活性污泥数学模型的研究应用进展与问题讨论.doc

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1、活性污泥数学模型的研究应用进展与问题讨论论文作者：李茹莹1，季民1，任智勇1，胡振苓2，马文杰2摘要：对间歇厌氧反应器、UASB反应器、复合式厌氧反应器和厌氧滤池污泥中的发酵细菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌的数量和生物相进行了分析，并观察了颗粒污泥的结构，剖析了影响厌氧颗粒污泥形成的因素。关键词：硫酸盐有机废水发酵细菌硫酸盐还原菌产甲烷颗粒污泥ApproachestotheDevelopmentandProblemsofResearchandApplicationofActivatedSludgeModel　　Abstract:

2、AnalysisandcomparisonweremadetotheactivatedsludgemodelNo.1，2and3(ASMNo.1，2and3)proposedbyInternationalAssociationonWaterQuality(IAWQ)．Someproblemsofthemodelswerefound．Accordingtothepracticeofapplicationsandresearchesonactivatedsludgemodel,thekeyissuesonmodelingarew

3、aterqualityanalysis，modelsimplificationandparametercalibration．　　Keywords：activatedsludgemodel(ASM)；modeling；parametercalibration　　近年来，国外有很多关于数学模型在饮用水处理、污泥处置、各种污水处理等工艺中的应用报道。在活性污泥工艺众多的数学模型中，由原国际水质协会（IAWQ）（现已改称为国际水协会IWA）推出的活性污泥数学模型（ASM）发展最为成熟，应用最为广泛。但我国在该领域的研究起步较晚，在

4、实际应用方面还相当滞后。目前国内仅有相当有限的关于模型应用的报道。本文重点讨论IAWQ活性污泥数学模型的特点及目前存在的问题，并结合笔者在研究中的体会，分析其在应用中的关键问题及其发展应用前景。1IAWQ活性污泥数学模型1.1IAWQ活性污泥数学模型简介5　　为了鼓励环境科学家和工程师更广泛地把数学模型应用到废水生物处理系统的分析设计和运行管理中去，1983年，原国际水污染控制协会（IAWPRC）（国际水质协会IAWQ的前身）组织了南非、丹麦、美国等五国专家组成活性污泥工艺模型课题组来完成活性污泥处理系统数学模型的研究。AS

5、M课题组于1987年正式发表了技术报告，阐明了活性污泥1号模型（ASMNo.1）的主要特性。它以矩阵的形式描述了污水中好氧、缺氧条件下所发生的水解、有机物降解、微生物生长、衰减等8种反应，模型中包含13种组分、5个化学计量系数和14个动力学参数[1]。　　ASMNO.1自推出以来得到广泛应用，但它的缺陷是未包含磷的去除。针对此问题，IAWQ专家组于1995年又推出活性污泥2号模型（ASMNo.2），它包含了磷的吸收和释放，增加了厌氧水解、酵解及与聚磷菌有关的4个反应过程。因为生物除磷机理很复杂，所以ASMNo.2非常庞大，它

6、包含19种物质、19种反应、22个化学计量系数以及42个动力学参数[2]。该模型提出了包含化学需氧量（COD）、氮和磷去除过程在内的综合性生物处理工艺过程动态模拟理论，它不是生物除磷模型的最终方案，而是一种折中方案。　　1999年IAWQ专家组经过对1号模型应用中问题的修正，推出活性污泥3号模型（ASMNo.3）。ASMNo.3不以水解作用为重点、引入有机物在微生物体内的贮藏及内源呼吸，以强调细胞内部的活动过程。ASMNo.3与ASMNo.1中主要现象是相关的，如以城市污水为主的活性污泥系统中的氧消耗、污泥产量、硝化和反硝化

7、，但ASMNo.2中的生物除磷在此不予考虑。ASMNo.3包括13个组分，12个生化过程。ASMNo.3仅考虑微生物转化过程，不包括化学沉淀，但基于ASMNo.2（包含磷的吸收和释放过程）所提供的信息，很容易加入该过程[3]。1.2活性污泥1、2、3号模型（ASMNo.1～3）的比较　　ASM诸多版本的共同特点是它们均以Monod方程为基础，都是多维的并包含大量的动力学参数和化学计量系数，均以矩阵的形式描述生物反应过程。　　ASMNo.1和ASMNo.2在应用过程中都有一些限制，如他们都要求pH值接近中性并保持恒定；ASMN

8、o.1要求系统在恒定温度下运行，ASMNo.2的实用温度要限制在中等范围，大概为10～25℃，因为高温和低温状态下聚磷菌PAOS的特性尚不完全清楚，模型不一定能给出合理的预测，尤其是对于磷的去除。从ASMNo.1到ASMNo.2的最突出变化是生物量按反应过程进行了更为详细的划分，使其浓度不