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试论ASM水质组分和模型参数测定方法

文档作者：张杞蓉I张军华z陈丽霞3 文档来源： 1武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070 2武汉宏宇建设工程咨询有限公司湖北武汉430062) 3重庆中设工程设计有限公司云南分公司		点击数：	更新时间： 2024年02月27日
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试论ASM水质组分和模型参数测定方法
张杞蓉I张军华z陈丽霞3
(1武汉理工大学土木工程与建筑学院湖北武汉430070
2武汉宏宇建设工程咨询有限公司湖北武汉430062)
3重庆中设工程设计有限公司云南分公司云南昆明650000)
摘要ASM模型水质组分和模型参敷的准确测定对模型的应用具有重要的意艾。介绍广泛应用的ASM模型中的水质组
分(&amp;amp;、SI、xs、X喇、X¨、x1)以震动力学参tt(bH、№、‰．)，化学计量参敷(YH)的各种潢4定方法。
关t词ASM水质组分动力学参数化学计量参教
中圈分类号：X703．1 文献标识码：A 文章编号：1672-9064(201,1)06-0020-03
ASM是～个庞大的矩阵体系．其中包含了大量的参数。
然而，就目前来说．无论是污水水质组分．还是化学计量学、
动力学参数，部没有相应的标准方法可循．这也在一定程度
上阻碍了ASM模型的应用和发展。并且由于各地区生活习
惯、自然条件、经济条件的不同．实际污水中的参数值与模型
推荐的典型壤有一定的差异性。为了保证模型在废水处理系
统设计和运行应用中的准确性和可靠性．必须能够估计实际
废水的水质组分和各参数值⋯。
l ASM水质组分测定方法
1．I 溶解态不可生物降■有机轴s_的禹定
部分研究者认为。S只存在于原水中，在生物处理过程
中sI不发生任何反应。也不会在系统中产生积累。进出水的
S．浓度相同【21。根据sI的不可生物降解特性，通常采用物理
化学的方法测定。
11．1间戢曝气降解法
取污水处理厂好氧池混合液适量．用蒸馏水洗涤2-3
次．除去活性污泥混合液中残留的溶解态CODt3I。然后将混
合液离心脱水．将适量脱水污泥加入到经过离心脱水的待测
污水中．置于烧杯中连续充分曝气7d后取出水(注意用蒸馏
永补充因为蒸发而散失的水量)，絮凝过滤，测定的COD值
认为是原水的sI。
11．2处理系统出承
在低负荷的污水处理系统出水中，剩余s5的量很少．可
以忽略不计．出水中所有残留的溶解态有机物都可以视为
S。。Siegrlst等人在Marais的基础上，通过大量试验证明．原水
中的s|约为出水溶解态COD的90％，其余部分溶解态COD
则是由系统产生的⋯。因此，选择污泥龄大于lOd的污水处
理厂或试验系统的出水．絮凝过滤．即可铡得原水的sI浓
度。
这一测试方法取样时需考虑系统的水力停留时间以便
与进水相对应．但准确的对应只存在于理论上的推流式反应
器中。
1．2溶解态快速可生物降解有机袖&amp;amp;的嗣定
由于ss是根据微生物对污水中可生物降解有机物降解
的难易程度来进行划分的。因此．可采用生物呼吸计量法进
行测定。最常用的是间歇OUR呼吸计量法。除此之外，根据
其可溶且能通过细胞膜的特性．也可以选择物理化学方法对
其进行估测㈣。
1．2．1问歇OUR呼吸计量法
在一个密封的同戢反应器内．加人硝化抑制剂ATU抑
制自养茁的活动Ⅲ．连续监测OUR变化．得到1个分为3个
阶段的曲线：ttz时．微生物进入内源代谢阶段。所以
曲线上依次出现2个拐点．3个OUR平台．这样就很容易区
分Ss和xs所引起的OUR积分面积．从而用简化的ASM计
算&amp;amp;的浓度⋯。
好氧同耿砰吸计量法是一种简便易行的废水特性鉴定
方法。只要控制初始负荷．产生适宜的OUR动态响应，就能
避免在连续反应器中因水力变化引起的干扰．提高测定结果
的准确性．是在国内广泛应用的一种方法．但是对试验设备
以及数据处理的要求较高。
1．2．2混凝过滤法
易生物降解有机物S的测定方法也可采用物化方法．
即对龙王嘴污水厂沉砂池进水进行絮凝沉淀．然后通过滤膜
进行过滤．这样滤后溶液中只包括完全溶解性有机物．即污
水中的溶解态组分ss和sI。对sI进行单独测定．即可得到
基盒璜日：水傩污囊控制与治理科|主重走专项——”禹排放标准城市污术处理厂升级改造美建技术研究与工程示范“
作者简介：张杞蓉(1987一)．士．武菇理工太学土木工利t-5建茸学院在读硕士研览生，研究方向：术污难控制理论度应用。
删．NO．6f@ 万方数据
Ss。
混凝过滤法简便快捷．且不需要溶氧仪．对试验设备的
要求最低．但它并不是从生物降解速度的不同来区分有机物
降解的难易性．因此该方法将产生误差．可以作为模型组分
估算的一种方法[“。
1．3慢速可生物降解有机物k的测定
慢速可生物降解有机物xs包括高分子可溶性、胶体有
机物质和胶体颗粒性有机物质．它们必须通过胞外水解作用
转化为小分子物质．才能被降解利用。通常认为，X。的水解
产物为易生物降解底物S!；或惰性可溶性有机物质sI。
1．3．1间歇OUR呼吸计量法
慢速可生物降解有机物xs的测定同样可以采用间歇
OUR呼吸计量法。通过把OUR响应曲线区分开来，就可以
同时测定废水中的Ss和xs。
间歇OUR法的不足在于呼吸实验后段．慢速生物降解
有机物浓度降到一定的低值．水解速率变得极慢。引起的
OUR响应无法从内源呼吸曲线中明显区分开来．造成对曲
线面积积分时．所用的“内源呼吸基线”高于实际水平，缩小
了积分面积。从而造成了X。的测量值偏小。
1．3．2基于BOD测试的生物法
荷兰研究者P．J．Ro—eleveld Esl等提出了基于BOD测试来
测定X。的一种方法。这是因为进水中的可生物降解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作为时间的函数进行测量分析就可以确
定BCOD的值。
通过绘制以时间为参数的BOD曲线．拟合曲线计算
BOD．。其数学表达式为：
1 BoD庐i：{丽。BODt
式中：BOO．,一总BOD；BOD。一第t天的BOD值；ksoD--
碳质BOD(carbonaceous BOD)常数。
在BOD的测量期间会发生微生物的合成和衰减．由于
BOD的测量时间较长．会导致相当部分的BCOD转变为惰
性组分，所以在利用BOD。确定BCOD时，需要引入一个误
差校正系数‰，取值范围在0．1加．2之间。
利用BOD仪测定20d的BOD值得到可生物降解COD．
如果已知Ss，则可以根据物料平衡关系计算得到X。。
1．4异养菌X蹦和自养菌X队的测定
取进水于反应器内．测定无外加污泥状态下的耗氧速
率，在实验中投加硝化抑制剂ATU抑制自养菌的活动．通过
测定耗氧速率曲线，可以根据下式算得废水中的X蹦[91：
X艟Fr(to)·[(1-YH)厂YH·u硼]-1
式中：r(to)为to时刻污水内异养菌的OUR，mg／(L·h)；
岫为异养菌最大比增长速率，d-1；Y。为异养菌产率系数。
测定加入硝化抑制剂与不加硝化抑制剂两种情况下的
起始OUR曲线．两值之差可得自养菌活动所引起的氧消耗
速率曲线。可根据下式算得废水中X砒[91：
XB,=Ar(to)[(4．57-Y^)／v^·№一
2011．No．6．
式中：Ar(to)为to时刻污水内自养菌的OUR，mg／(L·h)；
‰为自养菌最大比增长速率，d。’；Y．为自养菌产率系数。
1．5颗粒惰性有机物xI的测定
尽管很多方法推出．但都不是十分理想，到目前为止．能
被广泛接受的方法是通过物料平衡的方法来估测。
在污水水质参数中．其含碳部分用总生化需氧量
(TCOD)表示。
TCOD=Ss+Sr+Xs+X一-XB^+X蹦
在大多数情况下。因为废水从源头排出通过管道输送。
水中的溶解氧浓度已很低，不适于自养菌的常生长，X。．可忽
略。这样利用物料平衡和其它已经测出的参数即可得到X。。
2动力学参数
2．1异养菌衰减系数b'I的测定
传统衰减系数b|l的测定在污泥好氧消化条件下进行。
试验时取好氧池混合液．用蒸馏水反复冲洗以便去除残留的
底物，然后放入反应器中，连续曝气7d。每日测定耗氧速率，
并投加20ms／L的硝化抑制剂ATU．以抑制自养菌的硝化作
用【lo】。
试验结束后．以耗氧速率的对数与时间作图，将得到一
条直线。其斜率即为传统的一级衰减速率常数＆。然后按下
式即可计算出异养菌衰减系数b．I⋯】。
L峤— F瓦l(fI而
以上各式中：l(d传统衰减系数(d-t)；Y。异养菌产率系
数；fI微生物中惰性颗粒比例。
2．2异养菌最大比增长速率№的测定
取好氧池混合液曝气6。8h．用蒸馏水清洗3次，以减小
残余有机物的影响。根据确定的F，M向反应器中加入一定
量的污泥与水样混合。水样采用人工配水(C：N：P=100：5：I)。
测定耗氧速率，直到OUR的变化呈下降趋势㈦。
lnOUR是时间t的函数．若以InOUR与时间t作图，所
得直线斜率即为(¨嘲广bIf)，在b}I已知的情况下，即可得出
岫o
2．3 自养菌最大比增长速率‰的测定
向反应器中加入污水厂二沉池出水．然后取一定体积的
接种污泥置于反应器内．并投加50ms／L的氨氮和360ms／L
的NaHCO，。利用曝气砂芯向反应器中曝气，维持反应器内的
溶解氧浓度在6—7mg／L。反应器连续运行4～5d，每天两次从
反应器中取样．利用常规分析方法测定NOr的浓度和NO：-
的浓度．两次取样的时间间隔要大于4h L131。
先后取样品进行分析．测定过程中反应器内NOx-N浓
度的自然对数随时间的变化趋势．自养菌的衰减系数b．还
没有行之有效的测定方法．目前许多研究人员测定了不同温
度和不同供氧条件下的b。值It3]，在20℃时b．测定值的变化
范围较小(0．08—0．27d一)。且大多数测定值均在0．15d。左右。
因此，本文取0．15d一-作为b．在20℃条件下的典型值进行自
养菌动力学参数‰的估计。
3化学计量参数
。万方数据
3．1 Y。值测定的重要性须对实际污水水质以及模型参数进行鉴定才能保证活性污
Y。值的精确测定非常重要，因为它不仅影响污泥产率泥数学模型使用的可靠性。在这方面，国内外的专家提出了
和需氧量的估测．而且对某些污水组分和动力学参数的计算很多的测试方法，本文就最常用的一些方法进行了综述，希
也有影响[141。望能够对以后相应参数测定方面的研究有所裨益。
3．2异养菌产率系数Y。的测定参考文献
3．2．I 间歇活性污泥法I 宋文清，杨海真．活性污泥1’数学模型(ASMl)中的组分．新疆环境
考虑到实际污水含有较多的颗粒性物质．要过滤足够体保护，2003，25(3)
积的污水需要大量的时间。试验拟采用乙酸钠人工配水．试2鞠兴华．城市污水活性污泥生物脱氮模型及模拟研究·西安建筑科
验前取定量污泥．用蒸馏水反复冲洗。去除污泥中残留的溶
技大学环境工程学院·2008
解性coD。加入反应器中，对混合液进行充氧搅拌。起始时3于蕞·ASM2D数尊模型在污水处理厂运行优化中的应用研究’同济
测定反应毒泥水混合物总COD和溶解性COD，曝气反应4翥薹篱薹詈怒棚号模型废黼巨的测定研究．环
24h后再测定总COD和溶解性COD㈣。微生物COD的增长境污≥与防治。2004，26(I)
值和溶解性有机物的减少值，两者之比就是降解单位溶解性5周雪飞．顾国雏．AsM。中易生物降解有机物(Ss)的物化测定方法．
有机物合成细胞COD量，即YH。给水排水。2003，29(11)
序批式活性污泥法所需设备简单但测定数据不稳定，只6 A Witeb哪．Respirometry for determination of the influent sB-con．
能作为估算YH的一种方法。centration．Wat．sci．Tech．1996，33(1)
3．2．2 问歇OUR呼吸计量法7邓科．城市生活污水有机成分与ASM水质特性参数关系研究．同济
以乙酸钠溶液为易生物降解物质&amp;amp;。实测乙酸钠溶液的大学环境工程学院，2006
COD，即为sD值。取好氧池混合液曝气6—8h，用蒸馏水洗泥8 P．J·Roelevedld·M．C·M·van Looddrecht·Experi唧e诎h guidelines for
3次．以使污泥处于内源呼吸水平．为避免硝化作用影响异”8‘“船。h8⋯kri枷。“in tll8 N。tll。rI跚d8·wm·Sci·Tech·2002，45
养菌的耗氧加入20mg，I。的硝化抑制剂ATU抑制自养菌的
(6)
活动，测定磊氧速率，葙到一条内源线。得到内源线后，对广9
K．ap。p．eler J’竺er识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气，用移液管注入乙酸钠溶液，测定DO for∞tivated suld譬e l∞deuing．Wat．Sci．Tcch．1992,25(6)
变化，得出下降趋势与内源线相同时可停止反应。对呼吸曲10于静洁，李莉，顾国维，等．AsM。模型中异养茵减衰系数之间的关
线的直线段和内源线分别进行线性拟合，其截距之差即为溶系及其测定．环境科学与技术．2006．29(5)
解氧的变化量ADO，然后根据下式计算出YH【161。11刘芳．城市污水厂活性污泥数擘模型的参数测定及模拟研究．同济
Ⅵ一等争。2≥筹蚋隧一cN模型中主要动力学参数的测定研
式中：ADO为溶解氧的变化量。me；，L；So为加入废水中究．东华大学学报，2005，31(3)
易生物降解物质的COD，mg／L；VT为反应器总体积，L；Vw为13 吴志超，唐书娟，周振．等．污水处理厂自养茼生长动力学参数的
污水体积，L。测定研究．中国给水排水，2009。25(9)
呼吸计量法所需设备略繁于前者．但测定结果稳定．精14甘立军，刘建勇．顾国维，等．ASMI中化学计量系数的测定与计算．
确度高，且测定时间短，为YH测定的推荐方法。中国给水排水，2003(1)
4结语15主篙黧y异养舻秘躺方法微桃·岫建
要成功地应用ASM模型，除了需要先进的软件工具外， 16游≤林．薹杰．毒吸计量法测定安庆市城东污水厂污泥特性参敷．
还需要软件的输入项，由于各地污水中的水质存在差异，必环境科学与技术．2009．32(7)
(上接第14页)
管部门及时了解项目进展，监督验收项目及时有效的开展。
(5)监测部门应及时向负责建设项目竣工环境保护验收参考文献
的环境保护行政主管部门反应验收监测项目的问题。监测部1陈建宁．常‘，周东菊．建设项目竣工环境保护验收监测工作中存
门应及时将验收监测过程中发现的与环评设计及批复不符在的问题厦建议．青海环境，2010(6)
合的地方，向负责验收的环境保护行政主管部门反应。江苏2刘方，邱立莉．建设项目竣工验收监测难点问题解析．环境监测管理
省环境监测中心目前已与负责验收的环境保护行政主管部与技术，2011(2)
门(江苏省环境监察局)形成会审制度。每月末江苏省环境监3唐松林，戋l?：兰斌’7．：竣工环境保护验收监测报告编制中若舯b将汇总有问题晶建设项目提交落江苏省环境监察局，4：昙盟妻：嚣嚣=激测张的问舯国资源
项目“上会”后，江苏省环境监察局将不具备验收监测条件的
综合利用。2008(12)
项目进行查办。
2011．No．6， 0

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