乡镇污水处理厂工艺综合评价及运行模拟优化研究

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随着我国城市污水处理设施的日趋完善,各地陆续开始实施乡镇生活污水治理。为了确定适合宜昌地区特征的乡镇污水处理工艺,本文以该地区的乡镇污水处理厂为研究对象,采用模糊层次分析法建立了一套适用于乡镇污水处理厂的综合评价体系和评价模型,对该地区的5个不同工艺的乡镇污水处理厂进行了综合效益评价,以期为该地区乡镇污水处理设施的投资和建设提供决策参考。同时利用BioWin软件对某乡镇污水处理厂的改良型氧化沟工艺进行了模拟优化研究,为其稳定达标运行和节能降耗提供指导和建议。主要的研究成果如下:(1)结合乡镇污水处理厂的工艺特点,从经济、技术、环境和管理等四个层面选取了14个评价指标,构建了乡镇污水处理厂处理工艺综合评价指标体系。通过专家问卷调查和层次分析法确定了各指标权重及评判标准,利用模糊综合评价法建立了乡镇污水处理厂处理工艺综合评价模型。(2)通过综合评价模型的数值计算分析,获得A、B、C、D、E五座不同工艺乡镇污水处理厂的综合效益评价得分分别为81.40、75.34、69.97、89.64、78.62分,其中D镇污水处理厂的CASS工艺和A镇污水处理厂的改良A~2/O工艺综合效益评价较为良好。(3)针对E镇污水厂运行费用偏高、不能稳定达标的问题,通过现场调研和污水厂生物处理工艺的沿程运行效果分析,发现该污水厂存在以下问题:氧化沟内缺氧段长度不够且进水碳源不足,反硝化脱氮效果欠佳;厌氧池由于硝化液回流,释磷效果较差,导致化学除磷药耗偏高;碳源投加点设置不够合理,碳源利用率不高。(4)利用BioWin软件对E镇污水厂的运行参数进行模拟优化,模拟结果表明,污水厂的外回流比宜控制在70%左右,污泥龄宜控制在30天左右;溶解氧控制方案8为最优DO控制模式,曝气段的DO浓度由0.3 mg/L逐渐递增到0.9 mg/L;通过不同进水总磷与Fe Cl3投加量模拟分析,获得Fe Cl3最优投加量与进水TP之间的线性关系:y=53.48x-44.89,可根据进水总磷浓度来调整Fe Cl3投加量,降低药耗。(5)通过对比分析最优运行方案的模拟值与污水厂实测值,结果表明优化运行方案使出水TN浓度降低了20.54%,出水TP浓度降低了18.52%,明显提升了污水厂的脱氮除磷效果。同时节约了7.5%的曝气能耗、100%的厌氧池硝化液回流能耗和10.3%的污泥外回流能耗,有效降低了污水厂的总能耗。在最优运行方案条件下,减少60%的碳源投加量和15%的三氯化铁投加量,可以保证出水TN、TP满足一级A排放标准,可有效降低药耗成本。
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