基于工艺模拟的城市污水处理厂提标改造 ——北美经验与案例

摘要：为满足处理水质的不断提高和运营管理的节能降耗，北美地区采用工艺模拟软件，对污水处理厂进行模拟，用于指导污水处理厂设计及运行，并取得良好的成效。本文介绍了北美地区工艺模拟软件运用的情况，并列举了工艺模拟在北美地区城市污水处理厂提标改造的案例。

1背景与概述

二十世纪以来，为了保护水体环境和防止传染疾病的爆发，北美地区制定了越来越严格的污水排放标准。对于高排放标准的污水处理厂，采用传统参数计算方法难以满足设计要求，故需要引入更好的定量分析工具——模拟设计。

传统的工艺设计方法通常是根据预估的进水特性，参考设计手册提供的方法、公式和参数，然后对污水处理工艺单元的构筑物尺寸、结构进行选择和计算，难以获取设计参数与出水水质之间的定量关系，是一种黑箱方法。模拟设计则提供了一种有效的的辅助设计技术，帮助设计人员量化设计参数与出水水质的关系，从而能够选取比较准确的设计参数，是一种灰箱方法。

在过去的近50年中，污水处理的活性污泥工艺模型已从简单的去除COD和硝化发展为同步生物脱氮除磷模型;从稳态模型发展到动态模型;从单一的二级处理生物反应模型发展到能同时模拟污水和污泥处理工艺的全污水处理厂模型。借助于实施这些数学模型的商用模拟软件，数学模拟技术已从一种研究工具发展成为一种成熟的工程工具，并在北美，欧洲，南非和澳大利亚等地得到了广泛的工程应用，成为污水处理工艺设计，提标改造和优化运行中的标准实践。

北美地区工艺模型主要运用于污水处理设计优化、污水处理能力评估、污水处理运行优化、污水处理工艺比选、工程师培养等几大方面。通过工艺模型的搭建和模拟，工程师建立了污水处理的评估体系，形成污水处理数量化的概念，通过关注工艺单元间的影响和发挥传统工艺的潜能，实现了污水处理高标准排放，污水处理工艺改进，降低运行成本等目标。