msbr工藝模擬及其脫氮除磷優(yōu)化控制

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1、國內(nèi)圖書分類號：TU992.3學(xué)校代碼：10213國際圖書分類號：628.356密級：公開工學(xué)博士學(xué)位論文MSBR工藝模擬及其脫氮除磷優(yōu)化控制博士研究生：鄧仁健導(dǎo)師：張金松教授申請學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：市政工程所在單位：深圳研究生院答辯日期：2014年9月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TU992.3U.D.C:628.356DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringNUMERICALSIMULATIONANDOPTIMIZATIONOF

2、BIOLOGICALNUTRIENTREMOVALINMSBRPROCESSCandidate：RenjianDengSupervisor：Prof.JinsongZhangAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpeciality：MunicipalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：2014.09Degree-Conferring-Institution：HarbinInsti

3、tuteofTechnology摘要摘要MSBR工藝是在城市污水廠應(yīng)用較多的同步脫氮除磷工藝之一，但本身存在一些矛盾和不足，如碳源競爭和污泥齡矛盾、后置反硝化效率低等，使其脫氮和除磷關(guān)系難以均衡，處理效率有待提高，因此如何實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的同步脫氮除磷是MSBR工藝污水廠運(yùn)行控制的難點(diǎn)與重點(diǎn)。本論文以數(shù)學(xué)模型為主要研究手段，探討了主要工藝參數(shù)對MSBR工藝脫氮與除磷的影響及其控制，系統(tǒng)地研究了MSBR工藝在處理雨季與旱季變化顯著污水時(shí)的脫氮除磷優(yōu)化控制策略及改善措施；并利用SBR小試試驗(yàn)研究了主要工藝參數(shù)對后置反

4、硝化脫氮除磷的影響，彌補(bǔ)了數(shù)值模擬在后置反硝化工藝模擬中的不足。本研究成果2可為MSBR、JBH及A/O等工藝優(yōu)化運(yùn)行和升級改造提供科學(xué)的理論指導(dǎo)。對7池MSBR工藝數(shù)學(xué)模擬模型構(gòu)建方法及參數(shù)校核方法進(jìn)行了研究。提出了“4個(gè)串聯(lián)完全混合反應(yīng)器+推流反應(yīng)器+矩形沉淀池”組合方式來表征MSBR工藝反應(yīng)器的構(gòu)建方案，以ASM2d為機(jī)理構(gòu)建了其數(shù)學(xué)模型；并利用靈敏度分析、參數(shù)識別和目標(biāo)函數(shù)優(yōu)化求解等方法獲得了模型的校核參數(shù)集：YPAO=0.075，YH好氧=0.60，YH缺氧=0.55，YPO4=0.3；μAUT=1.

5、15，bAUT=0.16，KNH4=1.2；bH=0.45，ηNO3=0.65；μPAO=1.15，bpp=0.30，bPAO=0.15，qpp=0.75。YT污水廠為-期2個(gè)月的實(shí)際水質(zhì)動態(tài)模擬檢驗(yàn)結(jié)果表明：出水COD、NO3-N和TN的模擬+值與實(shí)測值的平均相對偏差A(yù)RD均小于10%，NH4-N和TP的平均絕對誤差僅為0.21mg/L和0.13mg/L，模型具有較高的預(yù)測精度。利用模型研究了實(shí)際進(jìn)水條件下MSBR工藝脫氮與除磷的影響因素及其特性。影響系統(tǒng)脫氮的主次因素為混合液回流比、SBR池缺氧時(shí)間、濃縮污

6、泥回流比、DO濃度和污泥齡；影響系統(tǒng)除磷的主次因素為污泥齡、濃縮污泥回流比、SBR池缺氧時(shí)間、DO濃度和混合液回流比，且這些因素均為可控制性工藝參數(shù)；水溫在21~15℃之間變化時(shí)，對系統(tǒng)脫氮除磷影響較小，在15~12℃+變化時(shí)，對出水NH4-N有影響，可提高系統(tǒng)污泥濃度（>3500mg/L）來強(qiáng)化硝化反應(yīng)使其達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。MSBR工藝具有顯著的后置反硝化脫氮除磷特性：SBR池后置反硝化碳源不足制約了系統(tǒng)脫氮效率；預(yù)缺氧池內(nèi)源反硝化效果會影響系統(tǒng)除磷效率。對雨季與旱季變化顯著的MSBR工藝污水廠脫氮除磷的優(yōu)化控

7、制策略進(jìn)行了研究。根據(jù)進(jìn)水季節(jié)性動態(tài)變化特征將全年分為旱季和雨季兩個(gè)類型。針對進(jìn)水時(shí)變化顯著的特點(diǎn)，提出了以進(jìn)水量變化為前饋?zhàn)兞?，以溶解氧為主要?I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文制參數(shù)，以濃縮污泥回流比、混合液回流比、污泥齡為和SBR池缺氧時(shí)間為次要控制參數(shù)的動態(tài)控制方法；并建立了以時(shí)間變化為基礎(chǔ)的離散化動態(tài)控制方案。2012年3月至4月及6月至7月在MSBR工藝的實(shí)際工程中對該優(yōu)化控制策略進(jìn)行檢驗(yàn)及模擬驗(yàn)證，結(jié)果表明：該優(yōu)化控制策略能提高了MSBR工藝的脫氮除磷效率，出水COD和氮指標(biāo)能穩(wěn)定達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)，T

8、P去除率更穩(wěn)定。此外，模擬驗(yàn)證和微生物種群結(jié)構(gòu)分析均表明該優(yōu)化控制策略是可行及合理的。針對MSBR工藝SBR池后置反硝化效率低和預(yù)缺氧池易出現(xiàn)“無效釋磷”的問題，提出了預(yù)缺氧池和SBR池分點(diǎn)進(jìn)改善其脫氮與除磷措施。模擬及生產(chǎn)試驗(yàn)的結(jié)果表明：預(yù)缺氧池分點(diǎn)進(jìn)水比從0增至0.2時(shí)，TP去除率呈先增加后減小趨勢，其值為0.15時(shí)，TP去除率最優(yōu)（76.1%），實(shí)現(xiàn)了進(jìn)水碳源的最優(yōu)分配，有效緩解