Comparison of aeration tank calculations using ASM2d and ATV models
Authors: Харькина О.В. , Искалиева К.Р. , Малич Е.В. 
Published: July 2021

Проведено сравнение результатов расчета аэротенков по модели ATV (Standard ATV-DVWK-A131 E «Dimension of Single-Stage Activated Sludge Plants 2000»), которая является стохастической «табличной» моделью, и по модели ASM2d, которая относится к теоретическим и описывает, в отличие от ATV, процессы биологической очистки сточных вод с помощью формул ферментативной кинетики. Расчеты выполнены для одних и тех же входных данных. Результаты расчетов показали существенную ограниченность использования модели ATV. Данная модель, как изначально указано авторами в ее описании, рассчитывает аэротенки только на единственное значение качества очищенной воды по аммонийному азоту 1 мг/л и не рассчитывает аэротенки на нитриты. Более того, сравнение ATVс ASM2d показало, что и достижение указанного качества очищенной воды по аммонийному азоту 1 мг/л возможно только при конкретных значениях кинетических констант, которые были определены авторами в данной статье, а изменение хотя бы одного из кинетических параметров сточных вод приводит к увеличению необходимого значения аэробного возраста активного ила и, как следствие, расчетного объема аэробной зоны на десятки процентов, что доказывает риск недостижения требуемого качества очищенной воды при использовании модели ATVдаже на концентрацию аммонийного азота 1 мг/л. С учетом того, что методика ATV не рассчитывает аэротенки на качество очищенных вод по нитритам, результаты проведенного нами расчета показывают, что предлагаемые в ATVзначения аэробного возраста активного ила 4,05 суток для температуры 17 ºС позволят достичь качество очищенной воды по азоту нитритов 0,35–0,52 мг/л N–NO2. Это доказывает невозможность использования ATV, если даны требования к качеству очищенной воды по нитритам. Авторами на основании проведенных расчетов сделаны выводы о риски недостижения качества очищенной воды по аммонийному азоту, как и 1 мг/л при использовании ATV, из-за того, что ATVявляется стохастической моделью, то есть все представленные в данной методике зависимости были определены для конкретных условий проведения работ. Более того, как и указано в описании ATV, данная методика применима, даже в ограниченных условиях, строго для городских сточных вод. Проведенные расчеты показали, что при наличии требований к качеству очищенной воды по нитритам, вне зависимости от значений требуемых концентраций нитритов, методика ATVне подходит вообще, при этом ASM2dс учетом того, что она основывается на формулах ферментативной кинетики, позволяет рассчитывать аэротенки на любое требуемое качество очищенной воды как по аммонийному азоту, так и по азоту нитритов и применима для любого типа сточных вод.
A comparison is made of the results of calculating aeration tanks by ATV model (Standard ATV-DVWK-A131 E «Dimension of Single-Stage Activated Sludge Plants 2000»), that is a stochastic «table» model, and by ASM2d model, that is referred to as theoretical and describes, unlike ATV, biological wastewater treatment processes using enzymatic kinetics formulas. Calculations are performed for the same input data. The calculation results show essentially limited use of ATV model; this model, as originally given in the description of this model by the designers, provides for calculating aeration tanks only for a single value of the effluent quality in terms of ammonia nitrogen as 1 mg/l and does not provide for calculating aeration tanks in terms of nitrites. Moreover, the comparison of ATV and ASM2d show that achieving the specified quality of effluent in terms of ammonia nitrogen as 1 mg/l is possible only at specific values ​​of the kinetic constants determined by the authors in this article; whereas, any change in at least one kinetic parameter of the wastewater results in an increase in the required aerobic age of activated sludge and, as a consequence, in the calculated volume of the aerobic zone by tens of percent, which proves the risk of not achieving the required effluent quality while using ATV model even for ammonium nitrogen concentration of 1 mg/l. Taking into account the fact that ATV Method does not provide for calculating aeration tanks for the effluent quality in terms of nitrites, the results of our calculation show that the aerobic age of activated sludge of 4.05 days for a temperature of 17 ºС proposed in ATV will make it possible to achieve the effluent quality in terms of nitrite nitrogen, 0.35–0.52 mg/l N–NO2, proving the unavailability of ATV, if the requirements to the effluent quality in terms of nitrites are specified. The authors, on the basis of the calculations, make conclusions about the risk of failure to achieve the effluent quality in terms of ammonia nitrogen as well as 1 mg/l while using ATV, because ATV is a stochastic model, that is, all dependencies presented in this method have been determined for the specific operating conditions. Moreover, as specified in the ATV description, this method, even in limited conditions, is applicable strictly for urban wastewater. The calculations show that if there are requirements for the effluent quality in terms of nitrites, regardless of the required concentration value of nitrites, the ATV method is absolutely not suitable, while ASM2d, taking into account the fact that it is based on the formulas of enzymatic kinetics, provides for calculating aeration tanks for any required effluent quality in terms of both ammonium nitrogen and nitrite nitrogen and is applicable for any type of wastewater.