季節(jié)變化下山西某城鎮(zhèn)污水處理廠仿真模擬優(yōu)化研究

關鍵詞：季節(jié)變化；城鎮(zhèn)污水處理廠；仿真模擬；運行工藝優(yōu)化；省中圖分類號： U664.9⁺2 文獻標志碼：A doi：10．3969 ／ j．issn．1000－1379．2025．06．021用格式：，等．季節(jié)變化下某城鎮(zhèn)污水處理廠仿真模擬優(yōu)化研究［J］．人民黃河，2025，47（6）：135－143．

Research on Simulation and Optimization of a Sewage Treatment Plant in a Town in Shanxi Province Under Seasonal Changes

ZHANG Runlin1， ZHAO Xiping1， LI Zeyu1， JIAO Yanju1， LIU Haixin2（1．College of Water Hydraulic Science and Engineering， Taiyuan University of Technology， Taiyuan ， China；2．Shanxi Pantian Environmental Technology Company Limited， Lyuliang ， China）

Abstract： In order to ensure the stable and compliant operation and energy conservation and consumption reduction of a sewage treatment plant in a certain town in Shanxi Province under seasonal changes， a multi?stage AAO process simulation model was built by using the ASM2D model and WEST software． It selected process operating parameters internal reflux ratio， external reflux ratio， DO concentration， wa? ter inflow ratio and SRT for single factor analysis first， clarified the impact of various parameters on the removal of effluent pollutants， and then used the five factor multi?level orthogonal experiments to obtain the optimal operating conditions for stable operation of sewage treatment plants in summer and winter seasons． The results show that when considering all five factors comprehensively， the optimal effluent effect is achieved in summer when internal reflux ratio is 150% ， external reflux ratio is 50% ， DO concentration is 1mg/L ， influent ratio is 3：1 and SRT is 15 days． Compare with the original plan， the simulated effluent TN removal rate increases by 14.61% ， the aeration rate of the aerobic tank is reduced by 66.67% ， and the internal and external reflux rates are reduced by 62.50% and 50% respectively． In winter， the optimal effluent effect is achieved when internal reflux ratio is 250% ， external reflux ratio is 80% ， DO concentration is 2mg/L ， inflow ratio is 1：2 and SRT is 20 days． Compare with the original plan， the simulated effluent TN and TP removal rates increase by 2.47% and 3.46% respec? tively， and the aeration rate is reduced by 33.33% ， the internal and external reflux rates decrease by 62.50% and 20% respectively． After optimizing the operation plan， the effluent quality of the plant has been improved， achieving the goals of stable operation and energy conser? vation and consumption reduction．

Key words： seasonal changes； urban sewage treatment plant； analogue simulation； operational process optimization； Shanxi Province

0 引言

污水處理后資源化利用不僅能夠提高水資源利用率，而且能夠減輕水體污染［1］。 在城市污水處理廠運行過程中，水體沖擊負荷會加劇污水處理的難度與不穩(wěn)定性。 隨著環(huán)境保護標準日益嚴苛以及節(jié)能降碳要求不斷提升，污水處理廠面臨著技術、經(jīng)濟等多重挑戰(zhàn)。 然而，當前國內(nèi)污水處理廠運行工藝的調試仍以中試試驗模擬與人工經(jīng)驗等傳統(tǒng)方法為主，存在調試周期長、運行費用高與出水水質不穩(wěn)定等問題［2］。

鑒于傳統(tǒng)方法的局限性，數(shù)值模擬逐漸成為污水處理廠運行工藝優(yōu)化與提標改造的主要手段。Wichern 等［3］使用 ASM3 和 EAWAGBioP 模塊對德國 3個大型污水處理廠進行模擬，得出了有關動力學和化學計量參數(shù)。 Elawwad 等［4］借助 Biowin 軟件對污水處理廠進行建模，模擬多種操作場景后，實現(xiàn)污泥齡（SRT）從 2.7d 增加到 7．0 d，曝氣池內(nèi)一些隔間從好氧轉換為缺氧。 邵袁［5］利用 WEST 軟件分析了改良AAO 工藝和 Orbal 氧化溝工藝的優(yōu)化方案，在滿足出水標準情況下，改良 AAO 工藝優(yōu)化后總費用降低20.46% ，Orbal 氧化溝工藝優(yōu)化后連續(xù)實施 30d 電耗節(jié)約 7.87% 、除磷劑用量節(jié)約 12.30% 。 Printemps 等［6］利用 WEST 軟件對法國 Tougas 污水處理廠進行建模，結果表明該模型可以正確預測污水中氨氮和硝酸鹽含量以及污泥提取量。 相較于其他污水處理廠運行工藝模擬軟件，WEST 軟件操作簡單，能精準診斷污水處理廠日常運行中出現(xiàn)的各種問題，預先評估多種干擾因素可能帶來的影響，為管理者提供決策支持［7］。

數(shù)值模擬技術在污水處理過程模擬中已得到較為廣泛的應用，然而針對季節(jié)變化對污水處理過程影響的模擬研究成果相對較少。 季節(jié)變化對污水處理過程的影響是多方面的，就省而言，夏季（5—7 月）降水量占全年的 60% 以上［8］，因雨水、污水管道錯接而導致污水處理廠進水水量同步劇增。 同時夏季高溫使居民用水量高，協(xié)同污水中化學需氧量（COD）和氨氮（ ）濃度升高，加劇溶解氧（DO）的消耗，導致系統(tǒng)原有 DO 供給能力不足，抑制氨氧化菌（AOB）的活性，造成 COD 和總氮（TN）超標［9］。 冬季省污水處理廠進水水溫平均為 ，溫度過低會導致AOB 和亞硝酸鹽氧化菌（NOB）活性降低［11］、污泥沉降性能變差［12］，進一步加劇出水水質的不穩(wěn)定性。

針對以上問題，筆者基于省某城鎮(zhèn)污水處理廠二期工程夏季與冬季進水特征，基于 ASM2D 模型利用 WEST 軟件構建多級 AAO 工藝仿真模型。 通過設計包括內(nèi)回流比 （R_H ）、外回流比 （R_sh ）、DO 濃度、進水比、SRT 共 5 個工藝運行參數(shù)的單因素與多因素正交試驗，提出季節(jié)性最優(yōu)運行方案，以滿足不同季節(jié)污水處理廠穩(wěn)定達標運行和節(jié)能減耗要求。

1 污水處理廠概況

省某城鎮(zhèn)污水處理廠二期工程采用多級AAO 工藝。 夏季與冬季污水處理廠主要運行參數(shù)見表 1，出水水質滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）中一級 A 標準。 采用國標法監(jiān)測總磷（TP）、TN、 NH₄⁺ －N、COD 水質指標，采用電磁流量計監(jiān)測水量。 本研究選取步長為 1 d 的數(shù)據(jù)進行分析，2023 年夏季（5—7 月）與冬季（11 月—次年 1 月）該廠進水水量和水質變化情況見圖 1（其中 MLSS、MLVSS 分別為混合液懸浮固體濃度、揮發(fā)性懸浮固體濃度）。

分析圖1 可知，污水處理廠夏季與冬季進水水量和水質差異較大。 夏季月平均進水量為 6910.78m³/d ，高于冬季月平均進水量 （5932.46m³/d） 。 夏季各項水質指標較冬季而言，具有更強的波動性。 夏季月平均水溫為 23.5‰ ，較冬季高出 9.5^9C 。 冬季月平均進水COD 濃度明顯上升，為 240.60mg/L ，較夏季高出37.38mg/L 。 而夏季月平均 NH₄⁺-N 與 TN 濃度較高，分別為 45.39、50.19mg/L ，較冬季高出 4.82，4.65mg/L 夏季與冬季月平均 TP 濃度相近，夏季為 3.60mg/L ，冬季為 3.64mg/L 。 整體而言，夏季污水處理系統(tǒng)承受更復雜的沖擊負荷，波動性更強。

2 模型建立及校準

2．1 模型建立

基于 ASM2D 模型利用 WEST 軟件構建多級 AAO工藝仿真模型（見圖 2），模擬污水處理廠的脫氮除磷過程，配置碳源和除磷藥劑投加系統(tǒng)，以模擬污水廠的真實投藥情況。 由于進水取樣點在細格柵之后，因此模擬過程省略格柵等前處理單元，主要對生化處理過程進行模擬。 按照污水處理廠實際運行情況，設置一級、二級缺氧池進水量分別為總進水量的 75% 、 25% 。

圖 2 多級 AAO 工藝仿真模型

Fig．2 Multi Level AAO Process Simulation Model

根據(jù)污水處理廠運行參數(shù)（表1）及夏季與冬季進水 COD、 NH₄⁺-N，TN，TP 濃度（圖 1）進行動態(tài)模擬，通過對比模型模擬出水結果與污水處理廠實際日均出水結果，分析模型精度，結果見表2。

表 2 水質指標模擬值與實測值對比Tab．2 Comparison Between Simulated and

分析可知，出水 COD 和 TN 濃度模擬值的相對誤差較低，不超過 20.0% ，而模型對 NH₄⁺-N 和TP 濃度的模擬精度較低，夏季相對誤差分別為 32.4% 和 20.6% ，冬季相對誤差分別為 107.8% 和 24.3% 。 總的來說，水質指標模擬值較低，絕對誤差較小，但相對誤差仍然較大，因此需要對模型部分參數(shù)進行校核。

2．2 模型校核

利用靈敏度分析法［13］對模型的化學計量參數(shù)及動力學參數(shù)進行計算與分析，篩選出影響顯著的參數(shù)并進行校核，參數(shù)靈敏度見圖 3。 分析可知，緩慢降解顆粒態(tài)有機物飽和系數(shù) （K_x ）、 NH₄⁺-N 飽和系數(shù)?K_NHAUT? ）、微生物磷含量 （i_P，BM） 、緩慢降解顆粒態(tài)有機物的氮含量（ i_N，XS ）、異養(yǎng)菌產(chǎn)率系數(shù)（ Y_H ）與聚磷菌產(chǎn)率系數(shù)（ Y_PAO， ）對出水水質的影響較大。

為了降低模擬結果的誤差，對以上 6 個參數(shù)進行校核，結果見表3。

基于校核后參數(shù)對夏季和冬季污水處理過程進行模擬，模擬值與實測值對比見表4。 分析可知，模擬結果與實測結果吻合度較高，所有指標相對誤差均低于20.0% 。 模型經(jīng)過參數(shù)校核后模擬精度顯著提高，后續(xù)可進一步通過工藝運行條件模擬試驗獲得優(yōu)化參數(shù)。

表 4 參數(shù)校核后水質指標模擬值與實測值對比Tab．4 Comparison Between Simulated and Measured WaterQuality Indicators After Parameter Verification

3 工藝運行參數(shù)單因素分析

對污水處理廠工藝運行條件進行模擬優(yōu)化，分析夏冬兩季 R_H?R_ξh 、 ΔDO 濃度、進水比以及 SRT 對出水水質的影響。 根據(jù)污水處理廠節(jié)能降耗與穩(wěn)定運行的實際需求，提出優(yōu)化運行方案。

3．1 R_? 對出水水質的影響

內(nèi)回流的作用是將好氧池中的硝酸鹽（ [NO₃^--N） 回流到缺氧池，在缺氧池中異養(yǎng)微生物的作用下發(fā)生反硝化反應，使 NO₃^--N 被還原成 N₂ 逸出［14－15］ 。 R_H 過大會增加回流泵的運行能耗，過小會導致污水硝化和反硝化反應不充分，使得脫氮效率下降。 本次模擬分析 R_H 為 100% 、 150% 、 200% 、 250% 、 300% 、 350% 和400% 時系統(tǒng)去除污染物的效果。

不同 R_H 的夏季、冬季污水處理廠出水水質指標變化情況分別見圖4、圖5。 分析可知，夏冬兩季 R_? 對出水 COD 和 NH₄⁺-N 濃度的影響較小，而對出水 TN 與TP 濃度的影響較大。 原因是 COD 和 NH₄⁺-N 的去除主要依賴于生物降解作用，而 R_H 主要影響系統(tǒng)硝化和反硝化過程。 隨著 R_? 增大，出水 TN 與 TP 濃度明顯降低。 R_? 為 400% 時出水 TN 與 TP 濃度最低，夏季出水 TN、TP 平均濃度分別為 4.94，0.34mg/L ，冬季出水TN、TP 平均濃度分別 8.06，0.37mg/L， R_? 增大能強化厭氧區(qū)釋磷和缺氧區(qū)聚磷，增強系統(tǒng)除磷能力［16］。此外，硝化液中 NH₄⁺-N 濃度較高，通過直接回流可以提供足夠的碳源供反硝化細菌利用，從而提高系統(tǒng)的脫氮除磷效率［17］。 綜合考慮實際出水效果與節(jié)能降耗需求， R_H 為 300%～400% 可以保證較好的出水水質。

3．2 R_5↑ 對出水水質的影響

外回流的作用是維持系統(tǒng)活性污泥微生物量，提高抗沖擊負荷能力，通過回流硝酸鹽影響系統(tǒng)的脫氮除磷效果。 R_sh 變化會對系統(tǒng)微生物生長周期產(chǎn)生影響［18］。 本次模擬分析 R_sh 為 50%，80%，110%，140% 、170% 、 200% 時系統(tǒng)去除污染物的效果。

不同 的夏季、冬季污水處理廠出水水質指標變化情況分別見圖 6、圖 7。 分析圖 6 可知，隨著 R_y↑ 從50% 增大至 170% ，夏季出水 COD、TP 濃度逐漸增大。原因如下： R_yh 增大縮短了污水在曝氣池的停留時間，活性污泥降解有機物的時間不足，影響 COD 去除效率；系統(tǒng)內(nèi)污泥濃度增大，進入生化反應池的磷濃度相應增大，提高了生化池的處理負荷，導致出水 TP 濃度過高。 但隨著 繼續(xù)增大，系統(tǒng)中污泥濃度趨于穩(wěn)定，微生物代謝逐漸適應高污泥負荷的環(huán)境，COD 去除效率逐漸提高，同時系統(tǒng)污泥齡延長，導致污泥膨脹現(xiàn)象加劇，污泥活性下降，進一步降低聚磷菌的活性，從而減少磷的釋放。 當 R_sh 從 50% 增大至 200% 時，出水NH₄⁺-N，TN 濃度減小，平均濃度分別減小 0.07，0.63mg/L 原因是夏季高溫影響下硝化菌和反硝化菌的活性增強，加速了氨氮快速轉化和硝態(tài)氮還原，從而降低出水NH₄⁺-N 和 TN 濃度。 考慮到 NH₄⁺-N 和 TN 變化量較小，應在保證出水條件下，適當減小 R_y↑ ，調整 R_sh 為

100% 可以保證較好的出水水質。

分析圖 7 可知，隨著 R_sh 從 50% 增大至 200% ，冬季模擬出水 COD、TP 濃度增大，平均濃度分別增大1.53、0.27mg/L 。 與夏季相比冬季溫度較低，會影響微生物的活性，微生物代謝更慢。 而 NH₄⁺-N，TN 濃度隨 增大呈減小趨勢，當 R_sh 從 50% 增大至 200% 時，NH₄⁺-N，TN 的平均濃度分別減小 0.57，2.50mg/L ，與夏季相比變化量更大。 原因是冬季氣溫低，污泥養(yǎng)成時間更長，增大外回流比導致排泥量增加，一定程度上影響了污泥生長，從而影響硝化菌的生長。 因此，冬季應在滿足 COD 和 TP 出水條件下，適當降低 R_y↑ ，調整R_yh 為 80% 可以保證較好的出水水質。

圖 6 不同 R_5↑ 的夏季出水水質指標變化情況

Fig．6 Changes in Summer Effluent Quality Indicators with Different R_5?

圖 7 不同 R_5↑ 的冬季出水水質指標變化情況

Fig．7 Changes in Winter Effluent Quality Indicators with Different R_5h

3．3 DO 濃度對出水水質的影響

好氧池 DO 濃度與出水水質有直接關系［19］，好氧條件下 AOB 將 NH₄⁺-N 轉化為亞硝酸鹽（ NO₂^--N? ），為缺氧池反硝化提供氮源［20］。 本次模擬分析好氧池 DO濃度為 1、2、3、4、5、6mg/L 時系統(tǒng)去除污染物的效果。

不同DO 濃度的夏季、冬季污水處理廠出水水質指標變化情況分別見圖8、圖9。 DO 濃度變化對夏冬兩季出水COD、TP 濃度的影響較小，隨著DO 濃度從 1mg/L 增大至 6mg/L ，夏季、冬季 COD 平均濃度分別減小0.44，0.37mg/L ，夏季、冬季 TP 平均濃度分別增大0.02，0.08mg/L， 。 而 DO 濃度變化對 NH₄⁺-N 濃度的影響較大，原因是 DO 促進了好氧池內(nèi)硝化反應。 當 DO濃度增大至 2mg/L 時， NH₄⁺-N 濃度變化幅度最大，DO 濃度繼續(xù)增大至 6mg/L 時，出水 NH₄⁺-N 濃度變化幅度相對較小，此時 NH₄⁺-N 濃度已達到排放標準，如果繼續(xù)過量曝氣會增加無效能耗。

隨著DO濃度從 1mg/L 增大至 6mg/L ，夏冬兩季出水TN濃度變化明顯，夏季TN 平均濃度增大 1.93mg/L ，冬季TN平均濃度增大 3.52mg/L ，出水穩(wěn)定性較差。 原因是溫度變化對微生物活性的影響較大，冬季氣溫較低導致硝化細菌和反硝化細菌的豐度低。 冬季 DO 濃度為6mg/L 時，TN去除效果最差，TN 平均濃度為 6.96mg/L ，去除率為 80.23% 。 原因是好氧池中濃度過高的 DO 在內(nèi)回流作用下傳遞至缺氧池，影響反硝化反應；好氧池 DO 濃度升高導致硝化反應產(chǎn)生的硝酸鹽積累，抑制反硝化反應，致使最終出水 TN 濃度增大。 因此，在保證脫氮效果的前提下，考慮到運行能耗，夏季好氧段 DO 濃度控制為 1～2mg/L 最佳，冬季好氧段DO 濃度控制為 3～4mg/L 最佳。

3．4 進水比對出水水質的影響

合理分配多點進水可以提高原水中碳源的利用效率，如設置缺氧區(qū)進水，可為反硝化反應提供較為充足的碳源，減少外部碳源投加量，同時消耗污泥回流和硝化液回流所攜帶的剩余溶解氧，優(yōu)化脫氮除磷條件，從而提高處理效果［21］。 本次模擬設置 7 個進水比，相應缺氧池進水量見表5。

表 5 不同進水比相應缺氧池進水量Tab．5 Inlet Water Volume of Anoxic TankCorresponding to Different Inlet Ratios

不同進水比的夏季、冬季污水處理廠出水水質指標變化情況分別見圖10、圖11。 分析圖10 可知，進水比對夏季出水 COD 與 TP 濃度的影響較小，而出水NH₄⁺-N 和 TN 濃度隨 Q_? 增大而減小。 原因是一級缺氧池進水量增大可以增加內(nèi)外回流帶入的溶解氧，提升脫氮效果。 為了降低出水污染物濃度、提升水質，應增大一級缺氧池進水量，將一、二級缺氧池進水比控制在 4：1 為宜。

分析圖11 可知，冬季進水比同樣對 COD 濃度的影響較小， Q₁ 增大有利于去除TN 和 NH₄⁺-N ，而不利于去除 TP 。 已有研究表明，缺氧池進水量過大會影響聚磷菌代謝平衡，使聚磷菌豐度降低［22］，導致出水 TP 濃度升高。 因此，為進一步提高 TN 和 NH₄⁺-N 去除率，可在保證出水 COD 達標的情況下，適當增加一級缺氧池進水量，同時為了滿足除磷需求，一級缺氧池進水量不宜過大。 綜合上述分析，該污水處理廠冬季進水比控制在 3：1 為宜。

3．5 SRT 對出水水質的影響

SRT 決定活性污泥中微生物的種類，當 SRT 較長時，有利于硝化菌成長，增強硝化效果，但過長的 SRT可能會導致污泥老化、微生物活性降低，進而影響生物除磷效果［23］。 因此，確定適宜的SRT 對系統(tǒng)脫氮除磷效果至關重要。 本次模擬分析 SRT 為 5、10、15、20、25、30 d 時系統(tǒng)去除污染物的效果。

不同 SRT 的夏季、冬季污水處理廠出水水質指標

變化情況分別見圖 12、圖 13。 分析圖 12 可知，夏季SRT 從10 d 縮短到 5 d 時，出水污染物濃度均有斷崖式變化。 已有研究表明，在活性污泥系統(tǒng)中形成良好的硝化系統(tǒng)，一般需要 10～18d ，其中 12～15d 可獲得較佳的處理效果［24］。 本系統(tǒng)SRT 為5 d 時，出水 NH₄⁺-N 去除效果最差，平均濃度為 50.30mg/L ，系統(tǒng)硝化菌繁殖速度較慢，無法滿足要求。 SRT 從 10d 延長到 30d 過程中， NH₄⁺-N 和 TN 去除率提高，出水 NH₄⁺-N 平均濃度由 0.25mg/L 減小為 0.11mg/L ，出水 TN 平均濃度由 8.53mg/L 減小為 6.97mg/L ，滿足國家一級出水 A標準。 較長污泥齡有利于硝化菌繁殖，從而提高系統(tǒng)脫氮能力［25－26］。 TP 去除率整體隨 SRT 延長而降低，SRT 為 5 d 時，出水 TP 濃度不太穩(wěn)定。 因此，在滿足出水 COD 要求的前提下，為達到較好的脫氮除磷效果，夏季應當控制 SRT 為 15d 。

圖 12 不同 SRT 的夏季出水水質指標變化情況

Fig．12 Changes in Summer Effluent Quality Indicators with Different SRT

分析圖 13 可知，SRT 為 10d 時，運行天數(shù)為 64d 的出水 TN 濃度超過 15mg/L 。 隨著 SRT 從 5d 延長到 10d ，出水 NH₄⁺-N 濃度波動較大。 原因是 SRT 縮短到一定值時會出現(xiàn) NH₄⁺-N 被氧化為 NO₂^--N 并積累的現(xiàn)象，同時冬天溫度太低，硝化菌和非硝化菌的代謝速率變緩，進一步降低脫氮效果［27］。 出水 TP 濃度隨 SRT 延長而增大，SRT 超過 20d 時，系統(tǒng)個別運行天數(shù)對應的出水 TP 濃度超過了 0.5mg/L ，不符合國家排放標準。 原因是隨著 SRT 延長，污泥排放量減小，磷富集程度高，使出水 TP 濃度升高。 綜合考慮，該污水處理廠冬季 SRT 控制在 20d 可以保證較好的出水水質。

4 工藝運行工況優(yōu)化結果

基于對污水處理廠工藝運行參數(shù)單因素分析結果，利用五因素多水平正交試驗研究參數(shù)之間相互作用對出水污染物的影響。 結合上述分析設置的 R_H （七水平）、 、R_si （六水平）、DO 濃度（六水平）、進水比（七水平）、SRT（六水平）這 5 個參數(shù)，展開 L（6³×7²） 共計49 種工況試驗研究［28］。

4．1 夏季工況優(yōu)化結果

對49 種工況進行模擬，其中夏季優(yōu)化工況見表 6，對應水質模擬結果見表 7。 工況 2 中 R_H?R_sh 和 DO 濃度最低，較污水處理廠原始運行方案中 R_? 為 400% 和R_sh 為 100% 即內(nèi)、外回流量分別為 36840、4605m³/d 時，工況2 中內(nèi)、外回流量分別減小 62.50% 、 50% ，曝氣量從 3mg/L 減小到 1mg/L ，曝氣量節(jié)約 66.67% ，SRT為15 d，進水比為 3：1 。 工況 2 出水水質較好，出水COD、 NH₄⁺-N，TN，TP 濃度分別為 11．237、0．222、4．869、0.284mg/L 。 相較于該廠原出水 TN 濃度 10.600mg/L ，工況2 對TN 的去除率提高了 14.61% 。

4．2 冬季工況優(yōu)化結果

冬季優(yōu)化工況見表 8，對應水質模擬結果見表 9。綜合考慮出水水質、經(jīng)濟性、高效性等因素，工況 5 為最佳工況，可實現(xiàn)脫氮除磷和能耗平衡的需求。 R_H 、R_y↑ 分別為 250%.80% ，即內(nèi)、外回流量分別為 36 840、9210m³/d ，相比污水處理廠原始運行方案中內(nèi)、外回流量分別減小 62.50% 和 20% ，曝氣量節(jié)約了 33.33% 。此時，出水 COD、 NH₄⁺-N，TN，TP 濃度分別為 11．110、0.287，7.915，0.349，mg/L ，均滿足出水一級 A 標準。TN 濃度較該廠原出水濃度從 9.040mg/L 降低為7.915mg/L ，TP 濃度由 0.470mg/L 降為 0.349mg/L ，去除率分別提高了 2.47%.3.46%

5 結論

1）利用構建的多級 AAO 工藝仿真模型，模擬分析單因素對出水水質的影響。 結果表明：無論夏季還是冬季，控制 R_? 為 300%～400% 可以保證較好的出水水質；夏季控制 R_y↑ 為 100% 、冬季控制 R_sh 為 80% ，可以保證較好的出水水質；考慮到運行能耗，夏季好氧段 DO 濃度控制為 1～2mg/L 最佳，冬季控制為 3～4mg/L 最佳；夏季進水比控制為 4：1 、冬季控制為 3：1 為宜；夏季SRT 控制為 15d 、冬季控制為 20d 時，可以保證污水處理廠出水水質較好。

2）五因素多水平正交試驗結果表明，夏季污水處理廠工藝運行最優(yōu)工況： R_H 為 150%，R_yh 為 50% 、DO濃度為 1mg/L 、進水比為 3：1 、SRT 為 15d 。 與該污水處理廠原方案相比，該工況模擬出水 TN 去除率提高 14.61% ，好氧池曝氣量節(jié)約 66.67% ，內(nèi)、外回流量分別減小 62.50% 、 50% 。 冬季工藝運行最優(yōu)工況： R_? 為250%?R_ξ∣? 為 80% 、DO 濃度為 2mg/L 、進水比為 1：2 、SRT 為 20d 。 與該污水處理廠原方案相比，該工況TN、TP 去除率分別提高 2.47%.3.46% ，曝氣量節(jié)約33.33% ，內(nèi)、外回流量分別減小 62.50% 、 20% 。 優(yōu)化方案的節(jié)能效果顯著，大大降低了該污水處理廠設備耗電量。

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【責任編輯 栗 銘】