摘 要：實際計算(suan)比(bi)較證明(ming)，利(li)用(yong)活性(xing)(xing)污(wu)泥(ni)2號模型能(neng)充分考慮廢水生(sheng)物處(chu)理自(zi)身的(de)特(te)點和工藝(yi)特(te)性(xing)(xing)，較為深人(ren)地反映活性(xing)(xing)污(wu)泥(ni)生(sheng)物反應(ying)過程的(de)主要行為，具(ju)有很好的(de)應(ying)用(yong)性(xing)(xing)，適合我國污(wu)水處(chu)理廠(chang)的(de)研究管理。 

國際水質協會（IAWQ）于1995年推出了活性污泥 2號模型（Activated Sludge Modd No.2，ASM2），ASM2是活性污泥1號模型(Activated Sludge Model No.1，ASM1）的擴展，并沿用了該模型的概念，它包含碳有機物氧化、脫氮和生物除磷處理過程，共有19種組分、19種反應、22個化學計量系數及42個動力學參數。ASM2無論是在污水廠的設計、運行管理、改造，還是在廢水處理技術的研究和開發方面均有重要的使用價值，在國外已得到了成功廣泛的使用。我國在這方面起步很慢，本研究對ASM2在我國城市污水廠的實用性進行了驗證。

模型(xing)所用(yong)的(de)(de)污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)進出水(shui)數據來自常州城北(bei)污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)廠(chang)，污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)廠(chang)采用(yong)A2/O工藝(yi)，設計(ji)流量為(wei)(wei)5×104m3/d，生物反應池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)水(shui)力停留(liu)時間為(wei)(wei)11.5h，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)負荷為(wei)(wei)0.15kg［BOD5]（kg［MLSS］.d），污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)的(de)(de)質量濃度為(wei)(wei)3500mg/L，固體(ti)平均停留(liu)時間為(wei)(wei)20d，污(wu)(wu)(wu)(wu)泥(ni)回(hui)流比100％，厭氧(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)體(ti)積(ji)為(wei)(wei)2900m3，缺(que)氧(yang)(yang)池(chi)(chi)(chi)體(ti)積(ji)為(wei)(wei)5800m3，曝氣池(chi)(chi)(chi)體(ti)積(ji)為(wei)(wei)14500m3。由于該污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)廠(chang)具有除磷脫(tuo)氮功能(neng)，而ASM1沒有考慮(lv)除磷過程(cheng)，所以采用(yong)ASM2進行模擬研究。污(wu)(wu)(wu)(wu)水(shui)處理流程(cheng)的(de)(de)簡化表示(shi)如圖1所示(shi)：

1 模擬計算結果

此穩態(tai)計算程(cheng)序(xu)利用(yong)Matlab軟(ruan)件為平臺，并根據(ju)ASM2對常州污水(shui)(shui)廠(chang)運行條件進行簡化。假(jia)(jia)定該廠(chang)的(de)(de)供氣量(liang)(liang)(liang)可以滿足好氧(yang)池(chi)中微(wei)生(sheng)物(wu)生(sheng)化反應所需要的(de)(de)氧(yang)氣量(liang)(liang)(liang)，即(ji)假(jia)(jia)定曝氣池(chi)中溶解(jie)氧(yang)組(zu)分(fen)的(de)(de)取值恒定在2.0mg/L，飽(bao)和溶解(jie)氧(yang)的(de)(de)質量(liang)(liang)(liang)濃度為8.637mg/L（20℃），系統的(de)(de)操作溫度恒定，二沉池(chi)不(bu)考(kao)慮微(wei)生(sheng)物(wu)的(de)(de)物(wu)質代謝活動(dong)，僅起固(gu)液(ye)分(fen)離(li)作用(yong)且無(wu)活性污泥(ni)的(de)(de)積累(lei)。在這基礎上，將(jiang)2000年1－12月進水(shui)(shui)組(zu)分(fen)輸(shu)人(ren)模型中，可以得到出水(shui)(shui)的(de)(de)CODcr，NH3－N，TN，TP的(de)(de)穩態(tai)結果，模擬結果見(jian)圖(tu)2--圖(tu)5。

從圖2一圖5中可以看到，CODcr，NH3－N，TN，TP模擬值與污水廠的實測值基本相符。CODcr的最大相對誤差36.5%發生在12月份，差值為16.11mg/L，其它11個月份相對誤差在30％之內，其中1，2，3，5月的相對誤差控制在10％之內，因而較好的模擬了CODcr值。
NH3－N，TN和TP指標因為出水中濃度很低，模擬有一定的困難，但模擬結果表明模擬值與實測值在同一個數量級別．對于NH3－N而言，模擬曲線比較平緩，這是因為沒有考慮溫度對動力學參數的影響，因而模擬值與實測值差別較大。TP的模擬值與實測值的變化趨勢相似，曲線很好的擬合了實際出水中TP的變化。
偏差(cha)的存在有多(duo)方面(mian)的原(yuan)因，一是模(mo)(mo)型假設(she)的部(bu)分條(tiao)件與實際污水廠(chang)運行不完全吻合(he)，另外(wai)污水廠(chang)化驗分析不可(ke)避免存在一定誤差(cha)。盡管有一定的偏差(cha)，但模(mo)(mo)擬(ni)結(jie)果得到了良好的描述，因而(er)利用(yong)活性污泥2號(hao)模(mo)(mo)型對城市污水廠(chang)進(jin)行模(mo)(mo)擬(ni)是可(ke)行的。

2 參數(shu)靈敏度和(he)溫度分(fen)析

2．1 參數靈敏度分析

在輸入IAWQ給出的模型動力學和化學計量學 參數的典型值后，模擬結果表明出水指標大部分得到了較好的模擬，但部分出水的模擬值與實際值有 較大的誤差，所以需要對一些參數進行校核，這里以 靈敏度分析為基礎，將模型中的動力學參數值都增加 其初始值的10％，從而計算出水的CODcr，TN，TP，NN3－N的靈敏度，計算結果見表1～表4。

由靈(ling)(ling)敏度(du)計算結果表(biao)1——表(biao)4分析可知，大部 分參(can)數的靈(ling)(ling)敏度(du)都比較(jiao)低(di)（小于(yu)(yu)1），因此采用I- AWQ的推(tui)薦(jian)參(can)數值進行模擬(ni)是合理的。但仍(reng)有些(xie) 參(can)數對出水(shui)水(shui)質影響較(jiao)大（靈(ling)(ling)敏度(du)大于(yu)(yu)1）。對 CODcr影響較(jiao)大的動力學(xue)參(can)數有4個：Kx，bPAO， 異養菌KNH3－N，bH。

 
對NH3－N影響較大的動力學參數有 10個：分別是KX，ηfe，異養菌KNH3-N，Kp，μAUT，bAUT，自養菌KH3－N，Kpp，KPHA，異養菌KALK。
對TN影響較大的動力學參數有6個：分別是KX，ηfe，bH，bPAO，bAUT，反硝化ηNO3。 對TP影響較大的動力學參數有7個：分別是Kx，ηfe，異養菌KNH3-N，Kp，異養菌KALK，Kpp，KPHA。

2．2 溫度影響分析

一切生化反應都可以用Arrehenius方程來描述溫度的影響，只是因反應不同，參數有所不同。在ASM2中，受溫度影響的動力學參數有14個。分別是：

①2個水解過程動力學參數：水解速率常數Kh，顆粒性COD的飽和系數K。

②4個異氧菌過程動力學參數：最大生長速率μH，發酵最大速率qfe，反硝化校正因子ηNO3，溶菌速率常數bH。

③6個聚磷菌過程動力學參數：PHA的貯存的速率常數qPHA，PP的貯存的速率常數qpp，聚磷菌最大生長速率μPAO，聚磷菌的溶菌速率常數bPAO，Xpp的分解速率常數bpp，聚磷菌的分解速率常數bPHA。

④2個自養菌過程動力學參數：自養菌最大生長速率μAUT，自養曲衰減速率bAUT。

根據Arreheniu。方(fang)程；kT＝k20℃·exp（T－20))，不(bu)同動力學參數(shu)的(de)溫度修(xiu)正(zheng)系(xi)數(shu)a取值不(bu)同。根據IAWQ工作(zuo)組(zu)撿拾的(de)溫度修(xiu)正(zheng)系(xi)數(shu)a，不(bu)同的(de)動力學參數(shu)的(de)溫度修(xiu)正(zheng)系(xi)數(shu)見表5。

3 模型的校正

 以 1月份數(shu)據為(wei)例，考慮(lv)平均溫度(du)為(wei)10℃，根據表(biao)5建議的溫度(du)系(xi)數(shu)，修正(zheng)動力(li)學參數(shu)，得(de)到校正(zheng)模(mo)型(xing)，從而對1月進(jin)水數(shu)據進(jin)行(xing)再(zai)模(mo)擬(ni)(ni)，得(de)到的出水模(mo)擬(ni)(ni)值為(wei)后模(mo)擬(ni)(ni)值，與未校正(zheng)模(mo)型(xing)模(mo)擬(ni)(ni)值（前(qian)模(mo)擬(ni)(ni)值）進(jin)行(xing)比(bi)較，結(jie)果見圖(tu)6——圖(tu)7：

從(cong)上圖中可以(yi)看到，經(jing)過(guo)參數修(xiu)正后的模(mo)擬，比未校正參數的模(mo)擬精度(du)顯著提高，從(cong)而(er)說(shuo)明(ming)有(you)些參數在模(mo)型中的重要(yao)性，因而(er)模(mo)型在實際污水廠應(ying)用中，有(you)必要(yao)對參數進行修(xiu)正。

4 結語

 本文根據自行開發的ASM2軟件，對常州污水廠進行模擬研究，得出以下結論：
 
①實際計算比較證明，利用活性污泥2號模型能充分考慮廢水生物處理自身的特點和工藝特性，較為深人地反映活性污泥生物反應過程的主要行為，具有很好的應用性，適合我國污水處理廠的研究管理。
 
②通過參(can)數靈敏度(du)分析，分別對影響CODcr，NH3-N，TN，TP4個指標(biao)的參(can)數分別考慮(lv)，并考慮(lv)溫(wen)度(du)影響，對不同動力學參(can)數進行(xing)溫(wen)度(du)修正(zheng)。校正(zheng)后的ASM2模型的預測(ce)精(jing)度(du)得(de)到顯(xian)著提高。

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