活性污泥法数学模型的发展与应用展望

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1、2010年1月缘色科技JournalofGreenScienceandTechnology第1期活性污泥法数学模型的发展与应用展望李满天，阚宁，张旭。，杨健荣。(1．朝阳市环境科学研究院，辽宁朝阳122000；2．朝阳市环境监测站，辽宁朝阳1220OO；3．北京建筑工程学院，北京100044)摘要：综述了活性污泥法污水处理数学模型自20世纪5O年代以来的发展历程；从模型的机理、功能和应用等方面，详细介绍了发展进程中具有重要意义的几种模型，分析比较了各自的优点和不足，提出了今后活性污泥法模型和软件可能的研究方向和发展趋势。关键词：废水；生物处理；活性污泥法；数学模型中图分类

2、号：Xll文献标识码：B文章编号：1OO5—569X(2O1O)01-0021·031引言浮固体(VolatileSuspendedSolid，vss)积累速率经验公式提出的活性污泥模型，Mekinney等基于活性污泥污水处理方法中，活性污泥法具有处理效果好、运全混假设提出的活性污泥模型，Lawrence、McCarty行成本低等特点，成为控制环境污染的一项主要方法。等基于微生物生长动力学理论提出的活性污泥模型。到目前为止，几乎所有的城市污水厂都使用活性污泥但是，这些静态模型只考虑了污水中含碳有机物的去法，该法在环境工程中处于非常重要的地位。除。并没有考虑氮磷的去除过程，

3、不能解释和描述污近十多年来，活性污泥法有了很大的发展，如：水生物处理中常见的有机物“快速去除”和出水中有机氧化沟处理技术、生物脱氮除磷工艺(A／O、A。／O)物浓度随进水浓度变化的现象，也不能很好地预测实等，不仅能去除有机碳，还能同时去除营养物质氮和际观察中存在的有机物浓度增加时，微生物增长速率磷。但在生物处理理论深度的发展上，却还做的远远变化的滞后效应。此外，Monod方程并不能预测有机不够，对生物处理的数学模型研究得也不够。物浓度降低时活性污泥过程的瞬变响应。因此，传统由于污水成分和活性污泥法处理过程的复杂性，的活性污泥模型虽然参数求解和计算过程相对简单，必须加快开展

4、数学模型的研究，从而更深刻地认识所但无法精确地模拟污水处理中氧利用的动态变化，不研究的现象和规律。数学模型有助于描述和理解活性能很好地描述活性污泥系统的动态特性。污泥系统的反应过程，对设计提供理论上的指导。模2．2活性污泥1号模型ASM1型有助于模拟活性污泥系统的动态变化和对各项水质1975年，Andrews提出了“存储——代谢”机理，指标的影响，可以指导实际的生产运行。将模型和控该机理认为在活性污泥法污水处理过程中，非溶解性制理论及方法结合起来，就可按处理水质要求，达到优有机物和部分溶解性有机物首先被生物絮体快速吸化运行的目的。数学模型是一个具有重要理论意义和附，以细胞

5、内贮存物的形式被贮存，然后再被微生物利实用价值的重要工具。用。1987年，Mogens等在总结前人尤其是南非的活性污泥法数学模型研究，经历了从简单拟合实Marais和Dold等人工作的基础上，提出IWA活性污验数据到采用经典的微生物生长动力学模型，经历了泥1号模型ASM1。ASM1采用了Dold等人提出的根据废水生物处理过程的特性进行过程动态分析、探“死亡——再生(death2regeneration)”的模型化方法，索辨识建模的发展过程，实现了以研究活性污泥工艺但未接受“贮存——代谢”机理，而采用“死亡——再溶的动态过程，达到了系统高效率低能耗运行的目的，并解”机理，体

6、现了对代谢残余物的再利用。开发出相应的商业化活性污泥软件。ASM1包括了碳氧化、硝化和反硝化过程，以矩阵2活性污泥模型的发展形式描述了污水中好氧和缺氧条件下所发生的有机碳水解、微生物生长和衰减等8个反应过程。模型包含2．1传统的活性污泥模型l3种组分、5个化学计量参数和l4个动力学参数。模传统的活性污泥模型研究始于2O世纪50年代中型可以很好地描述活性污泥法污水处理系统的构造状期，其中具有代表性的有Eckenfelder等基于挥发性悬况、进水水质特性以及系统运行参数。ASM1是模拟收稿日期：2010一O1—06作者简介：李满天(1982一)，女，辽宁葫芦岛人，助理工程师，

7、主要从事环境保护工作。21李满天等：活性污泥法数学模型的发展与应用展望环境·安全硝化和反硝化的良好工具，促进了关于模型和污水特数。迄今为止，ASM3模型尚未经过大量不同的实验性描述的进一步研究，自推出以来在欧美得到广泛应数据验证，模型结构对存储现象的描述还有待改善。用，但模型并未包含磷的吸收和释放过程，无法模拟包含除磷过程的污水处理系统，限制了ASM1的进一步3活性污泥数学模型研究与应用展望应用。经过各国学者将近半个世纪的不断研究和探索，2．3活性污泥2号模型ASM2活性污泥模型得到了长足的发展，并在实际应用中逐为了弥补ASM