msbr工艺模拟及其脱氮除磷优化控制

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1、国内图书分类号：TU992.3学校代码：10213国际图书分类号：628.356密级：公开工学博士学位论文MSBR工艺模拟及其脱氮除磷优化控制博士研究生：邓仁健导师：张金松教授申请学位：工学博士学科：市政工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2014年9月授予学位单位：哈尔滨工业大学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工艺是在城市污水厂应用较多的同步脱氮除磷工艺之一，但本身存在一些矛盾和不足，如碳源竞争和污泥龄矛盾、后置反硝化效率低等，使其脱氮和除磷关系难以均衡，处理效率有待提高，因此如何实现高效、稳定的同步脱氮除磷是MSBR工艺污水厂运行控制的难点与重点。本论文以数学模型为主要研究手段，探讨了主要工艺参数对MSBR工艺脱氮与除磷的影响及其控制，系统地研究了MSBR工艺在处理雨季与旱季变化显著污水时的脱氮除磷优化控制策略及改善措施；并利用SBR小试试验研究了主要工艺参数对后置反

4、硝化脱氮除磷的影响，弥补了数值模拟在后置反硝化工艺模拟中的不足。本研究成果2可为MSBR、JBH及A/O等工艺优化运行和升级改造提供科学的理论指导。对7池MSBR工艺数学模拟模型构建方法及参数校核方法进行了研究。提出了“4个串联完全混合反应器+推流反应器+矩形沉淀池”组合方式来表征MSBR工艺反应器的构建方案，以ASM2d为机理构建了其数学模型；并利用灵敏度分析、参数识别和目标函数优化求解等方法获得了模型的校核参数集：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污水厂为-期2个月的实际水质动态模拟检验结果表明：出水COD、NO3-N和TN的模拟+值与实测值的平均相对偏差ARD均小于10%，NH4-N和TP的平均绝对误差仅为0.21mg/L和0.13mg/L，模型具有较高的预测精度。利用模型研究了实际进水条件下MSBR工艺脱氮与除磷的影响因素及其特性。影响系统脱氮的主次因素为混合液回流比、SBR池缺氧时间、浓缩污

6、泥回流比、DO浓度和污泥龄；影响系统除磷的主次因素为污泥龄、浓缩污泥回流比、SBR池缺氧时间、DO浓度和混合液回流比，且这些因素均为可控制性工艺参数；水温在21~15℃之间变化时，对系统脱氮除磷影响较小，在15~12℃+变化时，对出水NH4-N有影响，可提高系统污泥浓度（>3500mg/L）来强化硝化反应使其达到一级A标准。MSBR工艺具有显著的后置反硝化脱氮除磷特性：SBR池后置反硝化碳源不足制约了系统脱氮效率；预缺氧池内源反硝化效果会影响系统除磷效率。对雨季与旱季变化显著的MSBR工艺污水厂脱氮除磷的优化控

7、制策略进行了研究。根据进水季节性动态变化特征将全年分为旱季和雨季两个类型。针对进水时变化显著的特点，提出了以进水量变化为前馈变量，以溶解氧为主要控-I-哈尔滨工业大学博士学位论文制参数，以浓缩污泥回流比、混合液回流比、污泥龄为和SBR池缺氧时间为次要控制参数的动态控制方法；并建立了以时间变化为基础的离散化动态控制方案。2012年3月至4月及6月至7月在MSBR工艺的实际工程中对该优化控制策略进行检验及模拟验证，结果表明：该优化控制策略能提高了MSBR工艺的脱氮除磷效率，出水COD和氮指标能稳定达到一级A标准，T

8、P去除率更稳定。此外，模拟验证和微生物种群结构分析均表明该优化控制策略是可行及合理的。针对MSBR工艺SBR池后置反硝化效率低和预缺氧池易出现“无效释磷”的问题，提出了预缺氧池和SBR池分点进改善其脱氮与除磷措施。模拟及生产试验的结果表明：预缺氧池分点进水比从0增至0.2时，TP去除率呈先增加后减小趋势，其值为0.15时，TP去除率最优（76.1%），实现了进水碳源的最优分配，有效缓解