市政污水案例：市政污水处理工艺过程模拟的应用
1. 工艺概况
平行的两条氧化沟系统，设计流量每天2.5万吨，提标前实际流量每天2万吨，进水与出水水质见表格。
氧化沟工艺鸟瞰图
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进水 |
出水 |
| COD (mg/L) |
475 |
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| BOD (mg/L) |
220 |
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| TN (mgN/L) |
31 |
8 |
| TP (mgP/L) |
6.8 |
2 |
2. 建模目的
提标后流量有可能会增加至每天3万吨，出水TN须降至3mg/L，根据出水接纳水体的水量和水质要求TP须降至0.23mg/L。另外，应维护需要，一条氧化沟停产维护时，出水也须满足提标后的标准。为了满足以上需求，建立工艺模型考察系统是否需要升级，以及升级后各种运行条件下的达标情况。
3. 模型建立
BioWin中工艺流程的设置
4. 校正模型
通过对该污水厂过去一年的数据的分析和补充实验数据的分析，确定了污水处理厂进水水质组分，并调整参数对模型进行了校正。校正后的模型可以较好地模拟一年内污水厂的运行情况。
模型预测值与实测值比较
5. 模型应用
工程师与建模人员制定了几种备选的保守型升级法案，经过在模型中使用后发现升级工艺中的曝气系统（在氧化沟部分段增设曝气头）后稳态下可以满足提标后的要求。随后又运用该模型对以下情景进行了动态模型：
· 出现峰值流量和暴雨流量时
· 其中一个氧化沟停产维护时
· 进水从平均荷载过渡到最大荷载时
· 季节变化、水温冷热交替时
6. 分析结果
增设曝气头后，出水水质在进水流量低于设计流量每吨2.5万吨时无论冬季或夏季均可以达到提标后的要求。如果进水流量超过2.5万吨时出水TN不能达标；当一条氧化沟停产维护，进水全部靠一条氧化沟处理时出示不能达标；另外，冬季时当进水达到最大荷载出水不能达标。
稳态运行中遇到峰值流量时的出水TN
一条氧化沟停产维护时的出水TN
7. 结论
通过模型模拟及时发现备选升级方案的不足，除了增设曝气头，建议在二沉池后增加反硝化滤池进一步去除TN和TP。并建议进行进一步的模拟，在已建立的模型基础上考察新设计或新方案的有效性。
由于新标准确实非常严格，可通过展示模型结果与当地政府讨论运行中达标标准的制定和不达标宽容度，以及可能的资金投入等。
