ASM模型研究現狀及在污廢水處理中的作用

摘要:綜述了目前ASM模型研究應用的現狀。分析探討了ASM模型在研究應用過程中存在的問題，認為目前限制ASM模型在實際污廢水處理中應用的因素主要有模型參數多、參數測定方法復雜、標準不統一以及機理研究不夠深入等幾個方面。

關鍵詞:ASM模型應用研究影響因素

中圖分類號:X703文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2011)03(a)-0138-01

1 引言

活性污泥模型是利用數學模型來表述廢水中各種污染物質與廢水處理系統中微生物之間的復雜生物化學反應過程，國際水質協會(IAWQ)于1987、1995、1999推出了活性污泥模型ASM1、ASM2、ASM3水質模型。

我國在模型研究及應用方面起步較晚，本文從對ASM研究應用現狀入手，對前人所作工作進行了分析總結，探討限制ASM模型在實際應用中的主要因素，以期為該模型的推廣應用提供幫助。

2 ASM模型研究現狀

由于生物處理系統復雜、反應過程相互耦合、進水水質水量的波動及實際的運行控制手段等諸多因素的影響，使得經驗模型未能詳盡反映生化反應過程中各種變量之間的相互關系，用這種方法難以經濟合理地進行工程設計，也難以指導實際工程的運行管理。因此，開發精確、靈敏、實用的活性污泥法數學模型已成為國內外專家和學者普遍關心的問題。

由于ASM模型中參數多，并且測定方法復雜、沒有統一的標準使得活性污泥法數學模型在實際污水處理廠中的應用受到限制，人們試圖尋找簡化的模型以及簡便的模型參數測定方法。

在優化模型參數測定方法方面，周雪飛等采用間歇活性污泥法和呼吸計量法測定活性污泥數學模型中異養菌產率系數，結果表明該方法準確性高，重現性良好。[1]他同時通過研究提出一種快速確定進水溶解性COD中易生物降解部分SS的物理-化學方法。將可通過0.45μm濾膜的膠體物質進行絮凝沉淀，然后再輔以質量良好的濾膜過濾，二者結合可有效測定SS值。同時結果表明，絮凝方法和呼吸計量法所得出的結果具有較好的相關性。李昀濤針對ASM1模型中水質COD的四個組成部分的測定方法，采用了物理手段與生物手段相結合的方法。忽略了進水中的微生物量，進而簡化了參數的測定方法。[3]陳莉榮介紹了活性污泥1號模型中含碳有機物的分析方法，并用這些方法測定了西安市北石橋、電子村2個排放口的城市污水水質。實驗結果表明快速可生物降解COD(SS)采用間歇實驗法、慢速可生物降解COD(XS)采用測定BOD5間接計算法既操作簡單又準確可靠。[4]

在簡化模型研究方面，鄧科等從城市生活污水中的主要有機成分—蛋白質、糖類、脂肪三類物質出發，分別研究它們對水質特性參數的貢獻情況，然后，通過實際污水廠進水實測值對模型進行擬合，得出一個從糖類、蛋白質、脂肪濃度值估算出水質特性參數的模型。并利用該模型水質凈化廠進水進行了水質分析。表明采用所建立的水質特性參數估算模型對城市生活污水進行模擬，模擬效果較好，相對誤差小于20%。[5]孫光偉在對序批式活性污泥法數學模型的研究中，根據賓館飯店水處理系統的特點，對ASM1進行簡化，不考慮硝化和反硝化，使其在該系統中既能真實的預測活性污泥的性能，又便于實現水處理過程自動控制。[6]張永祥以ASM3原理為基礎，引入污染物遷移方程，并加入位移變量，建立了基于ASM3的改進活性污泥模型模擬系統。以序批式呼吸計量試驗對ASM3中異養菌好氧產率系數、異養菌好氧內源呼吸速率系數、異養菌的最大比生長速率和自養菌的最大比生長速率等4個重要的模型參數進行了確定，其它參數采用IWA推薦的典型值對工藝試驗進行模擬。模擬結果和實測結果吻合較好。[7]劉芳以ASM1為開發平臺，建立了簡化的活性污泥數學模型(ASM-CN)，主要描述碳氧化和硝化過程，其中模型組分、反應過程和參數的數量都少于ASM1。并且利用ASM-CN模型對實際城市污水廠的運行進行了動態模擬，結果良好。[8]魏阿姝首先利用ASM3來模擬氨氮基本未被硝化的運行情況，出水COD、BOD、NH3-N的模擬值與實測值相差不大，采用了先進的ASM3模型對3個改造方案進行模擬，并建議將現有的曝氣池以A/O方式運行，在不作重大改造和不明顯削減處理能力的前提下而增強去除氨氮的功能，并減少改造投資及中試費用。[9]

3 ASM模型在實際污廢水處理中的應用

ASM模型在實際污廢水處理中的應用主要體現在污廢水處理工藝設計、工藝調試及處理工藝改造等三個方面。模型的使用不僅為污廢水處理工藝的設計提供了理論依據，同時也可簡化設計過程。可根據模擬結果選擇運行條件，這樣就可以有效的縮短調試周期。在污廢水處理工藝改造過程中，引入活性污泥處理模型，根據已有的數據，調整模型中的相關參數，在此基礎上確定如何進行工藝改造。由此可以為實際工藝改造提供理論依據。

4 結語

目前對于ASM模型的研究主要集中在在數學模型的改進、參數測定方法的優化以及計算機軟件聯合使用等幾個方面。但對于目前的研究對于模型參數的測定方法只是一個參考，沒有統一的標準。同時對于模型應用機理研究方面仍存在不足。因此如何對模型的參數進行簡化、優化模型參數測定方法并統一標準，以及和計算機軟件結合使用方面，將是ASM模型研究應用中亟待解決的問題，這也將促進活性污泥法生物模型在實際中的推廣應用。

參考文獻

[1]周雪飛，顧國維，張冰.活性污泥數學模型中異養菌產率系數測定方法的研究[J].環境污染與防治，2006，28(7):493-495.

[2]周雪飛，顧國維.ASMs中易生物降解有機物(SS)的物化測定方法[J].給水排水，2003，29(11):23-26.

[3]李昀濤，隋軍，周恭明.ASM模型中四個基質組分測定研究[J].四川環境，2004，23(1):92-93.

[4] 陳莉榮，肖作義，彭黨聰.活性污泥1號模型含碳組分測定方法探討[J].環境工程，2004，22(1):67-69.

[5] 鄧科.城市生活污水有機成分與ASM水質特性參數關系研究:[碩士論文].同濟大學.2006.

[6] 孫光偉，毛弘毅.序批式活性污泥法數學模型的改進[J].哈爾濱建筑大學學報，2001，34(4):37-39.

[7] 張永祥，宗金宇，秦景華.ASM3模型的改進和應用[J].江蘇環境科技，2008，21(3):5-8.

[8] 劉芳，陳秀華，顧國維.簡化活性污泥數學模型在城市污水廠中的應用[J].環境工程，2005，23(2):33-36.

[9] 魏阿姝，王金龍.ASM3在城市污水處理廠工藝調整中的應用[J].環境保護科學，2009，35(1):51-53.