MBR 活性污泥模型在污水处理中的应用研究

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热度0票  浏览118次 时间：2020年4月09日 16:18

曹昌洋

（安徽环境科技研究院股份有限公司 安徽 合肥 230031）摘 要：我国当前的发展中，对污水处理提出了很高要求，传统处理方法存在一些缺陷，降低了实际工作效果。基于对活性污泥模型研究现状的分析，结合对污泥的产出过程的研究，本文提出了活性污泥模型的建设方法，并在此基础上说明这一模型在污水处理工程中的应用方法，在保证污水处理最终成果的同时，提高对污水处理过程的管理力度和研究效果。

关键词：MBR 活性污泥模型；污水处理；模型建设

在污水处理中，当前已经开发出了多种方法，膜生物反应器为当前的一个应用重点，在系统的运行中，会生成大量污泥，而这些污泥的累积和生成中，生成总量、生成速度方面都会发生一定的变化，所以要通过建成污泥的模型，研究和分析这一系统的具体运行状况，从而确定是否需要向污水中投入处理物质。

1. MBR活性污泥模型在污水处理中应用方法的研究现状1.1传统研究阶段

在传统研究阶段中，这一模型来源于实践过程中，属于经验模型，虽然其能够实现对水体中有机物被处理情况的研究，但是对其余物质的降解分析过程不利，尤其是对于污水中产生的各类无机物来说，由于传统方法的研究对象为污水中的有机物，选择性忽略了无机物，导致可以检测的项目数量过低。

另外在膜生物反应器的使用中，涉及菌群的平衡与非平衡问题，所以在具体的研究和分析中，发现平衡状态下的污水处理效果最佳，传统的模型建设中，通常是在这一先决条件下，向模型中代入相关数据完成检测。这一模型的问题在于，实际处理过程的菌群平衡状态难以保证，降低了模型的实际分析精度。

1.2现代研究阶段

现代研究阶段可以总结为两个研究思路，其一为通过对过程量的分析，建成活性污泥模型，其二为从输入和输出结果的角度出发，制定活性污泥模型。

前者的理论依据为，将生物的活性视作由非生物细胞决定 [1] 。这一思想主导下，生物学家为首的科研人员制定了活性污泥模型，但是存在的问题为，无法描述氮磷无机物，为此，国际水处理协会制定了3套模型，只是在当前的研究中，这些模型的实际使用质量需要经过进一步验证。

后者的研究成果为，重点分析污泥的输入和输出参数，经过辨别过程后研究整个处理过程中的各项参数，并将这些数据输入到建成的数学模型中，由于这一数据的来源为具体的污水处理设施，所以可以保证数据的合理性，后续的污水处理中，可按照制定的数学模型，实现对整个系统的实际监测工作。

2. MBR活性污泥模型在污水处理工作中的建设方法

2.1基础模型选择

在现代活性污泥的研究中，已经开发出了多种模型形式，所以在具体的研究中，通过对基础模型的选用，可以降低模型建设工作的工作量，并提高参数的分析精度。

基于对当前模型的解读和分析，本文选用了国际水处理管理组织制定的ASM1模型为基础，然而这一模型中含有大量的限制性条件，并通过设立多个方程提高管理精度，为了能够进一步简化模型的建设工作，本文将其中的一些因素去除，只保留能够影响微生物种群活性、种群数量和群落复杂性的参数，包括系统能量、有机物含量、酸碱度、污水温度等，同时在实际的污水处理中，微生物生存中会排放多种废弃物，对污水的水中含有物质类型造成一定影响，本文在研究中，认定这类物质和水体的参数不发生变化。

2.2模型具体建设

在模型的具体建设中，宏观指导思想为：

进入量-排出量+反应量=累积量

由于不同的情况下，膜生物反应器中细菌的种群与群落都会产生一定变化，所以在具体的研究中，要控制各类变量，包括反应过程带来的水质变化、污水进入反应器对水体参数的冲击等，以降低模型的建设难度。

在本文的研究中，选用的膜生物反应器类型为，能够根据实际需求排放反应器中的污泥，这一成分中的异养菌含量最高，虽然新进入的污水中也含有一定数量的异养菌，但是整体的数量差异过大，可以将其忽略。在研究的指标中，选择的项目为污水中的有机物数量与污泥中异养菌数量的关系，在此基础上建设相关模型 [2] 。最终建成的方程有两个，其一为水体中有机物含量与时间之间关系的微分方程，其二为活性污泥中异养菌含量和时间的微分方程，方程中涵盖的参数包括污泥量、单位时间的进水量、系统运转时间、水体中的底物浓度、放映器的容易、异养菌产率等，这些参数一些为可以直接观测参数，另外一些在系统的运行中会出现一定变化，所以在具体的研究中，要完成对这些参数的求取和分析工作。

2.3相关参数确定

在相关参数的确定中，首先要从系统输入和输出的角度出发，完成对各类参数的研究与分析工作，确定整体上的参数范围。其次找到各类参数的关联因素，通过对这类关联因素的研究和分析，可以更好确定系统中的相关内容。最后为将计算出的参数代入到模型中，建成针对这一污水处理系统的数学模型。

在具体的分析中，首先要分析异养菌产率系数，影响该参数的因素包括底物性质、微生物参与降解的内容物等，在当前的研究中，已经找到了这一系数和其余两个因素之间的关系，通过对当前研究成果的融合和利用，可以确定这一参数，最终确定的产率参数M数值为0.81。

其次为污泥中可用污泥的系数μ 与污泥消耗中，半饱和系数K，这两个参数的影响因素相同，一个影响因素为微生物的性质，要观察这一污泥中的反应物是否被微生物接受，另一个影响因素为污水的性质，包括有机物含量、污水的温度、污水的酸碱度等，当前已经总结了这两个因素和μ 与K之间的关系，在本文的研究中，根据实际的被处理污水情况，确定了这两个参数的实际数值 [3] 。

最后为异养菌的死亡率等参数，这些数值在使用中，与污水和活性污泥性质有所关联的基础上，也和污水的温度、酸碱度等自身参数相关，通过对各类参数和因素的研究，可以精确获取这一参数。

2.4分析结果比对

在完成模型建设工作后，要将模型获取的结果和实际的处理结果比较，在上文的研究中，已经建成了可以应用的数学模型，通过将实际污水处理中相关参数的代入可以获取模拟结果，同时与实际的工作和处理设备结果比较，在此基础上实现对这一系统的详细深入分析。

在具体的分析中，最终比较的数值有三个，即COD、水体中的总氮和悬浮固体，通过对污水的水质检测，获取这三种污染物的初始数据，将其代入到数学模型中，研究最终的输出结果。另外为了提高研究对比精度，需要在一定的时间段内完成多次检测工作，选择的施加为6月1日、3日、5日和7日，在检测日中的同一时间在入水口采样，代入到建成的数学模型中，获取多个输出结果，同时在输出口采样，完成对需要研究项目的测定，将仿真结果和实际处理结果比对，以此分析模型的精确性，最终结果表明，本文建成的模型和实际处理结果的误差在误差允许范围内。

3.结束语

综上所述，在活性污泥模型的建设中，要分析这一模型中的各类参数，在选择当前建成的模型后，完成对这类参数的研究和分析工作，并将计算结果代入到模型框架中，最终结果表明，这种模型建设方法的精度满足要求。 ■

参考文献

[1] 张舒,马小杰.活性污泥模型在准 Ⅳ 类水城镇污水处理厂设计中的应用研究[J].中国市政工程,2017(02):55-57+60+124.

[2] 潘伊.关于MBR活性污泥模型在污水处理中的应用[J].环境与可持续发展,2016,41(06):110-112.

[3] 万飞平,李平. MBR一体化污水处理设备在医院污水中的应用[J]. 资源节约与环保,2015 (04):92-93.