2Henze,GradyPLJr,Gujer,elal.AtivatedSludgedelN.1,IASientifiandTehnialReprtN.1R.Lndn:I-AQ,1987.3zerinar,GlenTDaigger,StephenPGraef,etal.EvaluatinftheIAQAtivatedSludged