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試論ASM水質(zhì)組分和模型參數(shù)測定方法

文檔作者：張杞蓉I張軍華z陳麗霞3 文檔來源： 1武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院湖北武漢430070 2武漢宏宇建設(shè)工程咨詢有限公司湖北武漢430062) 3重慶中設(shè)工程設(shè)計(jì)有限公司云南分公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2024年02月27日
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試論ASM水質(zhì)組分和模型參數(shù)測定方法
張杞蓉I張軍華z陳麗霞3
(1武漢理工大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院湖北武漢430070
2武漢宏宇建設(shè)工程咨詢有限公司湖北武漢430062)
3重慶中設(shè)工程設(shè)計(jì)有限公司云南分公司云南昆明650000)
摘要ASM模型水質(zhì)組分和模型參敷的準(zhǔn)確測定對模型的應(yīng)用具有重要的意艾。介紹廣泛應(yīng)用的ASM模型中的水質(zhì)組
分(&amp;amp;、SI、xs、X喇、X¨、x1)以震動力學(xué)參tt(bH、№、‰．)，化學(xué)計(jì)量參敷(YH)的各種潢4定方法。
關(guān)t詞ASM水質(zhì)組分動力學(xué)參數(shù)化學(xué)計(jì)量參教
中圈分類號：X703．1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-9064(201,1)06-0020-03
ASM是～個(gè)龐大的矩陣體系．其中包含了大量的參數(shù)。
然而，就目前來說．無論是污水水質(zhì)組分．還是化學(xué)計(jì)量學(xué)、
動力學(xué)參數(shù)，部沒有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)方法可循．這也在一定程度
上阻礙了ASM模型的應(yīng)用和發(fā)展。并且由于各地區(qū)生活習(xí)
慣、自然條件、經(jīng)濟(jì)條件的不同．實(shí)際污水中的參數(shù)值與模型
推薦的典型壤有一定的差異性。為了保證模型在廢水處理系
統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行應(yīng)用中的準(zhǔn)確性和可靠性．必須能夠估計(jì)實(shí)際
廢水的水質(zhì)組分和各參數(shù)值?。
l ASM水質(zhì)組分測定方法
1．I 溶解態(tài)不可生物降■有機(jī)軸s_的禹定
部分研究者認(rèn)為。S只存在于原水中，在生物處理過程
中sI不發(fā)生任何反應(yīng)。也不會在系統(tǒng)中產(chǎn)生積累。進(jìn)出水的
S．濃度相同【21。根據(jù)sI的不可生物降解特性，通常采用物理
化學(xué)的方法測定。
11．1間戢曝氣降解法
取污水處理廠好氧池混合液適量．用蒸餾水洗滌2-3
次．除去活性污泥混合液中殘留的溶解態(tài)CODt3I。然后將混
合液離心脫水．將適量脫水污泥加入到經(jīng)過離心脫水的待測
污水中．置于燒杯中連續(xù)充分曝氣7d后取出水(注意用蒸餾
永補(bǔ)充因?yàn)檎舭l(fā)而散失的水量)，絮凝過濾，測定的COD值
認(rèn)為是原水的sI。
11．2處理系統(tǒng)出承
在低負(fù)荷的污水處理系統(tǒng)出水中，剩余s5的量很少．可
以忽略不計(jì)．出水中所有殘留的溶解態(tài)有機(jī)物都可以視為
S。。Siegrlst等人在Marais的基礎(chǔ)上，通過大量試驗(yàn)證明．原水
中的s|約為出水溶解態(tài)COD的90％，其余部分溶解態(tài)COD
則是由系統(tǒng)產(chǎn)生的?。因此，選擇污泥齡大于lOd的污水處
理廠或試驗(yàn)系統(tǒng)的出水．絮凝過濾．即可鍘得原水的sI濃
度。
這一測試方法取樣時(shí)需考慮系統(tǒng)的水力停留時(shí)間以便
與進(jìn)水相對應(yīng)．但準(zhǔn)確的對應(yīng)只存在于理論上的推流式反應(yīng)
器中。
1．2溶解態(tài)快速可生物降解有機(jī)袖&amp;amp;的嗣定
由于ss是根據(jù)微生物對污水中可生物降解有機(jī)物降解
的難易程度來進(jìn)行劃分的。因此．可采用生物呼吸計(jì)量法進(jìn)
行測定。最常用的是間歇OUR呼吸計(jì)量法。除此之外，根據(jù)
其可溶且能通過細(xì)胞膜的特性．也可以選擇物理化學(xué)方法對
其進(jìn)行估測㈣。
1．2．1問歇OUR呼吸計(jì)量法
在一個(gè)密封的同戢反應(yīng)器內(nèi)．加人硝化抑制劑ATU抑
制自養(yǎng)茁的活動Ⅲ．連續(xù)監(jiān)測OUR變化．得到1個(gè)分為3個(gè)
階段的曲線：ttz時(shí)．微生物進(jìn)入內(nèi)源代謝階段。所以
曲線上依次出現(xiàn)2個(gè)拐點(diǎn)．3個(gè)OUR平臺．這樣就很容易區(qū)
分Ss和xs所引起的OUR積分面積．從而用簡化的ASM計(jì)
算&amp;amp;的濃度?。
好氧同耿砰吸計(jì)量法是一種簡便易行的廢水特性鑒定
方法。只要控制初始負(fù)荷．產(chǎn)生適宜的OUR動態(tài)響應(yīng)，就能
避免在連續(xù)反應(yīng)器中因水力變化引起的干擾．提高測定結(jié)果
的準(zhǔn)確性．是在國內(nèi)廣泛應(yīng)用的一種方法．但是對試驗(yàn)設(shè)備
以及數(shù)據(jù)處理的要求較高。
1．2．2混凝過濾法
易生物降解有機(jī)物S的測定方法也可采用物化方法．
即對龍王嘴污水廠沉砂池進(jìn)水進(jìn)行絮凝沉淀．然后通過濾膜
進(jìn)行過濾．這樣濾后溶液中只包括完全溶解性有機(jī)物．即污
水中的溶解態(tài)組分ss和sI。對sI進(jìn)行單獨(dú)測定．即可得到
基盒璜日：水儺污囊控制與治理科|主重走專項(xiàng)——”禹排放標(biāo)準(zhǔn)城市污術(shù)處理廠升級改造美建技術(shù)研究與工程示范“
作者簡介：張杞蓉(1987一)．士．武菇理工太學(xué)土木工利t-5建茸學(xué)院在讀碩士研覽生，研究方向：術(shù)污難控制理論度應(yīng)用。
刪．NO．6f@ 萬方數(shù)據(jù)
Ss。
混凝過濾法簡便快捷．且不需要溶氧儀．對試驗(yàn)設(shè)備的
要求最低．但它并不是從生物降解速度的不同來區(qū)分有機(jī)物
降解的難易性．因此該方法將產(chǎn)生誤差．可以作為模型組分
估算的一種方法[“。
1．3慢速可生物降解有機(jī)物k的測定
慢速可生物降解有機(jī)物xs包括高分子可溶性、膠體有
機(jī)物質(zhì)和膠體顆粒性有機(jī)物質(zhì)．它們必須通過胞外水解作用
轉(zhuǎn)化為小分子物質(zhì)．才能被降解利用。通常認(rèn)為，X。的水解
產(chǎn)物為易生物降解底物S!；或惰性可溶性有機(jī)物質(zhì)sI。
1．3．1間歇OUR呼吸計(jì)量法
慢速可生物降解有機(jī)物xs的測定同樣可以采用間歇
OUR呼吸計(jì)量法。通過把OUR響應(yīng)曲線區(qū)分開來，就可以
同時(shí)測定廢水中的Ss和xs。
間歇OUR法的不足在于呼吸實(shí)驗(yàn)后段．慢速生物降解
有機(jī)物濃度降到一定的低值．水解速率變得極慢。引起的
OUR響應(yīng)無法從內(nèi)源呼吸曲線中明顯區(qū)分開來．造成對曲
線面積積分時(shí)．所用的“內(nèi)源呼吸基線”高于實(shí)際水平，縮小
了積分面積。從而造成了X。的測量值偏小。
1．3．2基于BOD測試的生物法
荷蘭研究者P．J．Ro—eleveld Esl等提出了基于BOD測試來
測定X。的一種方法。這是因?yàn)檫M(jìn)水中的可生物降解COD
(BCOD)就是快速可生物降解底物Ss和慢速可生物降解底
物xs的和。把BOD作為時(shí)間的函數(shù)進(jìn)行測量分析就可以確
定BCOD的值。
通過繪制以時(shí)間為參數(shù)的BOD曲線．?dāng)M合曲線計(jì)算
BOD．。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：
1 BoD廬i：{麗。BODt
式中：BOO．,一總BOD；BOD。一第t天的BOD值；ksoD--
碳質(zhì)BOD(carbonaceous BOD)常數(shù)。
在BOD的測量期間會發(fā)生微生物的合成和衰減．由于
BOD的測量時(shí)間較長．會導(dǎo)致相當(dāng)部分的BCOD轉(zhuǎn)變?yōu)槎?
性組分，所以在利用BOD。確定BCOD時(shí)，需要引入一個(gè)誤
差校正系數(shù)‰，取值范圍在0．1加．2之間。
利用BOD儀測定20d的BOD值得到可生物降解COD．
如果已知Ss，則可以根據(jù)物料平衡關(guān)系計(jì)算得到X。。
1．4異養(yǎng)菌X蹦和自養(yǎng)菌X隊(duì)的測定
取進(jìn)水于反應(yīng)器內(nèi)．測定無外加污泥狀態(tài)下的耗氧速
率，在實(shí)驗(yàn)中投加硝化抑制劑ATU抑制自養(yǎng)菌的活動．通過
測定耗氧速率曲線，可以根據(jù)下式算得廢水中的X蹦[91：
X艟Fr(to)·[(1-YH)廠YH·u硼]-1
式中：r(to)為to時(shí)刻污水內(nèi)異養(yǎng)菌的OUR，mg／(L·h)；
岫為異養(yǎng)菌最大比增長速率，d-1；Y。為異養(yǎng)菌產(chǎn)率系數(shù)。
測定加入硝化抑制劑與不加硝化抑制劑兩種情況下的
起始OUR曲線．兩值之差可得自養(yǎng)菌活動所引起的氧消耗
速率曲線?？筛鶕?jù)下式算得廢水中X砒[91：
XB,=Ar(to)[(4．57-Y^)／v^·№一
2011．No．6．
式中：Ar(to)為to時(shí)刻污水內(nèi)自養(yǎng)菌的OUR，mg／(L·h)；
‰為自養(yǎng)菌最大比增長速率，d?！?；Y．為自養(yǎng)菌產(chǎn)率系數(shù)。
1．5顆粒惰性有機(jī)物xI的測定
盡管很多方法推出．但都不是十分理想，到目前為止．能
被廣泛接受的方法是通過物料平衡的方法來估測。
在污水水質(zhì)參數(shù)中．其含碳部分用總生化需氧量
(TCOD)表示。
TCOD=Ss+Sr+Xs+X一-XB^+X蹦
在大多數(shù)情況下。因?yàn)閺U水從源頭排出通過管道輸送。
水中的溶解氧濃度已很低，不適于自養(yǎng)菌的常生長，X。．可忽
略。這樣利用物料平衡和其它已經(jīng)測出的參數(shù)即可得到X。。
2動力學(xué)參數(shù)
2．1異養(yǎng)菌衰減系數(shù)b'I的測定
傳統(tǒng)衰減系數(shù)b|l的測定在污泥好氧消化條件下進(jìn)行。
試驗(yàn)時(shí)取好氧池混合液．用蒸餾水反復(fù)沖洗以便去除殘留的
底物，然后放入反應(yīng)器中，連續(xù)曝氣7d。每日測定耗氧速率，
并投加20ms／L的硝化抑制劑ATU．以抑制自養(yǎng)菌的硝化作
用【lo】。
試驗(yàn)結(jié)束后．以耗氧速率的對數(shù)與時(shí)間作圖，將得到一
條直線。其斜率即為傳統(tǒng)的一級衰減速率常數(shù)＆。然后按下
式即可計(jì)算出異養(yǎng)菌衰減系數(shù)b．I?】。
L嶠— F瓦l(fI而
以上各式中：l(d傳統(tǒng)衰減系數(shù)(d-t)；Y。異養(yǎng)菌產(chǎn)率系
數(shù)；fI微生物中惰性顆粒比例。
2．2異養(yǎng)菌最大比增長速率№的測定
取好氧池混合液曝氣6。8h．用蒸餾水清洗3次，以減小
殘余有機(jī)物的影響。根據(jù)確定的F，M向反應(yīng)器中加入一定
量的污泥與水樣混合。水樣采用人工配水(C：N：P=100：5：I)。
測定耗氧速率，直到OUR的變化呈下降趨勢㈦。
lnOUR是時(shí)間t的函數(shù)．若以InOUR與時(shí)間t作圖，所
得直線斜率即為(¨嘲廣bIf)，在b}I已知的情況下，即可得出
岫o
2．3 自養(yǎng)菌最大比增長速率‰的測定
向反應(yīng)器中加入污水廠二沉池出水．然后取一定體積的
接種污泥置于反應(yīng)器內(nèi)．并投加50ms／L的氨氮和360ms／L
的NaHCO，。利用曝氣砂芯向反應(yīng)器中曝氣，維持反應(yīng)器內(nèi)的
溶解氧濃度在6—7mg／L。反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行4～5d，每天兩次從
反應(yīng)器中取樣．利用常規(guī)分析方法測定NOr的濃度和NO：-
的濃度．兩次取樣的時(shí)間間隔要大于4h L131。
先后取樣品進(jìn)行分析．測定過程中反應(yīng)器內(nèi)NOx-N濃
度的自然對數(shù)隨時(shí)間的變化趨勢．自養(yǎng)菌的衰減系數(shù)b．還
沒有行之有效的測定方法．目前許多研究人員測定了不同溫
度和不同供氧條件下的b。值It3]，在20℃時(shí)b．測定值的變化
范圍較小(0．08—0．27d一)。且大多數(shù)測定值均在0．15d。左右。
因此，本文取0．15d一-作為b．在20℃條件下的典型值進(jìn)行自
養(yǎng)菌動力學(xué)參數(shù)‰的估計(jì)。
3化學(xué)計(jì)量參數(shù)
。萬方數(shù)據(jù)
3．1 Y。值測定的重要性須對實(shí)際污水水質(zhì)以及模型參數(shù)進(jìn)行鑒定才能保證活性污
Y。值的精確測定非常重要，因?yàn)樗粌H影響污泥產(chǎn)率泥數(shù)學(xué)模型使用的可靠性。在這方面，國內(nèi)外的專家提出了
和需氧量的估測．而且對某些污水組分和動力學(xué)參數(shù)的計(jì)算很多的測試方法，本文就最常用的一些方法進(jìn)行了綜述，希
也有影響[141。望能夠?qū)σ院笙鄳?yīng)參數(shù)測定方面的研究有所裨益。
3．2異養(yǎng)菌產(chǎn)率系數(shù)Y。的測定參考文獻(xiàn)
3．2．I 間歇活性污泥法I 宋文清，楊海真．活性污泥1’數(shù)學(xué)模型(ASMl)中的組分．新疆環(huán)境
考慮到實(shí)際污水含有較多的顆粒性物質(zhì)．要過濾足夠體保護(hù)，2003，25(3)
積的污水需要大量的時(shí)間。試驗(yàn)擬采用乙酸鈉人工配水．試2鞠興華．城市污水活性污泥生物脫氮模型及模擬研究·西安建筑科
驗(yàn)前取定量污泥．用蒸餾水反復(fù)沖洗。去除污泥中殘留的溶
技大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院·2008
解性coD。加入反應(yīng)器中，對混合液進(jìn)行充氧攪拌。起始時(shí)3于蕞·ASM2D數(shù)尊模型在污水處理廠運(yùn)行優(yōu)化中的應(yīng)用研究’同濟(jì)
測定反應(yīng)毒泥水混合物總COD和溶解性COD，曝氣反應(yīng)4翥薹籬薹詈怒棚號模型廢黼巨的測定研究．環(huán)
24h后再測定總COD和溶解性COD㈣。微生物COD的增長境污≥與防治。2004，26(I)
值和溶解性有機(jī)物的減少值，兩者之比就是降解單位溶解性5周雪飛．顧國雛．AsM。中易生物降解有機(jī)物(Ss)的物化測定方法．
有機(jī)物合成細(xì)胞COD量，即YH。給水排水。2003，29(11)
序批式活性污泥法所需設(shè)備簡單但測定數(shù)據(jù)不穩(wěn)定，只6 A Witeb哪．Respirometry for determination of the influent sB-con．
能作為估算YH的一種方法。centration．Wat．sci．Tech．1996，33(1)
3．2．2 問歇OUR呼吸計(jì)量法7鄧科．城市生活污水有機(jī)成分與ASM水質(zhì)特性參數(shù)關(guān)系研究．同濟(jì)
以乙酸鈉溶液為易生物降解物質(zhì)&amp;amp;。實(shí)測乙酸鈉溶液的大學(xué)環(huán)境工程學(xué)院，2006
COD，即為sD值。取好氧池混合液曝氣6—8h，用蒸餾水洗泥8 P．J·Roelevedld·M．C·M·van Looddrecht·Experi唧e詘h guidelines for
3次．以使污泥處于內(nèi)源呼吸水平．為避免硝化作用影響異”8‘“船。h8?kri枷。“in tll8 N。tll。rI跚d8·wm·Sci·Tech·2002，45
養(yǎng)菌的耗氧加入20mg，I。的硝化抑制劑ATU抑制自養(yǎng)菌的
(6)
活動，測定磊氧速率，葙到一條內(nèi)源線。得到內(nèi)源線后，對廣9
K．a(chǎn)p。p．eler J’竺er識lE．stimatiI：．on．of kinIeti。c para．me．te．r．s
of
h，etem．trop．h-
口瓶中的污泥重新曝氣，用移液管注入乙酸鈉溶液，測定DO for∞tivated suld譬e l∞deuing．Wat．Sci．Tcch．1992,25(6)
變化，得出下降趨勢與內(nèi)源線相同時(shí)可停止反應(yīng)。對呼吸曲10于靜潔，李莉，顧國維，等．AsM。模型中異養(yǎng)茵減衰系數(shù)之間的關(guān)
線的直線段和內(nèi)源線分別進(jìn)行線性擬合，其截距之差即為溶系及其測定．環(huán)境科學(xué)與技術(shù)．2006．29(5)
解氧的變化量ADO，然后根據(jù)下式計(jì)算出YH【161。11劉芳．城市污水廠活性污泥數(shù)擘模型的參數(shù)測定及模擬研究．同濟(jì)
Ⅵ一等爭。2≥籌蚋隧一cN模型中主要動力學(xué)參數(shù)的測定研
式中：ADO為溶解氧的變化量。me；，L；So為加入廢水中究．東華大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，31(3)
易生物降解物質(zhì)的COD，mg／L；VT為反應(yīng)器總體積，L；Vw為13 吳志超，唐書娟，周振．等．污水處理廠自養(yǎng)茼生長動力學(xué)參數(shù)的
污水體積，L。測定研究．中國給水排水，2009。25(9)
呼吸計(jì)量法所需設(shè)備略繁于前者．但測定結(jié)果穩(wěn)定．精14甘立軍，劉建勇．顧國維，等．ASMI中化學(xué)計(jì)量系數(shù)的測定與計(jì)算．
確度高，且測定時(shí)間短，為YH測定的推薦方法。中國給水排水，2003(1)
4結(jié)語15主篙黧y異養(yǎng)艫秘躺方法微桃·岫建
要成功地應(yīng)用ASM模型，除了需要先進(jìn)的軟件工具外， 16游≤林．薹杰．毒吸計(jì)量法測定安慶市城東污水廠污泥特性參敷．
還需要軟件的輸入項(xiàng)，由于各地污水中的水質(zhì)存在差異，必環(huán)境科學(xué)與技術(shù)．2009．32(7)
(上接第14頁)
管部門及時(shí)了解項(xiàng)目進(jìn)展，監(jiān)督驗(yàn)收項(xiàng)目及時(shí)有效的開展。
(5)監(jiān)測部門應(yīng)及時(shí)向負(fù)責(zé)建設(shè)項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收參考文獻(xiàn)
的環(huán)境保護(hù)行政主管部門反應(yīng)驗(yàn)收監(jiān)測項(xiàng)目的問題。監(jiān)測部1陳建寧．常‘，周東菊．建設(shè)項(xiàng)目竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收監(jiān)測工作中存
門應(yīng)及時(shí)將驗(yàn)收監(jiān)測過程中發(fā)現(xiàn)的與環(huán)評設(shè)計(jì)及批復(fù)不符在的問題廈建議．青海環(huán)境，2010(6)
合的地方，向負(fù)責(zé)驗(yàn)收的環(huán)境保護(hù)行政主管部門反應(yīng)。江蘇2劉方，邱立莉．建設(shè)項(xiàng)目竣工驗(yàn)收監(jiān)測難點(diǎn)問題解析．環(huán)境監(jiān)測管理
省環(huán)境監(jiān)測中心目前已與負(fù)責(zé)驗(yàn)收的環(huán)境保護(hù)行政主管部與技術(shù)，2011(2)
門(江蘇省環(huán)境監(jiān)察局)形成會審制度。每月末江蘇省環(huán)境監(jiān)3唐松林，戔l?：蘭斌’7．：竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收監(jiān)測報(bào)告編制中若舯b將匯總有問題晶建設(shè)項(xiàng)目提交落江蘇省環(huán)境監(jiān)察局，4：曇盟妻：囂囂=激測張的問舯國資源
項(xiàng)目“上會”后，江蘇省環(huán)境監(jiān)察局將不具備驗(yàn)收監(jiān)測條件的
綜合利用。2008(12)
項(xiàng)目進(jìn)行查辦。
2011．No．6， 0

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