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

  在9月4日召开的第二届中国污水处理厂提标改造高级研讨会上，福州城建设计研究院有限公司的叶均磊副所长做了题为“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”的报告。

  摘要：为满足处理水质的逐步的提升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。

  二十世纪以来，为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式难以满足设计的基本要求，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、结构可以进行选择和计算，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。

  在2006年以前，美国北边再生水厂出水水质对TN、TP指标无限制，NH4-N指标为2.5/4.0mg/L(夏季/冬季)。后依据环境需要，提高该再生水厂出水水质标准，如下图所示。

  根据上述水质要求，下图列举了具有脱氮除磷的污水处理工艺，并建立评价指标体系对上述工艺进行逐一评价，从中优选了高内回流的A/O工艺、分点进水的多级A/O工艺、4阶段的Bardenpho工艺。

  搭建上述3种工艺模型，并调整生化阶段水力停滞时间（HRT），模拟不同HRT下出水水体质量情况，如下图所示。则达到相应排放标准，最小HRT为4阶段的Bardenpho工艺。由于大型污水处理厂HRT对建设费用影响较大，故优先选择了4阶段的Bardenpho工艺。

  基于数学模拟的污水处理工艺或方案的评估和优化的办法能够总结为下图的四个步骤。

  搭建上述污水处理厂工艺模型后，选择平均流量和峰值流量在3种不同的温度下构成6套工艺方案。对原SBR设计循环来优化，增加混合段时间，形成6种优化循环方案。

  在实际的进水水质条件下，对上述工艺方案在不同的循环方案下分别进行模拟，得到最优的模拟结果如下图所示，并选择该优化循环方案。

  南方某改良Bardenpho工艺污水处理厂，利用模拟设计来优化。在原设计的运行条件下，通过调整运行参数、单位体积、曝气方式等，提高了出水水质，模拟结果出水水质可由一级A标准提升至准Ⅳ类标准。

  北美等发达地区，污水工艺数学模型已大范围的应用于污水处理方案设计、项目评估、运行管理等领域。

  传统的定性（或半定量）设计方法已经难以满足实际要，高标准的污水处理厂设计需要更加精细和科学的方法。

  通过模拟分析以及结合国外案例情况，证实基于传统生化处理工艺的优化可满足高标准排放水质的要求，为高标准污水处理厂的工艺设计提出解决方案。

  祝贺千人大会：中国给水排水2018年中国污水处理厂提标改造高级研讨会(第二届) 圆满成功！感谢各位领导、各位专家、各位企业家、行业同仁的全力支持和帮助！创新奖颁奖仪式暨2018年水平管高效沉淀技术专题研讨环节隆重举行-- 鼎力打造中国污水处理厂提标改造核心技术品牌生态圈

  祝贺千人大会：中国给水排水2018年中国污水处理厂提标改造高级研讨会(第二届) 圆满成功！感谢各位领导、各位专家、各位企业家、行业同仁的全力支持和帮助！-- 鼎力打造中国污水处理厂提标改造核心技术品牌生态圈

  中国给水排水2018年中国污水处理厂提标改造高级研讨会在合肥成功召开:1000多名排水行业代表齐聚合肥共商发展之道--鼎力打造中国污水处理厂提标改造核心技术品牌生态圈

  2018年9月3-6日,中国给水排水2018年中国污水处理厂提标改造高级研讨会（第二届）在合肥成功召开，规模大、档次高、专业强、主题准、范围广都属空前。新概念、新标准、新工艺、新思路、新观念都属创新。

  说起污水厂升级改造，这应该是一个历久弥新的话题。因为污水厂的建设及升级改造基本贯穿了我国水污染治理的整个进程，污水厂作为末端处理及把关环节，对削减污染负荷、保护水体环境起到了很重要的作用。据不完全统计，截至2018年6月底，全国设市城市累计建成城市污水处理厂5222座(不含乡镇污水处理厂和工业)，污水处理能力达2.28亿立方米/日，无论是覆盖范围，还是收集处理率都达到了一个很高的水平。但在这些污水处理厂中，采用传统活性污泥法工艺的仍占有很大比例，其脱氮除磷能力明显不足。为保护水环境，国家出台了水十条，各地也相继制定并出台了更为严格的污水排放标准，这使得许多污水处理厂面临升级改造的任务要求。为此我们组织了此次污水厂升级改造技术交流会，期望通过政策解读、研讨技术、分享运维经验，为业内搭建一个交流的平台。本次会议特邀和遴选了60多个实用报告，并安排了合肥小仓房污水处理厂的参观。小仓房污水处理厂采用赛莱默反硝化滤池深度处理工艺。通过研讨和参观，达到了答疑解惑的目的，为大家从事今后的工作提供了一些启发和思路。

  本次会议得到业内极大的关注，吸引了来自水务公司、设计院、科研单位的1000多人参会，得到了住房和城乡建设部、中国土木工程学会水工业分会、合肥市城乡建设委员会 、合肥市排水管理办公室 等政府部门和行业协会的全力支持和肯定，得到了赛莱默(中国)有限公司、湖北君集水处理有限公司、安徽国祯环保节能科技股份有限公司、上海巴安水务股份有限公司、中国市政工程华北设计研究总院、中国市政工程中南设计研究总院、中国建设科技集团、青岛思普润水处理股份有限公司、江苏裕隆环保有限公司、国美(天津)水技术工程有限公司、天津创业环保集团股份有限公司、天津华博水务有限公司、广州晟启能源设备有限公司、青岛洛克环保科技有限公司、上海泓济环保科技股份有限公司、亿昇(天津)科技有限公司、胜瑞兰工业设备（苏州）有限公司、中国给水排水品牌委员会、青岛欧仁环境科技有限公司 、苏伊士水务技术与方案、中瑞（天津）环境技术发展有限公司、浦华控股有限公司、大连宇都环境技术材料有限公司、石家庄金士顿轴承科技有限公司、阿特拉斯· 科普柯（上海）贸易有限公司、南京磁谷科技有限公司、神美科技有限公司、北京沃尔德斯水务科技有限公司、山东省邦皓环保科技有限公司、安徽泛湖生态科技股份有限公司、奥甘内卡水处理技术（上海）有限公司、深圳市清泉水业股份有限公司、泽尼特泵业(苏州)有限公司、安阳锦华中水处理设备有限公司、宜兴市凯利达环保设备有限公司、桐乡市小老板特种塑料制品有限公司、浙江天台国豪滤布有限公司、天津机科环保科技有限公司、上海昊沧系统控制技术有限责任公司、广东芬尼克兹环保科技有限公司、上海法登阀门有限公司、上海世浦泰膜科技有限公司、北京精瑞科迈净水技术有限公司、北京科尔康安全设备制造有限公司、江苏康尔臭氧有限公司、青岛太平洋化工装备有限公司、安徽通源环境节能股份有限公司、西安蓝深环保科技有限公司、南京蓝领环境科技有限公司、上海奥迪菲环境工程有限公司、伊勉特（上海）环境技术有限公司、浙江开创环保科技有限公司、中国水环境集团有限公司、中国市政工程西北设计研究总院有限公司、中国市政工程西南设计研究总院有限公司、上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司、广州市市政工程设计研究总院有限公司、南京市市政设计研究院有限责任公司、北控水务集团、北京排水集团科技研发中心、北京北排科技有限公司、常州市排水管理处、哈尔滨工业大学、中国科学技术大学、天津大学、东南大学、北京建筑大学、江南大学等单位的鼎力支持，在此一并表示感谢。

  与会者就我国污水处理厂提标改造工艺技术路线、技术发展及瓶颈，城市水环境综合解决方案，污水处理市场化设施建设与运行投融资探讨等问题进行了深入交流。由住建部主管、中国给水排水杂志主办的“中国污水处理厂提标改造高级研讨会”，是我国排水行业技术上的含金量最高、规模与影响力最大的全国性学术会议。本次会议精心筛选了60多个报告，围绕着污水处理厂提标改造的政策与市场、水环境综合治理和污水再生利用、核心工艺技术探讨及应用、最新工程案例等主题展开，来自各部委、机关、协会等行业主管部门，各大设计和科研院所的专业方面技术人员，各地供排水公司与下属污水处理厂的代表，全国各地的工程公司与专业方面技术设备厂商代表等1000多名代表对污水处理厂提标改造及水环境综合治理有关问题进行了深入的交流与探讨。

  2018年9月4日上午，住房和城乡建设部城市建设司原巡视员、中国土木工程学会水工业分会理事长 张悦教授 莅临本次污水提标改造大会并作主题为“感谢环保！排水人的怨与爱 ” 的报告。中国工程院 院士、北京工业大学 环境学科首席教授 彭永臻博士莅临本次污水提标改造大会并作 主题为“A/O和SBR法污水处理厂升级改造的工艺与技术 ”的报告。

  2018年09月04日下午，创新奖颁奖仪式暨2018年水平管高效沉淀技术专题研讨环节隆重举行。交通运输部科学研究院刘学欣的发明专利获特等奖！珠海九通水务股份有限公司董事长张良纯颁奖。

  本次活动由《中国给水排水》杂志社和珠海九通水务股份有限公司主办，旨在鼓励水行业技术的自主创新！“九通杯”活动遵循了公平、公正、公开、科学、严谨的原则，技术创新评审以创新性、实用性为主要是根据。本次为第二届，本次的一大亮点是更鼓励有实际应用案例和效果的专利参选。活动采用多方推荐、网络投票、评委会评审、编委会审定、网站公示的评选流程，最终评选出25名创新奖获得者,其中特等奖1名、一等奖3名、二等奖6名、提名奖15名。一等奖获得者有：侯锋（清华大学环境学院）、陈小燕（中国市政工程华北设计研究总院有限公司）、肖先念（广州市净水有限公司）；二等奖获得者有：汪晓军（华南理工大学）、戈学珍（青岛巨川环保科技有限公司）、李伟（北京恩菲环保股份有限公司）、杜强强（北京市市政工程设计研究总院有限公司）、李志华（光大环保能源苏州有限公司）、夏绍凤（合肥市市政设计研究总院有限公司）。《中国给水排水杂志》执行主编丁堂堂参与了颁奖。下一届“九通杯”将以专利评选为主，欢迎行业人士踊跃参与！

  颁奖仪式过后，进入2018年水平管高效沉淀技术专题研讨环节。首先由上海市政工程设计研究总院安徽分院夏炜院长对于水平管高效沉淀池在水处理工程中的综合应用进行了阐述。上海市政工程研究总院安徽分院在设计了国祯环保“合肥1.5万吨/日污水处理厂”的项目，沉淀池技术使用水平管高效沉淀池。夏院长指明水平管高效沉淀池是现今为止最能体现“浅池理论”优势的沉淀池产品，是沉淀技术的重大突破，并对水平管与传统的高效沉淀池在行业中的应用进行了分析对比。

  珠海九通水务股份有限公司董事长张良纯发表了《水平管高效沉淀池的产业化合作》专题演讲，提出了“水平管+”的理念。张良纯介绍，水平管高效沉淀池作为近两年在污水提标改造领域的佼佼者，将被慢慢的变多的人了解和接受，在国家火炬计划产业化立项的支持下，一定会衍生出一个巨大的产业！水平管高效沉淀池应用在市政供水、污水提标改造、黑臭水体治理等领域，处理效果好，经济效益明显。特别在污水提标改造方面，具备无运转设备、抗冲击负荷能力强、调试周期短、不需投加微沙或磁粉等优点，同时由于水平管高效沉淀池在无污泥回流的情况下，其表面负荷等同甚至超过传统高效沉淀池，但池型浅，特别适合于地埋式污水处理厂。最后张董向水行业同仁发出盛情邀请，水平管产业化是一种必然的趋势，邀请有识之士一同推动产业化进程，让更多的人受益！

  1000多名与会代表在会议期间紧张且愉快地进行了学习交流，都表示期盼着中国给水排水杂志社组织的下次会议的召开。中国给水排水2018年中国污水处理厂提标改造高级研讨会在合肥成功召开，在大家的关心和支持下，它已成为业内影响力和顶级规模的污水处理厂提标改造行业会议。

  展望2019：内容最丰富，顶级规模，影响力最强，最具国际化的高端研讨会。诚邀2019年中国污水处理厂提标改造高级研讨会 联合主办、协办赞助单位！

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  9月4日， 来自中国污水净化处理行业的近千名行业精英汇聚安徽合肥，共赴一场有关污水处理技术与市场的饕餮盛宴，聆听专家解读行业政策，分享污水处理提标改造典型成功案例，探讨未来污水处理技术的发展趋势。是什么事件吸睛上万？又是什么活动上演华山论剑？今天，小编带您一探究竟，直击这场2018年污水处理行业盛会的独特亮点。

  2018年中国污水处理厂提标改造高级研讨会是继去年之后的第二届。在青岛召开的首届大会吸引逾700名专业听众到会引发业界侧目，本届大会参会人数更是进一步突破，实际到会专业听众逾千人，能够说是本年度中国污水净化处理行业名副其实的规模之最盛会。

  在《水污染防治行动计划》实施的大背景下，全国重点区域及重点流域均对污水处理提出了更高的要求和更严苛的排放标准，随之而来的污水处理厂提标改造以及各种相关处理工艺的优化实施和案例研究，也就顺利成章地成为业内关注的最热话题之一。本次活动安排了60多场污水处理相关的主题讲座及案例分享，让听众大饱耳福，了解创新技术，把握行业发展趋势。

  本次大会的发言嘉宾包括来自住房与城乡建设部、中国土木工程学会、中国城镇供水排水协会的相关领导，全国排水行业设计、科研、运营单位（各主要水务集团）、建筑设计企业的国家级专家学者和相关行业学科带头人，同时还包括了赛莱默在内的全球领先的设备和系统集成供应商。此外，与会代表也均是来自全国各大市政设施建设工程设计院、城建设计院、各行业工业设计研究院等设计城乡给排水及水处理行业的领军企业，从与会代表的构成和来源来看，大会堪称集结了业内的权威专家和学术大咖。

  2018年中国污水处理厂提标改造高级研讨会的演讲和讨论议题涵盖政策解读、技术介绍、工艺研究、案例分析、运营管理、趋势预测等诸多领域，所涉及的演讲和展示内容包含基础工艺材料、个别及全程水处理工艺/解决方案、水处理机械设备、水处理监测及分析设备等方方面面，能够说是当今中国乃至世界污水处理领域最新技术和解决方案的一次集中和全面的展示。作为主办方之一的赛莱默也通过一场干货满满的演讲『基于高排放标准的污水综合解决方案』，把赛莱默在反硝化滤池、臭氧和紫外消毒以及深度处理组合工艺方面的最新解决方案和最前沿技术成果，与全场嘉宾倾情分享。

  几年间，伴随我国陆续出台“水十条”及环保法的落地，赛莱默见证了污水处理厂的迅速发展，以及他们对完成提标改造任务的决心和信心。几年间，赛莱默在中国的污水处理业务一直增长，我们不忘初心，牢牢背负着还人们青山绿水、建美好家园的责任与使命。一年前，赛莱默携手《中国给水排水》杂志社和各领域旗手厂牌以及行业学术权威，共同布局和构建中国污水处理厂提标改造领域的顶层技术交流平台，点亮了百舸争流，行业共荣的星星之火。而短短一年后的今天，2018年中国污水处理厂提标改造高级研讨会成功举办和强势扩张的璀璨光辉，让我们深感与行业共成长，与有荣焉！让我们展望更长久也更辉煌的未来，赛莱默愿携众之手，齐力共创行业持续繁荣，期待明年再相会！

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