FYR

я бы предложил:
1. Вынести WAL и data на разные разделы, во время тестирования снимать iostat -x с обоих разделов (слишком разная нагрузка, постоянный sync или запись большим объемом).
2. работу именно с файловой системой лучше проиллюстрируют произвольные запросы в случайные таблицы (случайный доступ в разные файлы) с маленьким числом max_files_per_process (например около 30) дабы приходилось постоянно открывать/закрывать файлы.
3. А также интересно поглядеть на лог чекпоинтов опять таки при записи/апдейтах в большом числе таблиц.

Мы используем pgpool, но не совсем как чистый Master-Master.

Однозначно объединять в один запрос. В принципе 16000 это ниочем без инфы о железе.

По MySQL не скажу, но на PostgreSQL 120 000 в секунду чисто чиселок без индексов укладываю в базу с записью на HDD (промышленный сервер, SAS RAID10 на 8-ми дисках) с помощью COPY. Реально думаю и двести потянет.

Но вообще поправьте меня, но 120к в секунду за пару минут 15млн. С такими объемами данных в таблице реляционкам не айс работать.