位于美国印第安纳州的West Lafayette水资源回收设施(WRRF)与DHI合作，对技术进行评估，在2025年之前将碳足迹减少50%，同时实现更好的废水质量。DHI开发了一个专门的计划来优化WRRF操作，并通过使用WEST软件进行详细的生物动力学过程建模和仿真来验证它。提出的实时控制、沼气池优化和生物除磷的解决方案旨在实现60%的能源中性运行。

挑战

西拉斐特的WRRF承诺在2025年之前将碳足迹减少50%，并不断改善排入沃巴什河的污水质量，从而最大限度地减少城市对气候变化的影响。将在对现有基础设施进行最小程度修改的情况下进行改进。

解决方案

DHI制定了一项优化计划，采用全系统方法评估wrf的当前运行情况。通过使用DHI的仿真软件WEST，完成了工厂过程建模，以开发和测试虚拟环境中的曝气实时控制策略。此外，对厌氧消化器优化的操作修改显示出从沼气中获得的能量翻倍的潜力。

结果

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DHI为西拉斐特提供了实现我们目标的路线图。 我们在保持良好排放的同时保持能源中性的愿景现在看来是可以实现的。”

戴夫·亨德森
水资源回收设施实用目录
西拉斐特市，在

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完整的故事

挑战

重新思考传统wrf操作以实现雄心勃勃的目标
2017年，印第安纳州西拉斐特市市长发起了一项气候行动计划，以减少该市的碳足迹。该计划特别关注废水处理，这是碳排放最高的来源之一。作为计划的一部分，西拉斐特WRRF的目标是到2025年实现碳足迹减少50%。这就要求WRRF重新思考和转变传统的工作方式，以便在持续低于允许限度的情况下运行碳中性过程。

为了实现这一愿景，wrf专注于优化当前的运营战略，对现有工厂基础设施进行最小程度的修改。需要一种新的操作策略来实现出水质量的稳定，并有可能在不久的将来将处理工艺改造为总氮(TN)排放限制。

解决方案

绩效评估和多目标优化计划的发展
DHI对wrf目前的运作情况进行了全面评估，以确定提高效率的潜力。利用DHI的WEST软件进行生物过程模拟，在虚拟环境中对潜在的解决方案进行了测试，以量化新操作策略和过程配置的效果和好处。随后制定了优化计划，据此确定了优先行动。

所提供的解决方案确定了以下操作:

• 基于营养的曝气控制
  采用直接氨基控制器实现涡轮鼓风机转速控制，以降低曝气所需的比能量和总能量。


• 生物除磷
  将废活性污泥(WAS)储罐改造为回流活性污泥(RAS)侧流式发酵罐。


• 厌氧消化器和沼气收集优化
  使用实时控制和计时器来创建一个稳定的环境来破坏VSS，并优化消化器的热量和能量平衡。


• 碳足迹分析
  DHI为西拉斐特开发了一个碳足迹计算器，以二氧化碳当量来监测和跟踪整体温室气体排放的改善。

图1所示。西拉斐特wrf活性污泥池曝气用鼓风机。万搏官网网站©济

结果

优选的解决方案显著改善了wrf的出水质量和能源性能。

改善出水水质
模拟结果表明，有可能将现有的硝化过程转化为同时硝化-反硝化或mle类型的TN去除过程。对于回流污泥的侧流发酵，在所有预计负荷的允许和预期营养限制范围内运行是可行的:

出水TN浓度< 10 mg/L
出水TP浓度< 0.5 mg/L

减少化学药剂的用量
由于实施了生物除磷，预计化学投加的沉淀物几乎完全减少(99%)。

提高能源效率
采用高效曝气设备的营养型曝气控制将减少49%的曝气能量需求。这相当于整个wrf的功耗降低了22%。该解决方案，结合厌氧消化沼气回收的优化，将导致60%的能源中性，包括减少99%的天然气对消化器加热的依赖。

主要年度储蓄
整体而言，实施优化计划每年可节省29.3万元。DHI和西拉斐特目前正在努力确定低成本的实施方案，以适应城市的流程改进预算和减少碳足迹的资金来源。

关于客户

西拉斐特WRRF受普渡大学学生宿舍季节性人口变化引起的可变负荷的影响。西拉斐特是美国人口最密集的城市之一，拥有3万多名永久居民。西拉斐特wrf根据季节处理7-9 MGD排放到沃巴什河。作为最初巴黎协议的一部分，该市市长发起了一项减少城市碳足迹的计划，重点是废水处理。

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软件使用

西-最先进的软件，用于污水处理厂的高效动态建模和各种控制策略的虚拟测试。

dim核心-该软件平台已被提出作为实现实时控制、数据同化、自动异常检测和过程监控和优化的自动报告的方法。

案例故事-重点传单

到2025年实现碳足迹减少50%

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