好氧生物膜模型及模拟结果分析

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1、2009年第7期广东化工第36卷总第195期www．gdchem．com151好氧生物膜模型及模拟结果分析●一y：一"于成龙，倪志峰v1，L(一(大连市排水监测站，辽宁大连116033)M【摘要]将简化的ASM1与生物膜动力学方程结合，运用均相生物膜概念，建立好氧生物膜的模型，并且针对工业废水的特征，进行模型修正。通过与模拟结果的分析对比，研究了抑制剂浓度、温度和进水浓度变化对出水COD、氨氮番l硝态氮的影响。[关键词]废水处理；生物膜；ASM1模型[中图分类号]x[文献标识码]A[文章编号]1007-1865(

2、2009)0151—03AMathematicalModelofAerobicandAnalysisofSimulatedResults一6，YuChenglong，NiZhifeng(DalianDrainageMonitoringStation，Dalian116033，China)Abstract：AnaerobicbiofilmmodelwasestablishedthroughcombiningthesimplifiedActivatedSludgeModelNo1，ASMIandtheequation

3、sofmasstransferreactionAndthenmodifythemodelonaccountofthecharacteristicofcokingwastewaterItwasfoundthroughanalysisofandcomparisonthattheinfluencesofinhibitorconcentration，temperatureandrawwaterconcentrationoneffluentCOD，NH4+-NandNO—N．Keywords：wastewatertreat

4、ment；biofilm；ASM1model1987年，国际水质协会(IAWQ)提出了活性污泥1号模型结合生物膜动力学方程，建立了在抑制条件下好氧生物膜模型ASM1(ActivatedSludgeModelNo．1)，比较全面地揭示了污水并对模拟结果进行了讨论。生物处理的基本过程、原理及动态模拟的方法。由于其主要应1模型的建立用于生活污水的生物处理设计和运行模拟_JJ，不适宜直接用1．1生物膜中底物降解动力学及微生物生长模型于成分复杂的工业废水处理过程。为了探讨解决问题的途径，基于活性污泥1号模型进行简化及修正，

5、得到模型中各组本文根据工业废水的特征，对ASM1模型进行了简化和修正，分的转化速率为：一(1)专(’(+(1，+(fP、bAXA一8tXH+Xf21一(+))()州一fPixP、bAXA一$X4SDrxo(3)+SNH+H0dXS。(4)——一、di+SNHD+SMA-bHXH一(5)，式中：，，为溶解性有机碳、氨氮和硝态氮的去的比例。除速率，mg／(L’d)；S为溶解性有机碳、氨氮、1。2生物膜模型．ⅣH硝态氮和溶解氧的浓度，mg／L；Y，Y为异样菌和自养菌的对生物膜微元AxA上进行质量衡算，可以得到]：产率系

6、数；厂为惰性组分；K，K为溶解性有机碳和氨氮D一：(6)‘at的饱和系数，mg／L；K，K为异样菌和自养菌的氧饱和系其中，D为有效扩散系数，m／s；A为垂直于扩散方向数，mg／L；b，b为异样菌和自养菌的衰亡系数，d～；为上的传质表面积，m；x为从惰性固相填料到生物膜的距离，生物膜的脱落速率d～；ax，∥aX为异样菌和自养茵最、L，，L，生物膜厚度，m；S为基质的浓度，mg／L；大比生长速率，d～；X为异样菌和自养菌量，mg／L；为氮在生物量COD中的比例；ix为氮在生物量产物COD中为基质的去除速率。由于偏微分

7、方程组式(2)无解析解，用校正因子法求解[收稿日期]2009—04—07[作者简介]于成龙(1981一)，男，辽宁大连人，学士学位，助理工程师，主要从事废水处理研究工作。广东化工2009年第7期152www．gdchem．CON第36卷总第195期式(2)二阶偏微分方程组表2典型化学剂量系数．，，=，7，r(7)Tab．2Typicalparametersofchemicaldosage为单位面积生物膜的基质消耗速率，等于基质通量，g／(md)；77，为相应的基质组分的校正因子。1．3模型的修正在所建立的模型中采

8、用的Monod方程式仅适用于无毒性的基质，如有有毒物质存在，且其浓度达到一定程度时，微生物的生长将受到抑制。建立的模型拟用于工业废水的处理过程，由于工业废水的复杂性，并且含有大量对微生物的生长有抑制作用的有毒物质，所以需要对方程进行修正。有毒物质对于微生物的抑制主要分为竞争性抑制和非竞争性抑制两种loJ。本文在模型中采用混合抑制的形式，也就是对微生物的抑制同时具有竞争性和