基于GMP 準則的氧化溝工藝動態模擬

陳平

（北京市昌平區排水服務中心，北京 100000）

1 GMP 概況

為了促進模型向著實用化的方向發展，世界各國的研究者針對污水處理廠的模擬應用提出了多個不同內涵的模型指南，模型指南的出現是旨在規范模型應用，使模型應用過程逐步標準化。國際水協（IWA）推出的GMP 指南是Good Modeling Practice（優秀模擬實踐）的縮寫。

GMP 標準指南以上述不同標準化的模型指南為基礎，并對指南中的一些關鍵元素進行了擴展，尤其是在關于建模者與利益相關者之間的協作等方面。GMP 標準指南主要有五個步驟：（1）項目定義；（2）數據收集與校正；（3）模型建立；（4）模型校正與驗證；（5）模擬與結果解釋[1]。GMP 標準指南的每個步驟都會得到不同利益相關方的參與，例如數據的收集與校正需要污水處理廠的技術人員參與，模型的校正與驗證涉及到了水質組分和模型參數的校正，也會涉及到污水處理廠工藝人員與水質檢測人員的參與，模擬的結果也需要和污水處理廠技術人員進行討論，以確定模擬的結果符合實際情況。

2 以北方某污水處理廠為例的進水組分分析與數據調諧

北方某污水處理廠采用氧化溝工藝，處理規模5.4 萬噸/天，出水水質標準符合GB 18918-2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A 出水標準。

進水組分分析：

WERF 的方法主要在北美地區的污水處理廠、咨詢公司以及大學所使用，WERF 方法的一個顯著特點是引入了膠體物質的概念，總的COD 由以下部分組成[2]。

CODT=XI+XS+SS+SI+SCOL

上式中：

SS=溶解性易生物降解COD（RBCOD）；

SI=溶解性不可生物降解COD；

XI=顆粒態不可生物降解COD；

XS=慢速可生物降解COD；

圖1 GMP 標準指南框架圖

表1 進水水質組分比例

SCOL=慢速可生物降解膠體態COD；

CODT=總COD。

3 工藝建模

對于推流式的曝氣池，關鍵的一個參數如何將其劃分為幾個完全混合式的CSTR 反應器，對于典型的池子可以通過長寬比來估計，更為嚴格的方法是采用示蹤劑的方法來確定，示蹤劑在池子的前端加入，在出口端測試示蹤劑的濃度，從而繪制示蹤劑的分布曲線，通過示蹤劑的曲線確定池子的數量。

在氧化溝工藝的建模過程中，一個關鍵的參數是溝內的循環流速，其關系到工藝模擬能否快速得到穩態解及模擬的準確性。為此，采用Greyline 公司的浸沒式多普勒流速傳感器（AVFM6.1）測氧化溝內流速，經在不同池深位置多次測量，氧化溝內流速介于0.3～0.39m/s 之間，取平均值0.35m/s。

4 動力學參數校正

通過動態模擬進行模擬值與實測值進行比較是一種方便、準確的方法，在此次為期30 天的動態模擬過程中發現，硝化菌最大比增長速率在0.75/d 時實測值與模擬值較為吻合。本研究中將異養菌對DO 的半飽和系數（K_DO）進行調整從而獲得一定的較為準確的模擬結果。通過與實際數據的比較分析發現，K_DO 為0.3mg/L 時實測值與模擬值較為吻合。

5 工藝模擬

5.1 出水COD

圖2 出水COD

出水COD 模擬值在22-26mg/L 之間波動，而實測值在18-26mg/L 之間波動，模擬值略高于實測值，這是因為污水廠在實際檢測時取樣多為瞬時水樣，與取樣的時間、水質波動等都有關系，但與模擬值差異不大。

5.2 出水氨氮

圖3 出水氨氮

出水氨氮模擬值在0.2-1mg/L 之間波動，略低于實測值，在5 月29 日-6 月5 日之間，氨氮有明顯的波動，這可能是由于臨時受到了進水水質負荷波動的影響，與實測值波動相一致。

5.3 出水總氮

圖4 出水總氮

出水總氮模擬值在8-16mg/L 之間波動，略高于實測值，且在5 月22 日-6 月5 日之間與實測值大體相符。

5.4 出水總磷

圖5 出水總磷

出水總磷在0.08-0.26mg/L 之間波動，與實測值大體相符。

6 結論

本文采用了GMP 準則對北方某污水處理廠氧化溝工藝進行動態模擬，同時連續監測出水水質進行對比。結果表明，出水COD 模擬值在22-26mg/L 之間波動，略高于實測值；出水氨氮模擬值在0.2-1mg/L 之間波動，略低于實測值；出水總氮模擬值在8-16mg/L 之間波動，略高于實測值；出水總磷在0.08-0.26mg/L 之間波動，與實測值大體相符。從整體模擬效果來看，模擬出水水質與實測出水水質大體相符，且趨勢一致，證明基于GMP 準則的污水廠工藝動態模擬能夠良好的還原污水廠實際運行效果，對于污水廠的設計、優化和改造具有指導意義。