膜生物反应器污水处理数学模型研究及其应用现状
膜生物反应器在废水处理中的应用及研究进展
膜生物反应器在废水处理中的应用及研究进展摘要:随着废水处理技术的不断发展,一些新的废水处理方法不断涌现。
把膜分离技术与污水的生物处理法相结合构成了一种新型污水生物处理工艺——膜生物反应器,它是一种新型高效的污水处理工艺。
文章综述了膜生物反应器的分类及基本结构,膜生物反应器在国内外的研究以及应用中存在的主要问题和解决方法,并对新型膜生物反应器的原理和应用进行了讨论。
关键词:膜生物反应器废水处理应用研究进展膜生物反应器(Membrane Bioreactor,简称MBR),就是由膜分离和生物处理结合而成的一种新型、高效的污水处理技术[1]。
与传统的废水生物处理方法相比,膜生物反应器具有以下优点[2]:(1)膜分离组件替代了二沉池,使体积大大缩小;(2)膜组件可以将污泥全部截留,使得污泥浓度提高,停留时间变长,增强了生物处理的效果,且对氮、磷也有较好的去除效果;(3)膜的分离不受污泥沉降性能的影响,还可以截留难降解大分子有机物,出水水质好;(4)通过调节污泥停留时间降低污泥产生量,实现污泥减量化;(5)水力停留时间与污泥停留时间互不干涉,易于调控,实现处理过程最优化。
膜生物反应器具有的这些优点使得它被广泛应用于食品工业、养殖业、水产加工业、染料化工业等行业的难降解废水处理及达标排放之中。
1 膜生物反应器应用现状20世纪90年代初期,膜-生物反应器已经进入实际应用阶段。
1997年Kubota公司应用MBR工艺的污水处理厂在英国北部的Porlock建成,用于去除悬浮物、COD/BOD、细菌及氮,最大处理量1900m3/d,进水BOD=160mg/l,出水BOD<4mg/l、COD<25mg/l、NH3<1mg/l、浊度(NTU)<0.3 NTU/l,用NaClO进行膜表面化学清洗(1次/a),延长膜的使用寿命。
1999年Zenon公司应用MBR技术对美国科罗拉多州的Arapahoe县的污水处理厂改造成功,处理能力最高为5678m3/d,出水水质(BOD<5 mg/l、固体悬浮物<5mg/l、总磷<0.2mg/l、总氮<10mg/l),完全达到可以回用的要求。
mbr技术应用现状及发展新趋势
mbr技术应用现状及发展新趋势MBR技术（膜生物反应器）是一种将活性污泥法与膜分离技术相结合的污水处理技术。
它通过在生物反应器中引入膜分离装置，能够高效地去除污水中的悬浮物、胶体物质和微生物等，使处理后的水质达到国家排放标准。
目前，MBR技术已经得到广泛应用，并在实际工程中取得了良好的效果。
MBR技术的应用现状：1.城市污水处理厂：MBR技术在城市污水处理厂得到广泛应用。
由于MBR技术能够有效去除悬浮物和微生物，处理后的水质稳定，适合用于灌溉、冲洗和工业用水等水源。
2.工业废水处理：MBR技术具有处理废水中有机物浓度高、水质波动大的特点，适用于各种工业废水的处理。
例如，纺织、造纸、化工等行业利用MBR技术处理废水，能够达到较高的处理效果。
3.海水淡化：MBR技术可以在海水淡化过程中用于去除悬浮物和胶体物质，减轻后续淡化设备的负担。
MBR海水淡化技术在节能和降低成本方面具有优势。
MBR技术的发展新趋势：1.技术改进：随着MBR技术的不断发展，越来越多的新材料和新工艺被应用于MBR膜的制备和运行中，以提高膜的抗污染能力和使用寿命。
同时，MBR技术也通过改进、优化反应器结构和控制系统，提高了系统的稳定性和运行效率。
2.结合其他技术：MBR技术和其他污水处理技术的结合也成为发展的趋势。
例如，MBR技术与生物膜反应器（MBBR）技术相结合，形成MBMBR技术，在提高处理能力的同时减少了化学药剂的使用量。
3.能源回收利用：MBR技术在处理废水的过程中产生的污泥可以通过厌氧消化和沼气发电等方式进行能源回收利用。
这不仅能够减少废弃物的处理量，还可以节约能源成本。
4.智能化和自动化：随着信息技术的快速发展，MBR技术在控制和管理方面也趋向于智能化和自动化。
通过实时监测和数据分析，可以对系统的运行状态进行实时调整和优化，提高运行效率。
总而言之，MBR技术在城市污水处理、工业废水处理和海水淡化等领域具有广阔的应用前景。
膜生物反应器在污水处理中的应用研究现状
膜 生 物 反 应 器 ， 应 器 开 始 在 污 水 处 理 中 得 到 了 应 用 ］ 。
器 结 合而 成 的一种 新 的处 理 系统 。它把 膜 分离 工程 与生 物 工程 结 合 起 来 ， 以膜 分 离 装 置 取 代 普通 生 物
ｐｒ ｌ ｍｓ ａ ｅ ｓ ｏｂ ｅ ｒ ｈｏｗｎ， ｄ ｔ ｒ ｃ ｉ ｎ ｏｆｓ ｕｄ ｎｄ ａ ｐｌｃ ｔｏｎ ｉ ｓｇｎ ｔ ｄ ｆ ｒ ｔ ｅ ｆ ｕ ｅ ａｎ ｈｅ ｄｉｅ ｔｏ ｔ ｙ ａ ｐ ｉａ ｉ ｓ ｄｅ ｉ ａ ｅ ｏ ｈ ｕｔ ｒ ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄｓ：ｍｅ ｂ ａｎ ｉ ｒ ａ ｔ ｒ； ｓ ｅ ｗａ ｅ ｒ ａ ｍｅ ； ｍ ｂ ａ ｅ ｈｎｏ ｏｇ ｍ ｒ ｅ ｂ ｏ ｅ ｃ ｏ ｗａ ｔ ｔ ｒｔ ｅ ｔ ｎｔ ｍｅ ｒ ｎｅ ｔ ｃ ｌ ｙ
更 是方 兴 未艾 ， 究 内容 更加 全 面 。 研 １ １ 活 性 污 泥 膜 生 物 反 应 器 ． 活 性 污 泥 法 是 当前 世 界 各 国应 用 最 广 的 一 种 二 级 生 物 处 理 流 程 ， 有 处 理 能 力 高 、 水 水 质 好 等 优 具 出 点 。 但 由 于 传 统 活 性 污 泥 法 一 般 采 用 重 力 式 沉 淀 池
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔｈｅ ａ ｅ ｏｒ ｓｒ ｃ ： ｃ ｔ ｇ ｙ，ｄｅ ｅ ｏ ｖ ｌ ｐｍｅ ａｎ ａ ｐｌｃ ｔｏｎ ｎｔ ｄ ｐ ｉａ ｉ ｏｆ ｍｅ ｂｒ ｅ ｍ ａｎ ｂｉ ｒ ａ ｔ ｏ ｅ ｃ ｏｒ （ ＢＲ ） ａ ｅ Ｍ ｒ
ｃ ｏｍ ｐｒ ｈｅ ｉ ｅ ｉ ｅ ｈｒ ｕｇｈ ａ ａ ｙｚｎｇ ｍ ａ ｃ ｅ ｎｓｖｅ ｒ ｖ ｗ ｄ ｔ ｏ ｎｌ ｉ ｎｙ ｄｏ ｕｍ ｅ ｔ ＢＲ ： ｈ ｄｖ ｎｔ ｇｅ ｎ ｘｉｔ ｎ ｎ ｓ ｏｆＭ Ｔ ｅａ ａ ａ ｓａ ｄ ｅ ｓ ｅ ｔ
膜生物反应器污水处理工艺在我国的运用现状
膜生物反应器污水处理工艺在我国的运用现状作者：汤骁斐来源：《名城绘》2020年第04期摘要：膜生物反应器处理形式在污废水处理过程中的应用，主要是将膜分离技术和生物处理技术这两种技术形式进行结合应用。
这种新型的污水处理工艺在污水处理方面取得了显著成效，推动了我国污水处理工艺的创新发展。
关键词：膜生物反应器;污水处理工艺;应用现状分析目前，在污水处理工作中应用较为广泛的是固液分离方式的生物反应器。
但是，随着科学技术和制作材料的不断更新，对固液分离方式在污水处理中的应用，提出了更高的应用要求。
因此，为了提高污水处理效果，需要对膜生物反应器进行综合分析，保证出水水质能够满足相关标准要求。
一、膜生物反应器的工艺特点膜生物反应器在污水处理过程中的应用，能够有效的溶解污水中的氧气，吸收污水中含有的有机污染物质，实现污水分离处理的整体效果。
而且，在实际的运行过程中，膜生物反应器能够有效的去除污水中的氮磷物质，通过膜的截留作用和分离处理，并添加适当的填料，为消化菌营造了良好的厌氧生存环境。
同时，这种方式会使生物膜上附着的多样性的微生物群落，为后续利用生物膜进行污水处理提供保障。
但是，由于周边环境温度缺少稳定性，也会导致生物膜进行污水处理的实际效率发生变化。
二、膜生物反应器在污废水处理中的应用现状（一）生活污水处理分析膜生物反应器在日常生活污水处理过程中的应用，主要是营造了厌氧环境、好氧环境、缺氧环境，并且，为了与生物脱氮除磷技术相符合，需要在膜生物反应器的基础上，对污水处理工艺进行创新优化，如分流形式的膜生物反应器、倒置形式的膜生物反应器、多个层级的膜生物反应器等等，或者对A/O处理技术进行完善，或者更改混合料的实际回流线路等。
而且，生活污水中的氮磷含量较低，膜生物反应器在生活污水处理中的应用，需要在设计处理工艺的前期，对内源碳进行合理化和有效化的控制，有效提高污水处理效果。
由于生活污水中的污染物质是经过长时间的累积，利用这种技术方式对磷进行处理，其实际处理的效果不够明显。
国外膜生物反应器在污水处理中的研究进展
国外膜生物反应器在污水处理中的研究进展国外膜生物反应器在污水处理中的研究进展污水处理是保护环境、维护人类健康的重要措施之一。
然而，传统的污水处理方法面临着处理效率低、处理周期长以及废物产生等问题。
为了克服这些问题，国内外学者对污水处理技术进行了广泛研究。
其中，膜生物反应器被广泛应用于污水处理过程中，并取得了显著的研究进展。
膜生物反应器是一种将微生物反应和膜分离结合起来的新型污水处理技术。
其主要原理是利用微生物的附着生长在膜表面，通过膜的筛选作用，将清洁的水分离出来，从而实现了高度有效的去除污染物的过程。
与传统的生物反应器相比，膜生物反应器具有许多优点，如高处理效率、占地面积小、产生废物少以及操作简单等。
国外学者在膜生物反应器领域的研究主要集中在膜材料的选择、膜污染物的控制和膜生物反应器的优化设计等方面。
首先，膜材料的选择是影响膜生物反应器性能的关键因素之一。
目前，常用的膜材料有微滤膜、超滤膜和纳滤膜等。
这些膜材料具有不同的孔径大小和截留能力，可根据需要选择合适的膜材料。
在膜材料的选择上，国外学者进行了大量的研究，以提高膜生物反应器的性能和稳定性。
其次，膜污染物的控制是膜生物反应器研究的重点之一。
膜污染是指在膜表面或孔道中附着、沉积或透过膜的污染物，导致膜通量下降和处理效果下降。
国外学者通过改变操作条件、增加反冲洗、化学清洗等方式来控制膜污染物的产生。
此外，还研究了微生物的自清洗能力以及添加抗污染剂等方法来降低膜污染。
最后，膜生物反应器的优化设计对于提高污水处理效果至关重要。
国外学者通过优化反应器结构、改良通气系统和调节操作参数等方式来提高膜生物反应器的性能。
例如，通过增加曝气装置和调节进水流速，可以提高生物膜的附着效率和增强氧气传递效果，从而提高反应器的处理效率和稳定性。
总之，国外学者在膜生物反应器在污水处理中的研究中取得了显著的进展。
膜生物反应器不仅能够高效去除污染物，还可以减少废物产生。
然而，膜生物反应器仍面临着经济性、膜污染和微生物附着等方面的挑战，需要进一步研究。
mbr技术应用现状及发展新趋势
mbr技术应用现状及发展新趋势MBR技术是一种膜生物反应器技术，它将膜分离技术和生物处理技术相结合，具有高效、节能、占地面积小等优点。
目前，MBR技术已经广泛应用于城市污水处理、工业废水处理、海水淡化和污泥处理等领域。
一、MBR技术应用现状1. 城市污水处理MBR技术在城市污水处理领域的应用日益广泛。
由于MBR技术具有高效、节能、占地面积小等优点，使得其在城市污水处理厂改扩建、小型污水处理站以及农村污水处理等领域具有广阔的应用前景。
目前，全球多个国家和地区已建设和运营了MBR污水处理厂，如美国、欧洲、日本、中国等。
2. 工业废水处理除了城市污水处理外，MBR技术也在工业废水处理领域得到广泛应用。
由于MBR技术对有机物、重金属等污染物的去除效果较好，因此适用于电子、化工、制药、印染等行业废水的处理。
全球多个国家和地区的工业废水处理项目已采用了MBR技术，并取得了良好的处理效果和经济效益。
3. 生态修复MBR技术也可以应用于生态修复领域。
通过将MBR工艺与湿地、河道等生态工程相结合，可以实现污水的净化与生态修复的双重目标。
目前，全球多个国家和地区已成功应用了MBR工艺进行生态修复工程，如德国的韦特河、英国的泰晤士河等。
二、MBR技术的发展新趋势1. 技术创新和提升随着科技的不断进步，MBR工艺的技术也将不断创新和提升。
目前，研究者们正致力于提高MBR工艺的运行效率、提高膜的抗污染性能、减小系统的能耗和减少膜模块的成本等方面。
例如，利用新型材料研制出更具抗污染性能的膜材料，开发出更高效的膜清洗技术等。
2. 节能环保发展随着全球可持续发展的重要性日益凸显，MBR工艺也将朝着节能环保的方向发展。
未来，MBR工艺将致力于减少能耗，提高资源利用效率，降低对环境的影响。
例如，通过优化操作参数、改进系统结构和采用可再生能源等方式，降低MBR工艺的能耗。
同时，利用MBR 工艺处理废水可以实现废水的再利用，减少对水资源的消耗。
膜生物反应器(MBR)技术研究及其在国内应用现状
Ｚｈ ｎ ｅ ａ ｇＷ ｉ
（ ｉ ａ ｅ ，ｆＥ ｖｒｎ ｎａ ｃｅ ｃ ｓａ ｃ， ｆ ｉ ３ ０ ２ ＡｎＨｕ ｄ ｍ３ｏ ｎ ｉ ｍｅ ｔｌ ｉ ｅ ｅ ｒｈ Ｈｅｅ ２ ０ ２ ） Ａｃ ｏ Ｓ ｎ Ｒｅ
Ａ ｓｒｃ： ｍ ｒｎ ｉ—ｅ ｃ ｒ Ｍ Ｒ ｅ ａ ｔ ａ ｒ ｒａｍ ｎ ｔ ｈ ｏｏｙ ｗ ｉｈｃｍｂ ｅ ｍ ｍ ｒ ｅ ｅ ａａ ｏ ｎ ｉ ｏ ｉ ｌ ｂ ｔ ｔＭｅ ｂ ａ ｅｂ ｒａ ｔ （ Ｂ Ｊ ｓａｎ ｗ ｗ ｓ ｗ ｔ ｅｔ ｅ ｔ ｅ ｎ ｌｇ， ｈｃ ｏ ｉ ｓ ｅ ｂａ ｐ ｒｔ ｎａ ｄｂｏ ｇｃ ａ ｎ ｏ ｉ ｅ ｅｔ ｃ ｎ ｎ ｓ ｉ ｌ ａ
１ ＭＢ Ｒ简 介
１１ ＭＢ 的 工 作 原 理 ． Ｒ Ｍ Ｒ处 理 工 艺 的 核 心 是 中 空 纤维 超 滤 膜 和 活 性 污 泥 处理 系 Ｂ 统 。原 理是 利用 反 应 器 内的硝 化 细 菌将 水 中 的氨氮 转 化 ，以去 除 异 昧 ，同时 利用 好 氧 微生 物 降解 水 中 的有 机污 染 物质 ，最 后 ，通 过 中空纤 维膜进 行高效 固液分离 。 Ｍ Ｒ的基本单元是膜箱 ，Ｍ Ｒ的处理量就 是由膜箱内膜元 Ｂ Ｂ 件 的表 面积 决 。 中空纤 维 膜上 的孔径 较 小 ，可 以过 滤 掉大 多数 微 小 物质 。膜 箱 可 以装 于单 独 的膜 池 内部 或直 接 浸没 在 曝气 池 中 ， 这使 膜 的 清洗 更加 便 捷 。多膜 箱 连接 在 一起 形 成膜 列 ，与 透过 液 母管 相 连 ，再通 过 一个 透 过液 泵 将过 滤 水抽 出。该 透 过液 泵采 用 负压 抽 吸 的方式 抽 取 膜池 污泥 混 合 液 中的 清水 ，并 送 至清 水池 排 放或 回用 。浓缩 的污 泥混合 液则 通过 污泥 回流 泵送 到生化 池 。
膜生物反应器(MBR)研究现状及发展趋势
膜生物反应器(MBR)研究现状及发展趋势膜生物反应器(Membrane Bioreactor, 简称MBR)是一种将膜技术与生物反应器相结合的新型污水处理技术。
自20世纪80年代开始研究以来，MBR凭借其高效、节能的特点在污水处理领域迅速得到了广泛应用。
本文将从MBR的基本原理、研究现状以及发展趋势三个方面进行探讨。
MBR的基本原理是在传统的活性污泥法基础上加入膜分离技术。
污水通过生物反应器，通过微生物的作用来分解有机污染物。
随后，通过膜分离过程，将污水和活性污泥进行分离。
由于膜分离可以有效隔离悬浮物、胶体物以及微生物，因此可以实现几乎绝对的固液分离效果。
同时，膜分离还可以实现过滤膜上的生物附着层，从而减少生物反应器中传统沉淀污泥的产生，提高处理效果。
MBR的研究现状主要体现在以下几个方面。
首先，研究者通过对反应器结构的优化，如提高通气效果、优化水流动力学以及增加反应器的比表面积等，提高污水处理的效果。
其次，针对MBR中膜污染问题，研究者进行了大量的研究工作，使得膜耐污性得到了极大提高。
第三，近年来，随着膜技术的进一步发展，新型的膜材料和膜模块不断涌现。
这些新技术的应用进一步改善了MBR的性能。
最后，智能化控制系统也成为MBR 研究的热点领域，通过引入自动化控制技术，可以提高工艺运行的稳定性和可靠性。
MBR的发展趋势主要体现在以下几个方面。
首先，膜技术的进一步提升将改善膜的耐污性，延长膜的使用寿命。
其次，随着MBR在实际应用中的不断推广，成本降低将成为发展的关键。
通过改进反应器结构、减少设备的耗能，降低MBR技术的总体成本是未来的发展方向之一。
第三，MBR的自动化程度将得到进一步提高，通过引入先进的控制系统和远程监控技术，可以实现对污水处理过程的实时监测和管理。
此外，MBR技术还将与其他新兴技术结合，比如光催化、电化学等，形成多技术联合治理的综合技术体系。
尽管MBR在污水处理方面取得了显著的成果，但仍然面临一些挑战。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一作者:刘 牡,男,1986年生,硕士研究生,主要从事高氨氮废水生物处理及其过程控制研究。
#通讯作者。
*国家/十一五0重大科技专项课题(No.2008ZX072092003);城市水资源与水环境国家重点实验室开放基金资助项目(No.QAK200802);北京高校人才强教计划高层次人才资助项目(No.PH R20090502)。
膜生物反应器污水处理数学模型研究及其应用现状*刘 牡1彭永臻1#潼川哲夫2 宋燕杰1 吴莉娜1(1.北京工业大学,北京市水质科学与水环境恢复工程重点实验室,北京100124;2.前桥工科大学土木与环境工程系,日本 前桥市37120816)摘要 膜生物反应器(M B R)具有与传统工艺无法比拟的优势而成为污水处理中很有前景的工艺。
由于MBR 工艺本身固有的复杂性和不确定性,发展一种能够为该工艺提供整体性理解的模型是相当必要的。
模型的建立可为MBR 污水处理的优化设计和运行控制提供理论依据。
给出了3类用于模拟M BR 工艺的模型:生物动力学模型、膜污染模型和对MBR 完整描述的综合模型。
在此基础上,阐述了每个模型各自的机制和功能,分析讨论了模型研究与应用中存在的问题,并提出了MBR 相关模型的发展前景。
关键词 MBR 数学模型 污水处理 模型应用The r esear ch and applica tion status of mathematical modeling in MBR system for wastew a ter tr ea tment Liu Mu 1,P eng Y ong zhen 1,Ta kiga wa Akio 2,Song Y a nj ie 1,Wu Lina 1.(1.K ey Labor a tory of Beij ing Water Qua lity S cience a nd W a ter Envir onment R ecover y Eng ineer ing ,Beij ing U niver sity of T echnology ,Beij ing 100124;2.Dep ar tment of Civil a nd Envir onmenta l Eng ineer ing ,Ma eba shi I nstitute of T echnology ,Ma ebashi Gunma 37120816)Abstr act: Membrane bioreactor (MBR )has good development and applied pr ospects in wastewater tr eatment owing to the incom par able superiorities and cha racters compared to the tradit ional process.Building model is of great necessity for aholistic under standing of M BR technology due to the intr insic complexity and uncer tainty of MBR pr ocesses.Theor et ical foundat ion for the optimization design and operat ion cont rol of MBR system can be pr ovided by models.Models considered in this review are classified into three cat egor ies:biomass kinetic models,membrane fouling models and integrated models for complete descr ibing MBR pr ocess.On these bases,the specific featur es,unique ad 2vantages and problems of each model ar e discussed and assessed.Also,the foreground of MBR modeling is suggest ed.Keywor ds: MBR;mathematical model;wast ewater t reatment;modeling application膜生物反应器(MBR)是一种由膜分离技术与生物处理技术有机结合的新型污水处理系统[1,2]。
它既可以作为小型的污水回用设备,又可以作为较大型污水处理厂的处理单元,是目前污水处理领域研究的热点之一,具有广阔的应用前景[325]。
根据膜组件和生物反应器的组合方式,可将MBR 分为分置式和一体式2种基本类型[6]。
与其他生物反应器相比,MBR 具有如下优点:由于膜的高效分离作用,分离效果远好于传统沉淀池,且处理装置容积负荷高,节省了占地面积[7],[8]3350,[9]39240;能维持高浓度的微生物量,通过降低有机物与微生物质量比(F/M )减少了剩余污泥产生量[10,11];由于微生物被完全截留在MBR 内,从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的生长,系统硝化效率得以提高[9]40241,[12],[13]2223;由于增长了难降解有机物在系统中的水力停留时间,提高了难降解有机物的降解率[13]2224。
MBR 虽有许多传统工艺无法比拟的优点,但是在实际应用中也存在不足之处,如膜造价较高、能耗高、容易出现膜污染等[8]3350。
能否为特定任务选择和设计合理的MBR,主要取决于对处理系统中各种反应过程的认识程度和定量表达相关反应速率的能力。
而数学模型是MBR 工艺设计、运行科学化和合理化的重要依据,通过预测MBR 的动态过程,使其设计和运行更加理论化和系统化,实现系统的高效率低能耗运行,以充分发挥MBR 的优势。
笔者分3大类型阐述了与MBR 有关的动力学数学模型:生物动力学模型、膜污染模型及2者的综合模型。
并分别阐述了每一类型的数学模型在MBR 中的研究及其应用现状。
1 生物动力学模型1.1 活性污泥系列模型(ASMs)国际水协会于1987年首次推出活性污泥1号#78#模型(ASM1)[14]。
该模型被扩展和改进后相继推出了活性污泥2号模型(ASM2)[15]、2d号模型(ASM2d)[16]和3号模型(ASM3)[17]。
虽然ASMs最初是用来描述传统活性污泥工艺的,但这些模型也被用来模拟MBR工艺[18]203822040,[19]4512457,[20]55265,[21]。
因为MBR是由活性污泥工艺中的二沉池被膜分离取代形成的,故用ASMs来描述具有可行性[22]。
WINT GENS等[20]56264用ASM3模型模拟了MBR污水处理厂稳态下COD、氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐的去除情况,模拟数据与实测数据具有较好的一致性。
SP*RANDIO等[23]研究表明,在污泥龄小于50d时,A SM1对于MBR中污泥浓度和污泥产率有较好的预测性,而当污泥龄为110d时,估计值要大于实际值,主要是因为一部分在传统的污泥龄范围内的惰性有机物在长污泥龄的MBR中成为可降解的有机物。
而A SM3在长污泥龄时预测能力要好于ASM1,但是在较低的污泥龄(10~30d)时预测值明显偏低。
据此,有研究者建议引入惰性水解动力学以改进,并提出了一套新的与原有ASM1和ASM3值不同的硝化参数值。
MBR中的高污泥浓度能够为同步硝化反硝化(SND)创造有利条件, H E等[24]基于A SMs对MBR中的SND建立了新模型,并根据该模型解释了高污泥浓度对传质阻力的影响。
ASMs的一个优势是采用矩阵形式描述各组分在反应过程中的变化规律和相互关系,这有助于理解生物处理过程和调试最优运行参数。
另一优势是有许多模拟程序能够简化ASMs的实际应用。
但是将ASMs应用于MBR中的可行性,仍需要大规模的实验加以验证。
此外,鉴于MBR工艺长污泥龄和高污泥浓度等特点,有必要将现有的ASMs进行反应过程的增加或简化,扩大ASMs应用的灵活性。
1.2溶解性微生物产物(SMP)模型在降解污染物的同时,微生物通过细胞裂解、细胞膜扩散、合成代谢损失等方式向周围环境中释放出的溶解性物质称为SMP[8]335023351,[25]。
研究表明, SMP是生物处理出水中溶解性有机物的一部分,混入的SMP对MBR的处理效果有较大影响[26,27]。
活性污泥中SMP的积累是否会抑制微生物的新陈代谢尚未定论[28,29],但研究一致认为,SMP的积累会降低膜的渗透性[30]。
此外,SMP可以导致三氯甲烷和其他消毒副产物的形成并促进布水系统中细菌的生长[31]4932502。
因此,在污水生物处理工艺的建模中引入SMP是非常必要的。
FURUMAI等[31]4932502提出了一个描述生物处理工艺中异养菌与硝化菌相互关系的模型。
该模型解释了异养菌和硝化菌为争夺溶解氧而形成SMP 的情况,2种菌都可将无机碳转为细胞组分和SMP 形式的有机碳,这为异养菌生长提供了可用的有机基质。
模型将SMP分为2组:(1)基质利用相关型产物(UAP),由基质代谢和微生物增长的副产物组成;(2)生物量相关型产物(BAP),由微生物在内源呼吸期间细胞解体而产生。
URBAIN等[32]、DE SILVA等[33]根据MBR的特性对该模型进行了改进。
由于MBR中膜的截留作用,忽略出水微生物产物以及一部分大分子形态的BAP。
另外,模型中增加了反硝化反应方程,并修正了2种SMP的生物降解速率。
通过将一个中试MBR所测得的需氧量、营养物质去除量和污泥产量的数据与模型预测值进行对比,结果发现虽然该模型没有做专门的校正,但实验值和模型预测值之间存在较好的一致性。
该SMP模型在稳态和暂态下都具有较好的预测能力,但难以应对运行和污水水质突变的情况且不包括生物除磷。
1.3ASM12SMP混合模型LU等[18]204222043将SMP的形成和降解引入ASM1形成A SM12SMP混合模型。
在该模型中,自养菌和异养菌的新陈代谢释放U AP,而异养菌的生长可以利用UAP。
惰性物质、溶解性基质和微生物衰减过程产生的BAP均可被异养菌的生长再利用。
由微生物衰减产生的颗粒性组分(X p)被BAP和UAP取代,增加了在好氧和缺氧条件下异养菌消耗SMP生长速率的概念。
另外,2种微生物的衰减速率被分成产生颗粒与形成BAP2个过程。
稳态条件下,模型对于溶解性COD和溶解性氮浓度的模拟结果显示出很好的一致性,而在循环条件下活性污泥浓度的估计值明显偏低。