基于GMP 准则的氧化沟工艺动态模拟

陈平

（北京市昌平区排水服务中心，北京 100000）

1 GMP 概况

为了促进模型向着实用化的方向发展，世界各国的研究者针对污水处理厂的模拟应用提出了多个不同内涵的模型指南，模型指南的出现是旨在规范模型应用，使模型应用过程逐步标准化。国际水协（IWA）推出的GMP 指南是Good Modeling Practice（优秀模拟实践）的缩写。

GMP 标准指南以上述不同标准化的模型指南为基础，并对指南中的一些关键元素进行了扩展，尤其是在关于建模者与利益相关者之间的协作等方面。GMP 标准指南主要有五个步骤：（1）项目定义；（2）数据收集与校正；（3）模型建立；（4）模型校正与验证；（5）模拟与结果解释[1]。GMP 标准指南的每个步骤都会得到不同利益相关方的参与，例如数据的收集与校正需要污水处理厂的技术人员参与，模型的校正与验证涉及到了水质组分和模型参数的校正，也会涉及到污水处理厂工艺人员与水质检测人员的参与，模拟的结果也需要和污水处理厂技术人员进行讨论，以确定模拟的结果符合实际情况。

2 以北方某污水处理厂为例的进水组分分析与数据调谐

北方某污水处理厂采用氧化沟工艺，处理规模5.4 万吨/天，出水水质标准符合GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A 出水标准。

进水组分分析：

WERF 的方法主要在北美地区的污水处理厂、咨询公司以及大学所使用，WERF 方法的一个显著特点是引入了胶体物质的概念，总的COD 由以下部分组成[2]。

CODT=XI+XS+SS+SI+SCOL

上式中：

SS=溶解性易生物降解COD（RBCOD）；

SI=溶解性不可生物降解COD；

XI=颗粒态不可生物降解COD；

XS=慢速可生物降解COD；

图1 GMP 标准指南框架图

表1 进水水质组分比例

SCOL=慢速可生物降解胶体态COD；

CODT=总COD。

3 工艺建模

对于推流式的曝气池，关键的一个参数如何将其划分为几个完全混合式的CSTR 反应器，对于典型的池子可以通过长宽比来估计，更为严格的方法是采用示踪剂的方法来确定，示踪剂在池子的前端加入，在出口端测试示踪剂的浓度，从而绘制示踪剂的分布曲线，通过示踪剂的曲线确定池子的数量。

在氧化沟工艺的建模过程中，一个关键的参数是沟内的循环流速，其关系到工艺模拟能否快速得到稳态解及模拟的准确性。为此，采用Greyline 公司的浸没式多普勒流速传感器（AVFM6.1）测氧化沟内流速，经在不同池深位置多次测量，氧化沟内流速介于0.3～0.39m/s 之间，取平均值0.35m/s。

4 动力学参数校正

通过动态模拟进行模拟值与实测值进行比较是一种方便、准确的方法，在此次为期30 天的动态模拟过程中发现，硝化菌最大比增长速率在0.75/d 时实测值与模拟值较为吻合。本研究中将异养菌对DO 的半饱和系数（K_DO）进行调整从而获得一定的较为准确的模拟结果。通过与实际数据的比较分析发现，K_DO 为0.3mg/L 时实测值与模拟值较为吻合。

5 工艺模拟

5.1 出水COD

图2 出水COD

出水COD 模拟值在22-26mg/L 之间波动，而实测值在18-26mg/L 之间波动，模拟值略高于实测值，这是因为污水厂在实际检测时取样多为瞬时水样，与取样的时间、水质波动等都有关系，但与模拟值差异不大。

5.2 出水氨氮

图3 出水氨氮

出水氨氮模拟值在0.2-1mg/L 之间波动，略低于实测值，在5 月29 日-6 月5 日之间，氨氮有明显的波动，这可能是由于临时受到了进水水质负荷波动的影响，与实测值波动相一致。

5.3 出水总氮

图4 出水总氮

出水总氮模拟值在8-16mg/L 之间波动，略高于实测值，且在5 月22 日-6 月5 日之间与实测值大体相符。

5.4 出水总磷

图5 出水总磷

出水总磷在0.08-0.26mg/L 之间波动，与实测值大体相符。

6 结论

本文采用了GMP 准则对北方某污水处理厂氧化沟工艺进行动态模拟，同时连续监测出水水质进行对比。结果表明，出水COD 模拟值在22-26mg/L 之间波动，略高于实测值；出水氨氮模拟值在0.2-1mg/L 之间波动，略低于实测值；出水总氮模拟值在8-16mg/L 之间波动，略高于实测值；出水总磷在0.08-0.26mg/L 之间波动，与实测值大体相符。从整体模拟效果来看，模拟出水水质与实测出水水质大体相符，且趋势一致，证明基于GMP 准则的污水厂工艺动态模拟能够良好的还原污水厂实际运行效果，对于污水厂的设计、优化和改造具有指导意义。