馬 昭,劉玉玲,白 戈,宣武赟,鞏書(shū)涵

(1.西安理工大學(xué) 水利水電學(xué)院,西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710048;2.中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,貴州 貴陽(yáng) 550081)

?

基于BioWin3.1軟件對(duì)Orbal氧化溝中4種組分的模擬研究

馬 昭1,2,劉玉玲1,白 戈1,宣武赟1,鞏書(shū)涵1

(1.西安理工大學(xué) 水利水電學(xué)院,西北旱區(qū)生態(tài)水利工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,陜西 西安 710048;2.中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院,貴州 貴陽(yáng) 550081)

為了模擬Orbal氧化溝工藝有機(jī)物去除與脫氮除磷效果,基于ASDM數(shù)學(xué)模型,以BioWin3.1軟件為模擬平臺(tái),對(duì)Orbal氧化溝工藝進(jìn)行模擬研究。通過(guò)模型模擬值與實(shí)驗(yàn)實(shí)測(cè)值的對(duì)比可知,COD、TN、TP與氨氮的模擬值與實(shí)測(cè)值誤差較小。說(shuō)明BioWin3.1軟件可以較好地模擬Orbal氧化溝工藝的有機(jī)物去除與脫氮除磷效果,可用于對(duì)Orbal氧化溝中的水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè),也可為工藝的運(yùn)行調(diào)試提供參考依據(jù)。

Orbal氧化溝; BioWin3.1; 模擬; 預(yù)測(cè)

根據(jù)我國(guó)2015年1月1日實(shí)施的《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》第七十條要求,可明顯看出我國(guó)已將環(huán)境保護(hù)提到重要日程上。其中,對(duì)污水處理企業(yè)也提出了更高的要求,要求企業(yè)應(yīng)當(dāng)優(yōu)先使用清潔能源,并采用資源利用率高且污染物排放量少的工藝、設(shè)備、廢棄物綜合利用技術(shù)以及污染物無(wú)害化處理技術(shù),以減少污染物的產(chǎn)生。同時(shí),根據(jù)2015年4月16日由國(guó)務(wù)院通知的《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(簡(jiǎn)稱(chēng)“水十條”)正式出臺(tái)的內(nèi)容,對(duì)污水排放標(biāo)準(zhǔn)與污水處理工藝都提出了更高的要求。此外,我國(guó)目前城市污水處理能耗較高,根據(jù)我國(guó)的能源發(fā)展戰(zhàn)略,需要開(kāi)展污水處理工藝的節(jié)能降耗研究[1]。

污水處理工藝涉及的過(guò)程復(fù)雜,工藝調(diào)整一般依靠工程經(jīng)驗(yàn),調(diào)整周期長(zhǎng),成本高,存在一定風(fēng)險(xiǎn)。由于數(shù)值模擬方法可以快速預(yù)測(cè)不同處理工藝條件下的出水水質(zhì),因此在污水處理廠(chǎng)工藝的設(shè)計(jì)和預(yù)測(cè)運(yùn)行方面得到了重視和發(fā)展[2]。從20世紀(jì)70年代起,研究人員和機(jī)構(gòu)陸續(xù)開(kāi)發(fā)了多種活性污泥系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型[3-6],其中以國(guó)際水協(xié)會(huì)提出的活性污泥數(shù)學(xué)模型(Active Sludge Mathematic Models,簡(jiǎn)稱(chēng)ASMs)與厭氧硝化模型(Anaerobic Digestion Mathematic Models,簡(jiǎn)稱(chēng)ADMs)最具代表性[1]。BioWin3.1模擬軟件的核心是主要包含ASMs與ADMs的ASDM綜合模型。本文利用BioWin3.1軟件對(duì)西安市某污水廠(chǎng)Orbal氧化溝工藝進(jìn)行數(shù)值模擬,一方面可通過(guò)模型模擬的出水水質(zhì)與實(shí)際工藝的出水水質(zhì)對(duì)比來(lái)驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性,另一方面可通過(guò)已驗(yàn)證的模型對(duì)實(shí)際污水處理工藝的水質(zhì)進(jìn)行預(yù)測(cè),這對(duì)后面的工藝調(diào)試具有一定的指導(dǎo)意義。

1 BioWin簡(jiǎn)介

BioWin3.1(全污水處理廠(chǎng)ASDM數(shù)學(xué)模型)不僅內(nèi)嵌了IWA推出的ASMs活性污泥系列模型,而且整合了厭氧硝化模型(ADMs)、pH平衡、氣體轉(zhuǎn)移與化學(xué)沉淀等模型[7-8],這使得構(gòu)建的模型與實(shí)際工藝狀況吻合良好。

BioWin3.1軟件基于ASDM數(shù)學(xué)模型,闡述了全污水處理環(huán)節(jié)中50種污水組分以及影響這些污水組分的80個(gè)化學(xué)、物理與生物反應(yīng)過(guò)程。BioWin3.1模型軟件涵蓋了30個(gè)污水處理工藝模塊,包含進(jìn)出水模塊、生化反應(yīng)器模塊、沉淀池(初沉池與二沉池等)模塊、污泥處理模塊等。用戶(hù)通過(guò)整合這些結(jié)構(gòu)化工藝模塊,可以構(gòu)建目標(biāo)污水處理工藝的概化模型[2]。

圖2 Orbal氧化溝概化模型Fig.2 Generalized model of the Orbal oxidation ditch

2 污水廠(chǎng)概況

研究的污水處理工藝為西安市某污水處理廠(chǎng)以O(shè)rbal氧化溝為核心的二級(jí)生物處理工藝。其中,Orbal氧化溝的外、中、內(nèi)溝容積比為52.6∶29.7∶17.7,采用轉(zhuǎn)刷曝氣。污水進(jìn)入到進(jìn)水控制井,再經(jīng)過(guò)粗格柵、污水泵房、細(xì)格柵、曝氣沉砂池(單格尺寸為38 m×4.8 m×2.0 m)進(jìn)行除渣、沉砂、撇油等預(yù)處理后,依次經(jīng)過(guò)分配井、厭氧選擇池(單池尺寸為27 m×9.8 m×4.35 m)、氧化溝(單池尺寸為108.2 m×50.2 m×4.5 m)、沉淀池(單池直徑為42 m,深度為4.5 m)進(jìn)行生化處理,最后出水。二沉池排出的污泥進(jìn)入濃縮池、平衡池并被離心脫水處理后,外運(yùn)衛(wèi)生填埋。具體流程見(jiàn)圖1。

圖1 Orbal氧化溝工藝流程圖Fig.1 Orbal oxidation ditch process flow diagram

該污水處理廠(chǎng)共有4座氧化溝,每座氧化溝有效容積為18 745 m3,每組池寬為50.2 m,溝長(zhǎng)為108.2 m,有效水深為4.5 m。每個(gè)氧化溝內(nèi)有轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)14臺(tái),其中外圈6臺(tái),中圈6臺(tái),內(nèi)圈2臺(tái)。每單座氧化溝中部橫跨安裝3臺(tái)潛水推進(jìn)器,外溝2臺(tái),中溝1臺(tái),起推流作用。氧化溝內(nèi)部混合液濃度大約為4 000～6 000 mg/L,水力停留時(shí)間約為20 h,污泥回流比為60%,污泥齡約為20 d,外、中、內(nèi)三溝的寬度分別為9 m、6 m和4.3 m。

3 工藝模擬過(guò)程

3.1 構(gòu)建工藝概化模型

基于Orbal氧化溝工藝運(yùn)行原理,構(gòu)建Orbal氧化溝工藝概化模型[9],如圖2所示(交叉點(diǎn)處未連接)。同時(shí)根據(jù)上述污水廠(chǎng)概況中Orbal氧化溝的實(shí)際尺寸來(lái)設(shè)定模型各單元的幾何尺寸。

BioWin3.1軟件中沒(méi)有提供推流式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)模塊,但提供了轉(zhuǎn)刷曝氣反應(yīng)器與生物反應(yīng)器等結(jié)構(gòu)單元。通過(guò)設(shè)置與編輯其中的相關(guān)參數(shù),可以利用這些單元來(lái)構(gòu)建可以用于準(zhǔn)確模擬的推流式反應(yīng)器。因此,根據(jù)實(shí)際氧化溝的有效容積、溝長(zhǎng)、有效水深等幾何尺寸以及其他附屬設(shè)備的數(shù)量與功能來(lái)構(gòu)建工藝概化模型。本文應(yīng)用了14個(gè)轉(zhuǎn)刷曝氣單元與20個(gè)非曝氣的生物反應(yīng)器單元來(lái)進(jìn)行建模。轉(zhuǎn)刷曝氣單元用來(lái)模擬氧化溝中的曝氣轉(zhuǎn)刷及其附屬構(gòu)筑物,非曝氣的生物反應(yīng)器單元通過(guò)連接兩個(gè)相鄰轉(zhuǎn)刷曝氣單元來(lái)模擬相鄰轉(zhuǎn)刷間的溝道。

根據(jù)穩(wěn)態(tài)模擬[7]的結(jié)果,轉(zhuǎn)刷曝氣單元的體積在外、中、內(nèi)三溝道分別設(shè)為150 m3、100 m3和90 m3。同時(shí),外溝中每個(gè)厭氧反應(yīng)器單元的幾何尺寸(長(zhǎng)×寬×深度)為10.73 m×9 m×4.5 m,溶解氧控制在0.0 mg/L;中溝每個(gè)反應(yīng)器單元的幾何尺寸設(shè)為6.8 m×6 m×4.5 m,溶解氧控制在1.0 mg/L;內(nèi)溝中每個(gè)反應(yīng)器單元的幾何尺寸設(shè)為28.21 m×4.3 m×4.5 m,溶解氧控制在2.0 mg/L,以此實(shí)現(xiàn)與Orbal氧化溝實(shí)際情況的最佳吻合。

在模型中,曝氣沉砂池后的點(diǎn)沉淀池沒(méi)有體積,點(diǎn)沉淀池的作用只是將曝氣沉砂池中沉淀的物質(zhì)排至污泥濃縮池,進(jìn)行后續(xù)處理,直至污泥排放。同時(shí),對(duì)于污泥濃縮池構(gòu)筑物,由于模型中沒(méi)有單獨(dú)的模塊來(lái)構(gòu)建污泥濃縮池,本模型中應(yīng)用污泥濃縮池與脫水間模塊共同構(gòu)建污泥濃縮池,如圖3(a)所示。污泥濃縮池運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置見(jiàn)圖3(b)與(c),污泥濃縮池底流流量設(shè)置為100.000 0 m3/d,脫水間底流流量設(shè)置為1.000 0 m3/d。如圖3(d)與(e)所示,二沉池構(gòu)筑物由理想沉淀池模塊構(gòu)建,其運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置選擇同步流,同步于進(jìn)水流量(即同步流)的25%,此時(shí),設(shè)定的運(yùn)行參數(shù)可以使模型出水模擬值與污水廠(chǎng)出水實(shí)測(cè)值吻合較好,說(shuō)明模型可以準(zhǔn)確反映實(shí)際污水處理工藝的運(yùn)行狀況。

圖3 Orbal氧化溝模型中污泥濃縮池與二沉池Fig.3 Sludge thickener and secondary clarifier in the Orbal oxidation ditch model

3.2 輸入水質(zhì)水量與相關(guān)參數(shù)

構(gòu)建的Orbal氧化溝工藝模型中,進(jìn)水水量與水質(zhì)采用實(shí)測(cè)進(jìn)水水量與水質(zhì)的平均值(見(jiàn)表1)。由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,目前我處實(shí)驗(yàn)設(shè)備不能測(cè)定部分組分?jǐn)?shù)據(jù),則模型不能進(jìn)行準(zhǔn)確模擬,所以本文這部分組分默認(rèn)為IWA推薦的典型污水組分(見(jiàn)表2)。IWA推薦的典型污水組分與污水廠(chǎng)組分有一定的差異,但兩者的偏差在模擬誤差允許的范圍內(nèi),模型可以較為準(zhǔn)確地對(duì)工藝進(jìn)行模擬,模擬結(jié)果能反映出污水廠(chǎng)的運(yùn)行狀況。對(duì)于涉及的模型參數(shù)(動(dòng)力學(xué)與化學(xué)計(jì)量學(xué)參數(shù))的設(shè)置,其中部分模型相關(guān)參數(shù)基于間歇OUR法[10]原理,通過(guò)呼吸計(jì)量裝置(見(jiàn)圖4)在特定條件下對(duì)污水中微生物氧呼吸速率(OUR)[11]進(jìn)行實(shí)測(cè),再通過(guò)相關(guān)參數(shù)計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算,實(shí)測(cè)與計(jì)算的參數(shù)值見(jiàn)表3。

表1 污水處理廠(chǎng)實(shí)測(cè)水量與組分

注:表1中提及的每月水質(zhì)數(shù)據(jù)平均值是由每日監(jiān)測(cè)的水質(zhì)數(shù)據(jù)求平均所得;表1中只列舉部分常用水質(zhì)數(shù)據(jù)。

表2 典型污水組分(最初污水)

表3 Orbal氧化溝工藝中化學(xué)計(jì)量學(xué)與動(dòng)力學(xué)參數(shù)推薦值與實(shí)測(cè)值

注:由于實(shí)驗(yàn)條件的限制,只實(shí)測(cè)了部分化學(xué)計(jì)量學(xué)與動(dòng)力學(xué)參數(shù)(列于表4)。

表3中實(shí)測(cè)的化學(xué)計(jì)量參數(shù)有異養(yǎng)菌與自養(yǎng)菌的產(chǎn)率系數(shù)YH與YA,動(dòng)力學(xué)參數(shù)有異養(yǎng)菌與自養(yǎng)菌的衰減系數(shù)bH與bA,異養(yǎng)菌與自養(yǎng)菌的比增長(zhǎng)速率uH與uA。

模型中其它參數(shù)值默認(rèn)為國(guó)際水協(xié)(IWA)推薦值(見(jiàn)表4)。

表4 化學(xué)計(jì)量學(xué)與動(dòng)力學(xué)參數(shù)的推薦值

注:由于模型中化學(xué)計(jì)量學(xué)與動(dòng)力學(xué)參數(shù)較多,加之文章篇幅限制,所以此處只列舉了部分推薦數(shù)據(jù),而模型模擬時(shí) 所需參數(shù)已默認(rèn)為推薦值。

圖4 呼吸計(jì)量裝置Fig.4 Respiratory measuring device

3.3 工藝模擬與結(jié)果分析

先將表1與表3的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)輸入到上述概化模型中,設(shè)置其它參數(shù)為污水廠(chǎng)實(shí)際運(yùn)行參數(shù)或國(guó)際水協(xié)推薦值來(lái)進(jìn)行穩(wěn)態(tài)模擬;后將出水模擬值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比分析,同時(shí)通過(guò)調(diào)整部分參數(shù)實(shí)現(xiàn)模型的校準(zhǔn)。以下對(duì)模型校正前后TN、TP、氨氮與COD的出水濃度與去除率的模擬值進(jìn)行分析,見(jiàn)圖5～8。

圖5 模型校準(zhǔn)前后總氮TN出水濃度與去除率Fig.5 TN effluent concentrations and removal effect before and after the model calibration

由圖5可知,出水TN濃度的模擬值與實(shí)測(cè)值存在偏差。其原因有:6月與8月含有污染物濃度較高的污水進(jìn)入污水廠(chǎng),使進(jìn)水TN濃度偏高,再者污水廠(chǎng)工藝中微生物長(zhǎng)期處于穩(wěn)定環(huán)境中,含有較高濃度污染物的污水混入,使微生物受沖擊而對(duì)TN的去除率下降;西安市8月份雨水較多,大量雨水的混入,超過(guò)污水廠(chǎng)處理水量,部分污水未經(jīng)處理直接排放;在活性污泥系統(tǒng)中生物脫氮由硝化與反硝化兩個(gè)過(guò)程共同來(lái)完成,其中生物硝化是硝化細(xì)菌(包含硝化桿菌與亞硝化單胞菌)將污水中氨氮最終轉(zhuǎn)化為硝酸鹽的生化過(guò)程,而生物反硝化是反硝化菌將硝化過(guò)程產(chǎn)生的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為N2、NO與N2O的生化過(guò)程,最終達(dá)到脫氮的效果[12]。生物脫氮的適宜溫度為25 ℃～30 ℃,而西安市11月與12月正處于冬季,氣溫較低,低溫不但影響硝化細(xì)菌的比增長(zhǎng)速率,而且影響硝化細(xì)菌中生化酶的活性,繼而影響生物脫氮率;在對(duì)污水廠(chǎng)水質(zhì)測(cè)定時(shí),人為因素帶來(lái)的誤差也不可避免。這些因素均會(huì)使出水TN濃度模擬值與實(shí)測(cè)值存在一定偏差。由圖5還可知,TN的實(shí)際去除率大致在64.929%～78.570%范圍內(nèi),模擬去除率范圍大致為64.914%～77.896%,兩者的TN去除率百分比差值在0.024%～3.971%范圍內(nèi)。就TN總體去除率而言,模型可以準(zhǔn)確模擬出水TN濃度。

圖6 模型校準(zhǔn)前后總磷TP出水濃度與去除率Fig.6 TP effluent concentrations and removal effect before and after the model calibration

由圖6可知,總磷TP出水濃度的模擬值與實(shí)測(cè)值也存在偏差。其原因除了上述高濃度污水的混入對(duì)微生物的沖擊、雨水量大造成部分污水直排以及低溫與微生物生理活動(dòng)的關(guān)系等因素外,還有硝化作用產(chǎn)生的硝酸鹽抑制厭氧段聚磷菌釋磷,繼而影響易降解有機(jī)物的貯存與聚磷菌好氧段吸磷,這些因素都會(huì)使出水TP濃度的模擬值與實(shí)測(cè)值存在一定偏差。由圖6還可知,實(shí)際的TP去除率在95.052%～97.087%之間,模擬的TP去除率大致范圍為94.795%～97.064%,兩者的TP去除率百分比差值在0.031%～0.385%范圍內(nèi)。綜上所述,模型可以對(duì)出水TP濃度進(jìn)行較為準(zhǔn)確的模擬。

圖7 模型校準(zhǔn)前后氨氮出水濃度與去除率Fig.7 Ammonia effluent concentrations and removal effect before and after the model calibration

由圖7可知,出水氨氮濃度的模擬值與實(shí)測(cè)值也存在偏差。尤其是6月與8月的出水氨氮平均濃度相對(duì)偏高,原因?yàn)?月與8月含有污染物濃度較高的污水進(jìn)入污水廠(chǎng),污水中含有大量的氨氮成分,高濃度的氨氮對(duì)微生物活性有抑制作用,會(huì)降低微生物對(duì)有機(jī)污染物的降解效率;高濃度的氨氮使污水中碳氮比過(guò)低,因此微生物營(yíng)養(yǎng)元素比例失調(diào),難以進(jìn)行有效的硝化作用;污水中還存在一定量的重金屬、絡(luò)合離子或有毒有機(jī)物,對(duì)硝化細(xì)菌與反硝化細(xì)菌有毒害作用。這些都會(huì)造成實(shí)測(cè)出水氨氮濃度偏高,與模型模擬值存在一定的偏差。由圖7還可知,氨氮的實(shí)測(cè)去除率大致在79.694%～95.606%之間,氨氮的模擬去除率大致范圍為82.009%～96.095%,兩者的氨氮去除率百分比差值在0.078%～2.905%范圍內(nèi)。就氨氮整體去除率而言,模型可以準(zhǔn)確模擬出水氨氮濃度。

由圖8可知,COD出水濃度的模擬值與實(shí)測(cè)值也存在偏差,其原因除了人為監(jiān)測(cè)帶來(lái)的誤差、污水量過(guò)大部分直排、高濃度污水進(jìn)入水廠(chǎng)對(duì)系統(tǒng)的沖擊等影響因素外,還有環(huán)境溫度的影響,由于活性污泥系統(tǒng)中的微生物多屬嗜溫菌,其適宜溫度介于15 ℃～30 ℃之間[12],適宜的溫度能夠促進(jìn)微生物的新陳代謝并強(qiáng)化微生物體內(nèi)生化酶的活性,有助于微生物對(duì)污染物進(jìn)行降解。相反,溫度較低會(huì)抑制微生物對(duì)污染物的降解。由圖8還可知,COD的實(shí)際去除率大致在91.429%～94.589%范圍內(nèi),模擬去除率范圍大致為91.957%～94.477%,兩者COD去除率百分比差值在0.013%～0.577%范圍內(nèi)。綜上所述,模型可以對(duì)出水COD濃度進(jìn)行較為準(zhǔn)確的模擬。

圖8 模型校準(zhǔn)前后COD出水濃度與去除率Fig.8 COD effluent concentrations and removal effect before and after the model calibration

奧貝爾氧化溝工藝中COD、TN、TP與氨氮的模擬值與實(shí)測(cè)值出現(xiàn)誤差的共同原因主要有以下幾點(diǎn)。

1) 試驗(yàn)過(guò)程中難免存在測(cè)定誤差,將它們運(yùn)用到模型中對(duì)模擬結(jié)果的準(zhǔn)確度必然產(chǎn)生一定影響;

2) 所建模型將Orbal氧化溝工藝模型化,部分模擬過(guò)程被理想化,同時(shí)模型中使用的參數(shù)推薦值與實(shí)際污水處理工藝的運(yùn)行參數(shù)有出入,也會(huì)對(duì)模擬結(jié)果造成一定的影響;

3) 模擬溫度均設(shè)為20 ℃,而實(shí)際反應(yīng)溫度隨著環(huán)境溫度變化,這會(huì)對(duì)模擬結(jié)果造成一定的誤差;

4) 所建模型對(duì)工藝中曝氣池的流態(tài)、二沉池的功能等都進(jìn)行了一定的簡(jiǎn)化,這與實(shí)際情況也存在一定差距;

5) BioWin3.1構(gòu)建的模型只是一個(gè)與實(shí)際Orbal氧化溝工藝不斷靠近的模型,然而模型設(shè)定的條件與實(shí)際污水處理工藝的環(huán)境條件存在一定差距。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文以西安市某污水處理廠(chǎng)Orbal氧化溝工藝為研究對(duì)象,先通過(guò)BioWin3.1軟件構(gòu)建工藝模型并進(jìn)行模型校正,后用校正后的模型對(duì)TN、TP、氨氮與COD進(jìn)行模擬,模擬結(jié)果表明BioWin3.1模型軟件可以較準(zhǔn)確地模擬污水處理工藝的運(yùn)行狀況,同時(shí)驗(yàn)證了實(shí)測(cè)相關(guān)參數(shù)的準(zhǔn)確性。該模型可為后期的水質(zhì)預(yù)測(cè)、故障診斷與工藝調(diào)試、設(shè)計(jì)和提標(biāo)改造提供參考依據(jù)。

[1] 施漢昌, 邱勇, 沈童剛. 城市污水處理廠(chǎng)全流程模擬軟件BioWIN的應(yīng)用研究 [C]∥中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì), 河北省人民政府.水資源保護(hù)與水處理技術(shù)國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集.2012:1-8. SHI Hanchang, QIU Yong, SHEN Tonggang. Application of the simulation software BioWIN of the whole process in the urban sewage treatment plant [C]∥China Science and Technology Association, Hebei Provincial People’s Government. Protection of water resources and water treatment technology International Symposium.2012: 1-8.

[2] 沈童剛, 邱勇, 應(yīng)啟鋒, 等. 污水處理廠(chǎng)模擬軟件BioWIN的應(yīng)用 [J]. 給水排水,2009,35:459-462. SHEN Tonggang, QIU Yong, YING Qifeng, et al. Application of the simulation software BioWIN of the sewage treatment plant [J]. Water Supply and Sewerage,2009, 35: 459-462.

[3] BARKER P S, DOLD P L. General model for biological nutrient removal activated sludge systems: model presentation [J]. Water Environ Res, 1997, 69(5): 969-984.

[4] BRDJANOVIC D. Modeling COD, N and P removal in a full-scale wwtp Haarlem Waarderpolder [J]. Water Research, 2000, 34(3): 846-858.

[5] HENZE M, GUJER W, MINO T, et al. Activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2D and ASM3 [M]. London, IWA Publishing, 2000: 725-736.

[6] IWA Task Group. Activated sludge models ASM1, ASM2, ASM2d, and ASM3 [M]. IWA publishing in its scientific and technical report series, London, 2000:8-37.

[7] 胡志榮, CHAPMAN K, DOLD P, 等. 全污水處理廠(chǎng)數(shù)學(xué)模擬的BioWin模型 [J]. 給水排水, 2008, 34(增刊1): 159-166. HU Zhirong, CHAPMAN K, DOLD P, et al. BioWin model of the mathematical simulation of the whole sewage treatment plant [J]. Water Supply and Sewerage, 2008, 34 (S1): 159-166.

[8] 劉玉玲, 白昱, 楊侃. A2/O工藝脫氮除磷數(shù)值模擬研究 [J]. 西安理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 29(3): 295-300. LIU Yuling, BAI Yu, YANG Kan. Numerical simulation of the A2/ O process in the Nitrogen and phosphorus removal [J]. Journal of Xi’an University of Technology, 2013, 29(3): 295-300.

[9] 陳慧禾, 劉天順, 鄔素艷. 某城鎮(zhèn)污水廠(chǎng)奧貝爾氧化溝工藝的設(shè)計(jì)與運(yùn)行 [J]. 中國(guó)給水排水, 2012, 28(10): 48-50. CHEN Huihe, LIU Tianshun, WU Suyan. Design and operation of the Orbal oxidation ditch process in a municipal wastewater plant [J]. Chinese Water Supply and Sewerage, 2012, 28(10): 48-50.

[10] 胡志榮, 周軍, 甘一萍, 等. 基于BioWin的污水處理工藝數(shù)學(xué)模擬與工程應(yīng)用 [J]. 中國(guó)給水排水, 2008, 24(4): 19-23. HU Zhirong, ZHOU Jun, GAN Yiping, et al. Applications of the mathematical simulation and engineering of the sewage treatment process based on BioWin [J]. Chinese Water Supply and Sewerage, 2008, 24(4): 19-23.

[11] OLIVEIRA C S, ORDAZ A,FERREIRA E C. In situ pulse respirometric methods for the estimation of kinetic and stoichiometric parameters in aerobic microbial communities [J]. Biochemical Engineering Journal, 2011, 58-59: 12-19.

[12] 李圭白, 張杰. 水質(zhì)工程學(xué) [M]. 北京, 中國(guó)建筑工業(yè)出版社, 2005: 372-375.

(責(zé)任編輯 王衛(wèi)勛)

Simulation of four components based on BioWin software in the Orbal oxidation ditch

MA Zhao1,2,LIU Yuling1,BAI Ge1,XUAN Wuyun1,GONG Shuhan1

(1.School of Water Resources and Hydroelectric Engineering, Xi’an University of Technology; State Key Laboratory of Eco-Hydraulic Engineering, Xi’an 710048, China; 2.Guiyang Survey,Design & Research Institute of State Power Corporation of China,Guiyang 550081, China)

In order to simulate the organics removal and denitrification and phosphorus removal effect of the Orbal oxidation ditch process, the Orbal oxidation ditch process is numerically simulated based on the ASDM mathematical model and the BioWin simulation software. The comparisons between the analog values of the model and the experimental measured values show that the simulated COD, TN, TP and ammonia nitrogen are approximately in agreement with the experimental ones. Studies have shown that the BioWin software can precisely simulate the organics removal and denitrification and phosphorus removal effect of the Orbal oxidation ditch process, which can be used at the same time for forecast of water quality in the Orbal oxidation ditch and provide the reference basis for operation and Debugging.

Orbal oxidation ditch; BioWin3.1; simulation; forecast

10.19322/j.cnki.issn.1006-4710.2016.04.018

2015-06-11

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51178391);陜西省教育廳重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室科學(xué)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目(15JS063);陜西省科學(xué)研究計(jì)劃資助項(xiàng)目(2014K15-03-05)

馬昭,男,碩士生,研究方向?yàn)榄h(huán)境污染控制技術(shù)。E-mail:840192526@qq.com

劉玉玲,女,博士,教授,博導(dǎo),研究方向?yàn)樗廴究刂评碚撆c技術(shù)。E-mail:liuyuling@xaut.edu.cn

X703.1

A

1006-4710(2016)04-0481-07