污水处理厂工艺设计优化及改造的模拟方法与应用研究

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1、污水处理厂工艺设计优化及改造的模拟方法与应用研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位：环境学院学科：环境科学与工程研究生：熊天煜指导教师:施汉昌教授二○一五年五月StudyonProcessSimulationandDesignOptimizationforMunicipalWastewaterTreatmentPlantsThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeof

2、MasterofScienceinEnvironmentalScienceandEngineeringbyXiongTianyuThesisSupervisor:ProfessorShihanchangMay,2015摘要摘要国家经济发展及城市化进程加快对污水处理提出了更高的要求，污水处理厂需要进行优化和改造才能满足更为严格的排放标准，利用污水处理模型软件对污水处理厂进行建模模拟可以快速地诊断污水处理厂潜在问题，优化工艺运行参数和改进设计方案等。本文利用BioWIN®软件对不同类型的污水处理厂进

3、行模拟，构建了一套完整的模拟研究体系，包括概化模型的建立、相关数据参数的收集以及模型校准的方法等，对新建污水处理厂、运行中的污水处理厂和待升级改造污水处理厂给出了不同的研究思路。2对镇江东区污水处理厂一期工程（新建）多模式A/O工艺进行了模型模拟研究，结果表明：该厂在基准状态下是可以满足其出水标准的；当进水COD较低时，会因为碳源不足导致出水总氮超标，需要外加碳源或者将部分好氧池改缺氧池；当进水工业废水含量超过30%时，会导致出水COD无法达标；在氨氧化菌活性较差的情况下，冬季出水氨氮可能会面临

4、超标风险，需要提高工艺污泥龄并增大曝气区域。对无锡城北污水处理厂三期（运行中）Orbal氧化沟工艺进行了模型模拟研究，结果表明：在实际进水的C/N下，将内回流比控制在10~20%可以使得出水总氮最优；现工艺的外回流比和排泥量都处在一个较优的状态；将外沟的碳源投加点位设在进水口前的区域会使得碳源的利用率达到最优；现工艺中的除磷药剂PAC存在过量投加现状，将投加量控制在1800kg/d左右最为合理；采用更合理的曝气转碟编组方案可以在不改变曝气量的前提下改善出水水质。对沈阳沈水湾污水处理厂（待升级改造

5、）现状浮动填料工艺和改造ANO+浮动填料工艺进行了模型模拟研究，结果表明：现状工艺存在MLSS较低的问题以及缺少缺氧反硝化区的问题，通过工艺参数优化无法使其满足新的出水标准，存在升级改造的必要性；改造后的工艺可以明显改善出水水质，并且可以满足新的出水标准；浮动填料段的实际挂膜情况影响着出水的水质；单点进水会比两点进水带来更好处理效果；在冬季运行时可适当提高系统污泥龄以保证出水氨氮达标。关键词：BioWIN；污水处理；工艺模拟；升级改造；设计优化IAbstractAbstractEconomicd

6、evelopmentandrapidurbanizationbringforwardahigherrequestofwastewatertreatment.Themorestricteffluentcriteriarequeststheoptimizationofdesignandoperationinwastewatertreatmentplants(WWTPs).Assistedbymodelingandsimulation,wecouldevaluatetreatmentprocesses

7、withinthedesignstagetooptimizethedesignandoperativeparameters.ThisstudyprovidesafullflowofprocesssimulationanddesignoptimizationformunicipalWWTPsbasedonBioWIN®software,includingmodelsetup,datacollectionandreconciliation,calibrationandvalidation,etc.D

8、ifferentresearchapproachisprovidedfornewplant,plantinservice,planttobeupgraded.2ModelofAnaerobic-Anoxic-Oxic(A/O)processofZhenjiangEastWWTP(newplant)wasbuiltandsimulationresultsindicatethat:thedesignprocesscanmeettheeffluentcriteriainnormalstate;addi