Optimization of municipal wastewater biological nutrient removal using ASM2d


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Abstract

Activated sludge model No. 2d (ASM2d) was calibrated then used to determine optimal recycle rates and basin retention times, with respect to final N, soluble P (sP) or N plus sP concentrations for Modified Bardenpho (MB), Modified University of Cape Town (MUCT), and anaerobic–anoxic–oxic (A2O) biological nutrient removal processes. Simulations were conducted at two temperatures and three primary effluent (PE) concentrations (COD, TSS, TKN, sP). All BNR processes were shown to be capable of achieving an effluent sP concentration below 1 mg/L at all conditions when effluent N concentration was neglected. None of the processes were capable of producing an effluent with N concentrations below 5 mg/L at high PE concentration. The MB and MUCT processes were both successful in achieving a combined sP and N removal below 1 mg/L and 5 mg/L for low PE concentrations at 10 and 20 ºC. Only the MB process, at 20 ºC with medium PE concentrations, was found to achieve an effluent below 1 mg/L and 5 mg/L, respectively for sP and N. Recycle from the anoxic basin of the MUCT process had an insignificant effect on N and sP removals. All input variables to the MB and A2O process proved to be somewhat significant and it is recommended that they be kept within future experimental designs. Dynamic tests with real Ottawa plant influent flow data indicated that the MB process was more robust with respect to TN, sP, and CBOD5 removal than the MUCT process.RésuméLe modèle de boues activées no 2d (ASM2d) a été étalonné puis utilisé afin de déterminer les taux optimaux de recyclage et de temps de séjour dans les bassins quant à la concentration finale de N, P soluble ou N plus P soluble pour les procédés d'élimination des nutriments biologiques suivants: Bardenpho modifié (MB), Modified University of Cape Town (MUCT) et anaérobie/anoxique/oxydant (A2O). Les simulations ont été effectuées à deux températures et à trois concentrations d'effluent primaire (PE) (DCO, TSS, ATK, P sol.). Tous les procédés d'élimination des nutriments biologiques pouvaient atteindre, dans l'effluent, une concentration P sol. inférieure à 1 mg P/L sous toutes les conditions où l'on ne tenait pas compte de la concentration en N de l'effluent. Aucun des procédés n'a pu produire un effluent avec des concentrations de N inférieures à 5 mg N/L à une forte concentration de polyélectrolytes (PE). Les procédés MB et MUCT ont tous les deux réussis à atteindre une élimination de N et P sol. combiné inférieure à 1 mg P/L et 5 mg N/L pour des faibles concentrations de PE à 10 et à 20 ºC. Seul le procédé MB, à 20 ºC et avec des concentrations moyennes de PE a réussi à atteindre un effluent inférieur à 5 mg N/L et 1 mg P/L. Le produit recyclé du basin anoxique du procédé MUCT a un impact insignifiant sur l'élimination du N et du P sol. Toutes les variables d'entrée des procédés MB et A2O se sont avérées importantes et il est recommandé qu'elles soient conservées pour les schémas expérimentaux futurs. Des essais dynamiques utilisant de vraies données d'écoulement de débit influent d'une usine d'Ottawa indiquaient que le procédé MB était plus robuste par rapport à l'élimination de l'azote total, P sol. et DCO5 des matières carbonées que le procédé MUCT.

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