[發(fā)明專利]一種用于模擬污水反硝化過程氧化亞氮產(chǎn)生的動力學(xué)模型

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611012737.0
• 申請日: 2016-11-17
• 公開（公告）號: CN106650233B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張守彬;劉玉田;邱立平;鐘敬秀;王嘉斌;謝康
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: G16C10/00
• 分類號: G16C10/00
• 代理公司: 濟(jì)南譽(yù)豐專利代理事務(wù)所(普通合伙企業(yè)) 37240
• 代理人: 李茜

本發(fā)明公開了一種用于模擬污水反硝化過程氧化亞氮產(chǎn)生的動力學(xué)模型，包括以下步驟：（1）對ASM3號模型進(jìn)行合理簡化，保留與反硝化階段N₂O產(chǎn)生相關(guān)的生化過程與相應(yīng)組分；（2）擴(kuò)展ASM3號模型中缺氧反應(yīng)階段，增加對反硝化階段N₂O產(chǎn)生的描述；（3）構(gòu)建微生物衰減過程中利用NO₂^?作為電子受體時(shí)N₂O產(chǎn)生與釋放的生化過程；（4）根據(jù)模型中各生化過程中電子受體與電子供體的不同，同時(shí)結(jié)合相應(yīng)的環(huán)境影響因素，建立各生化階段的過程速率方程。本發(fā)明可以用于模擬污水反硝化過程中氧化亞氮的產(chǎn)生，同時(shí)對微生物生長衰減過程進(jìn)行了更加細(xì)致的描述，所構(gòu)建的污水生物脫氮過程中反硝化階段N₂O動力學(xué)模型具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于污水生物處理與資源化技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于模擬污水反硝化過程氧化亞氮產(chǎn)生的動力學(xué)模型。

背景技術(shù)

隨著我國城鎮(zhèn)化過程的不斷推進(jìn)，溫室氣體的排放受到越來越多的關(guān)注，氣候變暖及大氣污染問題也日益凸顯。氧化亞氮(N₂O)作為一種強(qiáng)溫室氣體，其排放與控制逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來，污水生物處理過程被認(rèn)為是N₂O產(chǎn)生的重要人為來源，其微生物的硝化與反硝化過程都會導(dǎo)致N₂O的產(chǎn)生與釋放。因此，基于污水處理過程中N₂O產(chǎn)生機(jī)理與釋放規(guī)律，構(gòu)建用于模擬N₂O產(chǎn)生的動力學(xué)模型，將對我國溫室效應(yīng)的改善及大氣污染的治理提供更加科學(xué)的理論依據(jù)，具有重要的工程應(yīng)用價(jià)值。

污水脫氮過程中硝化階段雖為N₂O產(chǎn)生的主要途徑，但N₂O作為反硝化過程的中間產(chǎn)物，其產(chǎn)生與釋放問題同樣嚴(yán)峻。目前相比硝化階段N₂O動力學(xué)模型的構(gòu)建，反硝化階段N₂O動力學(xué)模型種類相對較少并缺乏對微生物生長衰減過程的描述。因此，構(gòu)建一種既可準(zhǔn)確模擬反硝化階段N₂O產(chǎn)生情況，又可體現(xiàn)微生物生長衰減過程的反硝化階段N₂O動力學(xué)模型尤為重要。

作為國際水協(xié)推出的最新版活性污泥模型-活性污泥3號模型(ASM3),其對水解和內(nèi)源呼吸理論的描述具有一定的前瞻性與教育價(jià)值。因此本發(fā)明旨在以ASM3號模型的建模理論為基礎(chǔ)，構(gòu)建一種污水脫氮過程中反硝化階段N₂O動力學(xué)模型，以實(shí)現(xiàn)對反硝化過程中N₂O產(chǎn)生和釋放進(jìn)行準(zhǔn)確模擬。基于上述分析，本發(fā)明提出了一種用于模擬污水反硝化過程N(yùn)₂O產(chǎn)生的動力學(xué)模型。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決上述問題。

為此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于模擬污水反硝化過程N(yùn)₂O產(chǎn)生的動力學(xué)模型，其特征在于包括以下步驟：(1)對ASM3號模型進(jìn)行合理簡化，保留與反硝化階段N₂O產(chǎn)生相關(guān)的生化過程與相應(yīng)組分；(2)擴(kuò)展ASM3號模型中缺氧反應(yīng)階段，增加對反硝化階段N₂O產(chǎn)生的描述；(3)構(gòu)建微生物衰減過程中利用NO₂^-作為電子受體時(shí)N₂O產(chǎn)生與釋放的生化過程；(4)根據(jù)模型中各生化過程中電子受體與電子供體的不同，同時(shí)結(jié)合相應(yīng)的環(huán)境影響因素，建立各生化階段的過程速率方程。

另外，根據(jù)本發(fā)明所提出的污水反硝化過程N(yùn)₂O動力學(xué)模型，還具有如下附加技術(shù)特征：

進(jìn)一步的，步驟(1)中所述的對ASM3號模型進(jìn)行合理簡化，保留與反硝化階段N₂O產(chǎn)生相關(guān)的生化過程為：COD缺氧貯存、反硝化細(xì)菌缺氧內(nèi)源呼吸、胞內(nèi)貯存物缺氧呼吸；相應(yīng)組分為：S_S、S_NH4、X_I、X_STO、X_H。