【導讀】用于北京地區(qū)的污水、污泥處理工藝，并實現了中水的回用。進化水排放標準，要求滿足一級A標準?？紤]到出水已基本達到回用標準，因。最后根據活性污泥2d號模型的思想，在matlab軟件建立程序塊來模擬各構。費用的優(yōu)化設計。設計也完成了化學除磷和外碳源投加的設計計算。降低其惡臭程度。對各個單元的池型選擇。氣管道等相關管道的布置，并繪制成平面布置圖。歷年最高氣溫約40℃；降雨量：年平均降雨量531mm；日最大降雨量106mm。冬季冰凍期：60天；最大冰凍線深度：1米；地震發(fā)生概率以及歷年最大地震級：概率較小，最大為四級。亮馬河位于污水處理廠的附近，成為了污水處理廠處理后排水的收納水體。亮馬河的單位流量最小時約為30m3/s，相應的水體流速是。量時，河段內水體的溶解氧濃度范圍是5-6mg/L。

　　

【正文】 過程，模型中統一用 COD 來表述這些基質。 ASM2D 中所有的過程都是基于各種微生物體的平均行為而表述的，且這些生物體都是在平衡態(tài)生長過程來模擬的。 水解過程 大分子有機基質、顆粒性有機基質、膠體態(tài)有機物等慢速可降解有機基質都不能直接被微生物利用，而是需要經過胞外酶的水解后才能得以被異養(yǎng)菌吸收利用。在 ASM2D 模型中，區(qū)分了不同的電子受體對水解過程的不同影響，即將水解過程劃分為厭氧水解、缺氧水解及好氧水解，分別模擬其水解過程。 慢速可降解有機基質的厭氧水解過程表 述了厭氧條件下（溶氧 SO2≈0，氧化性化合物 SNO3≈0）基質的水解過程。其水解速率均低于好氧條件下和缺氧條件下的水解速率。 慢速可降解有機基質的缺氧水解過程表述了缺氧條件下（溶氧 SO2≈0，氧化性化合物 SNO30）基質的水解過程。其水解速率低于好氧條件下的水解速率 ,高于厭氧條件下的水解速率。 慢速可降解有機基質的好氧水解過程表述了好氧條件下（溶氧 SO20）基質的水解過程。其水解速率均高于厭氧條件下和缺氧條件下的水解速率。 異養(yǎng)微生物的過程 異養(yǎng)微生物參與的過程有：慢速可降解基質的厭氧水解、缺氧水解 及好氧水解，厭氧環(huán)境中由 SF到 SA的厭氧發(fā)酵，缺氧環(huán)境中 SF與 SA的氧化降解和 SNO3的反硝化脫氮，好氧環(huán)境中 SF與 SA的降解，以及異養(yǎng)微生物自身的衰減和溶解。 聚磷菌的過程 ASM2D 中聚磷菌不同于 ASM2 中的聚磷菌，他認為聚磷菌中包含著一部分菌體具有反硝化聚磷的作用，因此可以在缺氧環(huán)境中以 PHA 作為內碳源，利用鹽酸鹽或亞硝酸鹽來同時進行反硝化脫氮和吸磷。但是模型中并未考慮糖原的作用，糖原是一種重要的 PAO 碳貯存物質（ ASM2D 把 PHA 作為 PAO 的碳源貯藏物質，主要組成是聚羥基鏈烷酸）。 聚磷菌直接或 間接相關的過程有： XPHA 的貯存，聚磷酸鹽好氧或缺氧儲存（好氧吸磷或反硝化吸磷），聚磷菌好氧或缺氧的生長，聚磷菌的衰減和自溶。 硝化過程 ASM2D 模型中假設硝化反應是從氨氮或銨態(tài)氮直接生成硝酸鹽，而中間不考慮經過亞硝酸鹽狀態(tài)。這是由于從銨態(tài)氮到硝酸態(tài)氮的硝化過程中間經歷一個亞硝酸態(tài)氮，同樣的，從硝酸態(tài)氮還原為氮氣的反硝化過程中間也經歷一個亞硝酸態(tài)氮，這樣造成了模擬亞硝酸鹽的復雜性。 硝化過程涉及的過程有：硝化菌的增殖生長，硝化菌的衰減及自溶。 磷酸鹽的化學沉淀 在城市廢水中，難免會有一部分金屬離 子存在，這樣會與聚磷菌釋放出的濃度較高的磷酸鹽發(fā)生化學反應，產生沉淀從而降低了磷的濃度，同時也達到了去除金屬離子的效果。 另外，若進水中金屬離子濃度較低，為了強化磷的去除效果，也可以人為的投加適量的鹽溶液。目前常用的金屬離子鹽溶液是鋁鹽和鐵鹽。 當然，若不需要化學除磷即可達到較好的除磷效果，則此過程可以棄之不用或從模型中刪除。 磷酸鹽的化學沉淀過程主要涉及到 SPO4 的沉淀過程以及 SPO4 的再溶解過程。 、化學計量系數 1 水解過程的化學計量學系數 下表匯總了水解過程中的化學計量系數，慢速可生物降解有 機基質 XS 一部分降解為易生物降解有機基質 SF， 一部分轉化為惰性溶解性有機基質 SI。在此過程中， SNH SPO SALK可以通過守恒方程來計算得到。 序號 過程 SF SNH4 SPO4 SI SALK XS XTSS 1 好氧水解 1fsI YPHA ?1,PO4 fsI ?1,ALK 1 ?1,TSS 2 缺氧水解 1fsI ?2,NH4 ?2,PO4 fsI ?2,ALK 1 ?3,TSS 3 厭氧水解 1fsI ?3,NH4 ?3,PO4 fsI ?3,ALK 1 ?3,TSS 2 異養(yǎng)菌 XH的化學計量系數 下表匯總了異養(yǎng)菌 XH的化學計量系數，下面對各過程的計量系數作如下說明： 序號 過程 So2 SF SA SNO3 SN2 XI XS XH 4 利用 SF的 好氧生長 HY11? HY1 1 5 利用 SA好氧生長 HY11? 1 6 利用 SF缺氧生長 HY11? ?? ? 1 7 利用 SA的缺氧生長 vNbhQn1maxsin?? ?? ?? 1 8 發(fā)酵 1 1 9 溶菌 fx 1fx 1 —— 4 過程和 5 過程是異養(yǎng)菌分別基于可發(fā)酵有機基質 SF及發(fā)酵產物 SA的好氧的生長過程。這兩個過程被認為是兩個平行的過程，假設他們有相 同的最大生長速率 μ m 和相同的產率系數 YH，過程中需要消耗營養(yǎng)物質氮磷（ SNH4 與SPO3）、溶解氧 SO可能需要的堿度 SALK 以及相應過程的可發(fā)酵有機基質 SF或發(fā)酵產物 SA。 —— 6 過程和 7 過程是在反硝化過程中，異養(yǎng)菌分別基于可發(fā)酵有機基質 SF及發(fā)酵產物 SA 的缺氧的生長過程。這兩個過程類似于過程 5 的異養(yǎng)菌好氧生長過程，只是是以硝酸鹽替代氧氣作為電子受體來進行有機基質的降解和異養(yǎng)菌的生長的。 —— 8 過程是發(fā)酵過程。在厭氧條件下，異養(yǎng)菌利用可發(fā)酵有機基質 SF，使之轉化為發(fā)酵產物 SA，因此過程中可發(fā)酵有機基 質 SF下降而發(fā)酵產物 SA增加，該工程所需的堿度可以從守恒方程求得。 3 聚磷菌 PAO 的過程化學計量系數 聚磷菌包含了兩部分，其中一部分不僅可以在好氧的環(huán)境中利用外碳源吸磷，可以在缺氧的環(huán)境中利用內碳源來反硝化吸磷，下表匯總了聚磷菌 XPAO 各過程的化學計量系數，對各過程的計量系數作如下說明： 序號 過程 SO2 SA SN2 SNO3 SPO3 XI XS XPAO XPP XPHA 10 XPHA的貯存 1 YPO4 YPO4 1 11 XPP好氧貯存 YPHA 1 1 YPHA 12 XPP缺氧貯存 ?12,NO3 ?12,NO3 1 1 YPHA 13 XPAO好氧生長 ?13,O2 iP,BM 1 14 XPAO缺氧生長 ?14,NO3 ?14,NO3 iP,BM 1 15 XPAO的溶解 ?15,PO4 fX 1fX 1 16 XPP的分解 1 1 17 XPHA的分解 1 1 —— 10 過程是 XPHA在聚磷菌體內的貯存。在厭氧環(huán)境中，聚磷菌 PAO 能夠將體 內的聚磷酸鹽 XPP 水解，轉化成磷酸鹽 SPO3 釋放到水體中，此過程合成的能量可用于將發(fā)酵產物 SA轉化利用，形成 XPHA貯存在細胞內。環(huán)境中因聚磷菌的活動而導致發(fā)酵產物有所降低，而由于磷的厭氧釋放而導致其濃度有所升高，為了得到較為準確的化學計量系數 YPO4以及動力學參數 qPHA，則需要對其分別測定。 —— 11 過程和 12 過程，分別表示了聚磷酸鹽 XPP的好氧貯存過程和缺氧貯存過程。水體中溶解性的正磷酸鹽 SPO3 若要以聚磷酸鹽 XPP 的形式貯存在生物體內，則需要相應的能力供給。在好氧環(huán)境中，聚磷菌利用好氧呼吸來供能，而在缺氧環(huán)境中則利用硝酸鹽為電子受體的缺氧呼吸來為聚磷酸鹽的形成提供必要的能量。當然，缺氧環(huán)境中聚磷酸鹽的合成速率小于好氧環(huán)境，需要相應的衰減因子來對其進行修飾。不論是好氧環(huán)境或者是缺氧環(huán)境中的聚磷酸鹽的累積，都需要 XPHA作為內碳源來為聚磷菌 XPAO提供生長所必需的碳素。 —— 13 過程和 14 過程，分別表示了聚磷菌在好氧環(huán)境中和缺氧環(huán)境中的生長。聚磷菌在消耗體內的胞內貯存物質來進行生長，同時利用水體中的溶解性磷酸鹽提供營養(yǎng)物質。在好氧環(huán)境中，聚磷菌利用好氧呼吸來供能，而在缺氧環(huán)境中則利用硝酸鹽為電子受體的缺氧 呼吸來為聚磷酸鹽的形成提供必要的能量。當然，缺氧環(huán)境中聚磷酸鹽的合成速率小于好氧環(huán)境，需要相應的衰減因子來對其進行修飾。這也說明只有一部分，而并非所有的聚磷菌都可以進行反硝化，或者是因為反硝化的速率較低。 —— 15 過程、 16 過程和 17 過程，分別表示了聚磷菌的自溶以及它的體內物質聚磷酸鹽和胞內貯存物質的溶解。 ASM2D 假設這三個過程的以相同的速率分解，即生物相的組成不會隨衰減而發(fā)生變化。衰減產物分別為：聚磷酸鹽衰減為磷酸鹽，胞內貯存物轉化為發(fā)酵產物。 4 硝化過程中的化學計量系數 下表匯總了硝化菌 XAUT 生長、 衰減過程中的化學計量學系數，并對其進行相關的說明。 序號 過程 SO2 SNH4 SNO3 SPO3 XI XS XAUT 18 XAUT 的好氧生 AAYY?? ?18,NH4 AY1 iP， BM 1 HHSX HSOO O XXXKXXSK SK //222 ???長 19 溶菌 ?19,NH3 ?19,PO4 fX 1fX 1 —— 18 過程是表述硝化菌的生長過程。硝化細菌是自養(yǎng)菌，可以利用無機碳作為碳素，在好氧環(huán)境中發(fā)生硝化反應，來完成自身的生長繁殖。他以氨氮作為營 養(yǎng)物質，最終生成硝酸態(tài)氮，此過程堿度減低。同時好氧環(huán)境中發(fā)生了磷的好氧吸收，溶解性磷酸鹽減少。 —— 19 過程是硝化細菌的溶解。硝化菌的最終溶解產物為慢速可降解有機基質 XS和可發(fā)酵有機基質 SF，因此，硝化菌的衰減和內源呼吸為了異養(yǎng)菌生長 提供了有機基質。 5 化學沉淀過程中的化學計量系數 下表匯總了磷的協同沉淀過程中的化學計量學系數 序號 過程 SPO4 SALK XMeOH Ｘ MeP XTSS 20 沉淀 1 ?20,ALK 21 再溶解 1 ?20,ALK —— 磷的化學沉淀過程?；瘜W沉淀作了假設：參與化學沉淀反應的金屬離子鹽溶液是鐵鹽，即氫氧化鐵。氫氧化鐵和正磷酸鹽作用后產生磷酸鐵沉淀，從而使得部分磷得以化學去除。在此過程中，溶解性磷酸鹽降低，可能產生了部分堿度，總懸浮固體有所增加，堿度和 TSS 化學計量學系數可有平衡方程求得。 、 ASM2D 中的動力學 ASM2D 模型沿用了 ASM1 的思想，采用開關函數來表達各個過程的速率，很好的說明了各影響因素對過程速率的影響。 下表匯總了 ASM2D 模型各個過程的速率 序數 j 過程 各過程的速率 ρ的表達式（ρ j≥ 0(MI /L T)） 水解過程 1 好氧水解 HHSX HSNONO NOOO ONOh XXXKXXSK SSK KK //3332223 ????HHSX HSNONO NOOO Ofeh XXXKXXSK SSK KK //333222 ????HA L KA L K A L KPOP PONHNH NHAF AAA AOO OH XSKSSK SSK SSS SSK SSK S ???????????44444222?HA L KA L K A L KPOP PONHNH NHAF FFF FOO OH XSKSSK SSK SSS SSK SSK S ???????????44444222?HA L KA L K A L KPOP PONHNH NHAF FFF FNONO NOOO ONOH XSKSSK SSK SSS SSK SSK KSK K ?????????????444443332223??HA L KA L K A L KPOP PONHNH NHAF AAA ANONO NOOO ONOH XSKSSK SSK SSS SSK SSK KSK S ?????????????444443332223??HA L KA L K A L KFF FNONO NOOO Ofe XSKSSK SSK KSK Kq ???????333222PAOA L KA L K A L KPAOPPPP PAOPPAA AP H A XSKSXXX XXSK Sq ????? //2 缺氧水解 3 厭氧水解 異養(yǎng)菌之 XH 4 利用 SF的生長 5 利用 SA的生長 6 利用 SF的反硝化 7 利用 SA的反硝化 8 發(fā)酵 9 溶菌 HHXb 聚磷菌之 XPAO 10 XPHA的貯存 PAOPAOPPPP PAOPPA L KA L K A L KPAOP H AP H A PAOP H APOPS POOO OPP XXXKKXXKSK SXXX XXSK SSK Sq ////m a xm a x44222 ?? ?????????3332231112NONONOOONO SK SSK ???? ???P A OP A OP H AP H A P A OP H APOPS POA L KA L K A L KNHNH NHOO OP A O XXXXXXSK SSK SSK SSK S //44444