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1、活性污泥2号模型的应用与校正 摘要：采纳国际水质协会提出的活性污泥2号模型，以matlab为工具编制计算软件，采纳该软件对常州市污水厂进行计算，在输入典型的动力学和化学计量参数值后，计算结果表明出水codcr指标大部分得到较好的模拟，但nh3-n、tp和tn出水指标模拟值与实际值有差异。通过对参数灵敏度的分析，在考虑温度影响的条件下，进行模型校正，模型校正后，预料精度得到显著提高。国际水质协会(iawq)于1995年推出了活性污泥2号模型1(activatedsludgemoddno.2，asm2)，asm2是活性污泥1号模型2(activatedsludgemodelno.1，asm1)的扩
2、展，并沿用了该模型的概念，它包含碳有机物氧化、脱氮和生物除磷处理过程，共有19种组分、19种反应、22个化学计量系数及42个动力学参数。asm2无论是在污水厂的设计、运行管理、改造，还是在废水处理技术的探讨和开发方面均有重要的运用价值，在国外已得到了胜利广泛的运用3。我国在这方面起步很慢，本探讨对asm2在我国城市污水厂的好用性进行了验证。模型所用的污水进出水数据来自常州城北污水厂，污水厂采纳a2/o工艺，设计流量为5×104m3/d，生物反应池的水力停留时间为11.5h，污泥负荷为0.15kgbod5(kgmlss.d)，污泥的质量浓度为3500mg/l，固体平均停留时间为20d
3、，污泥回流比100%，厌氧池体积为2900m3，缺氧池体积为5800m3，曝气池体积为14500m3。由于该污水厂具有除磷脱氮功能，而asm1没有考虑除磷过程，所以采纳asm2进行模拟探讨。污水处理流程的简化表示如图1所示：1模拟计算结果此稳态计算程序利用matlab4-6软件为平台，并依据asm2对常州污水厂运行条件进行简化。假定该厂的供气量可以满意好氧池中微生物生化反应所须要的氧气量，即假定曝气池中溶解氧组分的取值恒定在2.0mg/l，饱和溶解氧的质量浓度为8.637mg/l(20)，系统的操作温度恒定，二沉池不考虑微生物的物质代谢活动，仅起固液分别作用且无活性污泥的积累。在这基础上，将2
4、000年1-12月进水组分输人模型中，可以得到出水的codcr，nh3-n，tn，tp的稳态结果，模拟结果见图2-图5。从图2一图5中可以看到，codcr，nh3-n，tn，tp模拟值与污水厂的实测值基本相符。codcr的最大相对误差36.5%发生在12月份，差值为16.11mg/l，其它11个月份相对误差在30%之内，其中1，2，3，5月的相对误差限制在10%之内，因而较好的模拟了codcr值。nh3-n，tn和tp指标因为出水中浓度很低，模拟有肯定的困难，但模拟结果表明模拟值与实测值在同一个数量级别.对于nh3-n而言，模拟曲线比较平缓，这是因为没有考虑温度对动力学参数的影响，因而模拟值与
5、实测值差别较大。tp的模拟值与实测值的改变趋势相像，曲线很好的拟合了实际出水中tp的改变。偏差的存在有多方面的缘由，一是模型假设的部分条件与实际污水厂运行不完全吻合，另外污水厂化验分析不行避开存在肯定误差。尽管有肯定的偏差，但模拟结果得到了良好的描述，因而利用活性污泥2号模型对城市污水厂进行模拟是可行的。2参数灵敏度和温度分析2.1参数灵敏度分析在输入iawq给出的模型动力学和化学计量学参数的典型值7后，模拟结果表明出水指标大部分得到了较好的模拟，但部分出水的模拟值与实际值有较大的误差，所以须要对一些参数进行校核，这里以灵敏度分析为基础，将模型中的动力学参数值都增加其初始值的10%，从而计算出
6、水的codcr，tn，tp，nn3-n的灵敏度，计算结果见表1表4。由灵敏度计算结果表1——表4分析可知，大部分参数的灵敏度都比较低(小于1)，因此采纳i-awq的举荐参数值进行模拟是合理的。但仍有些参数对出水水质影响较大(灵敏度大于1)。对codcr影响较大的动力学参数有4个：kx，bpao，异养菌knh3-n，bh。对nh3-n影响较大的动力学参数有10个：分别是kx，ηfe，异养菌knh3-n，kp，μaut，baut，自养菌kh3-n，kpp，kpha，异养菌kalk。对tn影响较大的动力学参数有6个：分别是kx，ηfe，bh，bpao，b
7、aut，反硝化ηno3。对tp影响较大的动力学参数有7个：分别是kx，ηfe，异养菌knh3-n，kp，异养菌kalk，kpp，kpha。2.2温度影响分析一切生化反应都可以用arrehenius方程来描述温度的影响，只是因反应不同，参数有所不同。在asm2中，受温度影响的动力学参数有14个。分别是：2个水解过程动力学参数：水解速率常数kh，颗粒性cod的饱和系数k。4个异氧菌过程动力学参数：最大生长速率μh，发酵最大速率qfe，反硝化校正因子ηno3，溶菌速率常数bh。6个聚磷菌过程动力学参数：pha的贮存的速率常数qpha，pp的贮存的速率常数qpp，聚磷菌最
8、大生长速率μpao，聚磷菌的溶菌速率常数bpao，xpp的分解速率常数bpp，聚磷菌的分解速率常数bpha。2个自养菌过程动力学参数：自养菌最大生长速率μaut，自养曲衰减速率baut。依据arreheniu。方程;kt=k20·exp(t-20)，不同动力学参数的温度修正系数a取值不同。依据iawq工作组捡拾的温度修正系数a，不同的动力学参数的温度修正系数见表5。3模型的校正以1月份数据为例，考虑平均温度为10，依据表5建议的温度系数，修正动力学参数，得到校正模型，从而对1月进水数据进行再模拟，得到的出水模拟值为后模拟值，与未校正模型模拟值(前模拟值)进行比较，结果
9、见图6——图7：从上图中可以看到，经过参数修正后的模拟，比未校正参数的模拟精度显著提高，从而说明有些参数在模型中的重要性，因而模型在实际污水厂应用中，有必要对参数进行修正。4结语本文依据自行开发的asm2软件，对常州污水厂进行模拟探讨，得出以下结论：实际计算比较证明，利用活性污泥2号模型能充分考虑废水生物处理自身的特点和工艺特性，较为深人地反映活性污泥生物反应过程的主要行为，具有很好的应用性，适合我国污水处理厂的探讨管理。通过参数灵敏度分析，分别对影响codcr，nh3-n，tn，tp4个指标的参数分别考虑，并考虑温度影响，对不同动力学参数进行温度修正。校正后的asm2模型的预料精度得到显著提高。