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專論與綜述工業(yè)水處理2014-07，34（7）

決污水廠存在的問題，但該方法在實(shí)際應(yīng)用中還存在困難，因?yàn)槲鬯畯S是一個開放的系統(tǒng)，其水質(zhì)易受外界因素如溫度、天氣等的影響，無法對其進(jìn)行控制，因此目前還難以實(shí)現(xiàn)。

Titagarh污水處理廠COD、TSS、氨氮和硝態(tài)氮去除率低的問題，為了改善出水水質(zhì)對Titagarh污水處理廠的Bardenpho工藝提出了幾種改進(jìn)方式，并通過STOTA軟件對幾種方案分別進(jìn)行動態(tài)模擬，并根

據(jù)模擬結(jié)果來確定最佳的改進(jìn)方案。方案一是考慮到完全混合的概念，將原Bardenpho工藝中好氧區(qū)劃分成3個以形成推流式，根據(jù)氨氮的濃度來控制不同階段溶解氧的需要量，方案二是考慮到自養(yǎng)菌裂解進(jìn)入缺氧區(qū)，同時為了預(yù)防自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌的競爭，提供了一個單獨(dú)的自養(yǎng)區(qū)域，將進(jìn)水流量分為兩股分別進(jìn)入改良的Bardenpho工藝，方案三是在方案二的基礎(chǔ)上考慮到兩股流一同進(jìn)入改良的

2活性污泥數(shù)學(xué)模型在應(yīng)用中的難點(diǎn)

目前，國內(nèi)外在活性污泥數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用方面

主要存在的問題包括：（1）廢水特征參數(shù)的測定方法；（2）完全混合反應(yīng)池個數(shù)的確定；（3）評價標(biāo)準(zhǔn)。

2.1廢水特征參數(shù)測定方法的研究

進(jìn)水水質(zhì)測定的準(zhǔn)確性會對模擬結(jié)果產(chǎn)生直接

的影響，而進(jìn)水水質(zhì)參數(shù)的確定過程中COD組分的確定是最重要的，但是目前對COD組分的測定還沒有提出一種統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法。COD組分的劃分是以其生物降解性為基礎(chǔ)的，不可生物降解物質(zhì)是生物惰性的，在經(jīng)過活性污泥系統(tǒng)后沒有形態(tài)上的變化。依據(jù)它們的物質(zhì)形態(tài)分為可溶的和顆粒的兩部分。惰性溶解有機(jī)物以進(jìn)入系統(tǒng)相同的濃度排出系統(tǒng)。惰性懸浮有機(jī)物被活性污泥捕捉，并隨剩余污泥排出系統(tǒng)�？缮锝到獠糠址譃橐咨锝到馕镔|(zhì)和慢速生物降解物質(zhì)，為了便于模擬，易生物降解物質(zhì)被當(dāng)作可溶物來處理，，而慢速生物降解基質(zhì)被當(dāng)作顆粒物處理。表1中列出了不同國家生活污水中COD組分的比例分配〔9〕。

表1不同國家生活污水中COD組分

污水來源SI/%XH/%XS/%XI/%SS/%

〔10〕

中國11.1±2.29.9±2.016.9±1.838.9±10.723.3±9.8

〔11〕

丹麥158401727

〔12〕

法國5.85.81834.917.3

〔13〕

瑞士4.0±2.511.1±4.538.5±11.142.9±11.23.6±2.3

〔14〕

瑞典8.7±2.114.0±5.312.3±4.656.0±3.69.0±1.0土耳其〔15〕101585017

注：SS為易生物降解有機(jī)物；SI為溶解性不可生物降解有機(jī)物；XH

為異養(yǎng)菌；XS為慢速降解性有機(jī)物；XI為惰性顆粒性有機(jī)物。

Bardenpho工藝會增加后續(xù)氨氮濃度的問題，將兩股流量分別進(jìn)入各自的改良的Bardenpho工藝。藍(lán)

莓等〔6〕針對上海市長橋污水廠存在的問題，即出水氨氮、總氮不能滿足新的排放標(biāo)準(zhǔn)，提出了不同建議方案，分別通過增加好氧區(qū)和缺氧區(qū)的體積來減少出水氨氮和總氮的濃度。模擬結(jié)果顯示，因?yàn)樵黾雍醚醭睾腿毖醭氐捏w積可以延長水力停留時間從而使硝化作用和反硝化作用更完全，因此可達(dá)到降低出水氨氮和總氮的目的。

雖然采用上述方法能夠達(dá)到改善出水水質(zhì)的目的，但是這種方法一般是根據(jù)存在的問題來提出可能存在的原因，然后依據(jù)經(jīng)驗(yàn)提出幾種不同的方案，根據(jù)模擬結(jié)果來確定最佳方案，其適用范圍具有局限性，只適用于某種特定的情形，并不能從根本上解決污水廠的問題。因此，在這方面還有待進(jìn)一步研究，并提出一種通用的解決方法從本質(zhì)上解決問題。

另一種是根據(jù)經(jīng)濟(jì)或技術(shù)上的要求建立目標(biāo)函數(shù)，以活性污泥數(shù)學(xué)模型作為狀態(tài)方程，以出水水質(zhì)為約束條件，同時根據(jù)研究目的或要求選擇合適的控制變量，如L.Benedetti等〔7〕為了減少

從表1可以看出，不同國家生活污水中的COD組分在COD中所占的比例有明顯的差異，說明了組分受管網(wǎng)和結(jié)構(gòu)的質(zhì)量及生活習(xí)慣的影響較大，證明了測定COD組分的必要性，同時也說明了尋找到適合我國國情的組分測定方法的重要性。

國內(nèi)外關(guān)于COD組分的測定還沒有提出統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)方法，目前國內(nèi)外研究者主要參考以下4個指南：（1）STOWA指南；（2）BIOMATH指南；（3）模型校正的WERF指南；（4）HSG指南。在不同的國家所用的指南不一樣，如在荷蘭的許多污水處理廠中采用STOWA指南，而北美采用的標(biāo)準(zhǔn)方法是模型

Oostende污水廠的能耗，以活性污泥數(shù)學(xué)模型為狀

態(tài)方程，以出水水質(zhì)滿足排放要求為前提，建立了一個用來評估污水廠能耗的模型。通過對曝氣控制器的合理控制來達(dá)到減少污水廠能耗的目的。舒海濤等〔8〕為了優(yōu)化污水廠的能耗，以ASM1為基礎(chǔ)，建立了曝氣系統(tǒng)簡化數(shù)學(xué)模型。以曝氣量能量消耗最小為目標(biāo)函數(shù)，以氨氮質(zhì)量濃度<4mg/L為限制條件，由此計(jì)算推導(dǎo)出的控制方法不僅滿足了出水水質(zhì)要求，而且使曝氣能耗最小。

從理論上講，工程經(jīng)濟(jì)法可以作為一種工具解

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