细数活性污泥法数学模型.pdf

第六讲 第 8 章 ASM 系列活性污泥数学模型 8.1 引言 20 世纪 80 年代南非开普敦大学的 G.v.R.Marais 教授就提出了碳、氮、磷去除的动态活性污 泥模型， 其研究处于领先的地位。 1982 年国际水污染研究与控制协会 （International Association on Water Pollution Research and Control, IAWPRC, 现更名为国际水质协会， International Association on Water Quality, IAWQ ）组织了丹麦、美国、瑞士、南非和日本五国五位专家成立了活性污泥法设 计和运行数学模型课题组， 该课题组由丹麦技术大学 Mogens Henze 教授任组长。 该课题组在 1987 年以国际水污染研究与控制协会系列科技研究报告（ STR ）1 号的形式出版了研究成果，即活性 污泥 1 号模型（ Activated Sludge Model1,ASM1 ）。活性污泥 1 号模型（ ASM1 ）包括碳氧化、硝 化和反硝化 3 个主要作用，以矩阵的形式描述了污水在好氧、缺氧条件下所发生的水解、微生物 生长、衰减等 8 种生化反应过程，模型中包括 13 个组分、 5 个化学计量常数和 14 个动力学参数。 活性污泥 1 号模型（ ASM1 ）的内容不仅仅是模型本身，还提出了污水特性的描述方法。活性污 泥 1 号模型（ ASM1 ）得到了普遍的认同和应用，但它的缺点是模型中未包含磷的去除。 1995 年课题组（由丹麦、瑞士、日本和南非四国六位专家组成）以国际水质协会系列科技研 究报告（ STR ）2 号的形式出版了活性污泥 2 号模型（ ASM2 ）一书，它包括了脱氮和生物除磷处 理过程，还增加了厌氧水解、酵解及与聚磷菌有关的反应过程。活性污泥 2 号模型（ ASM2 ）中 包括了 19 种生化反应过程、 19 个组分、 22 个化学计量常数和 42 个动力学参数。在活性污泥 2 号模型（ ASM2 ）研究刚完成的时候，反硝化与生物除磷的关系尚不清楚，因此，活性污泥 2 号 模型（ ASM2 ）中未包含这一因素。 1999 年 ASM2 被扩展成 ASM2D, ASM2D 中包括了反硝化聚 磷菌。 ASM2 和 ASM2D 对脱氮除磷系统有较好的模拟作用。 ASM1 和 ASM2 排除了传统的维持（ Maintenance ）理论和内源呼吸理论（ Endogenous Respiration ），而采取了 Dold 等人 1980 年提出的死亡 - 再生理论（ Death Regeneration ）对微生物 衰减过程进行了模型化处理。 1999年国际水质协会课题组（由丹麦、瑞士、荷兰和日本四国四位专家组成）推出活性污泥 3 号模型（ ASM3 ）。活性污泥 3号模型（ ASM3 ）所涉及的主要反应过程和 ASM1 相同，但 ASM3 改 变了 ASM1 中COD 流向非常复杂、异养菌死亡 -再生循环理论和硝化菌衰减过程的相互干扰，而是 将 2组菌体的全部转换过程分开， 引进了有机物在微生物体内的贮藏及内源呼吸， 强调细胞内部的 活动过程。微生物的衰减采用了微生物内源呼吸理论 ，允许衰减过程更适应环境条件，重点由水 解转到了有机物的胞内贮存。 ASM3 中包括了 12种生化反应过程、 13个组分、 6个化学计量常数和 21个动力学参数，可以模拟除碳、脱氮的动态过程，不包括除磷。 图8-1所示为 ASM1 、ASM2 和ASM3 模型中 3种微生物衰减理论。 维