活性污泥模型(ASM)的发展-北极星环保网

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活性污泥技术现在已经有一百多年的历史，但是发展这一工艺的模型化却是最近四十年的事情。约翰-安德鲁斯(John Andrews)在1974年开创了这项工作的先河。在2014年加拿大魁北克Wendake的研讨会上，活性污泥模型专家们探讨了活性污泥建模近期发展的一些关键点，包括如何通过促进建模工具的进步来实现模型的进一步发展，以及如何更好地使用模型。

资源回收模式

污水处理行业正在由污水处理模式向资源回收模式快速转变。这一趋势直接影响着活性污泥模型的发展应用。迄今为止，建模的主要目的是预测排放水质，能耗，污泥产量以及近些年备受关注的温室气体排放量(例如N2O和CH4)。

除了清洁的再生水外，污水中还能回收利用很多其他的资源，比如能源(厌氧消化产生物沼气)，营养物质(可以作为农业肥料的鸟粪石和硫酸铵)，以及塑料(使用改良的厌氧消化工艺时才生的PHA(聚羟基脂肪酸酯)塑料)。因此，尽可能多的生产出质量合格的资源回收产品也成为了污水处理的重要目标之一。很多相关的技术已经投入了使用，而也有一些仍在研发阶段。传统上，污水处理模型专家很少将注意力放在资源回收上。但是在未来的发展中，越来越多的努力将会投放在开发新模型和升级现有模型上，以适应污水处理中资源回收的需要。

在过去的四十几年中，初沉池在活性污泥模型中并未得到重视，建模也往往是基于物料平衡方程模拟处理效率，而非基于实际的原理;有时，特别在流量变化和雨季时，利用流量相关性来描述递减的处理效率。化学强化一级处理工艺中，在进水中加入混凝剂或者聚合物，以及污泥回流液的作用，都会影响污水的组成成分。不难看出，很多因素都会影响模型的预测情况，预测的不确定性因此不容忽视。一些模型现在还没有被广泛地投入实际应用。

初次沉降是控制污泥中有机质成分和污泥产量的关键步骤。沼气产量最大化和污泥资源化的研究，将在很大程度上依靠优良的初沉模型。最近，研究人员已经开始关注不同影响因素的沉降特点，并且在位于世界不同地区的三个污水处理厂取得了相似的实验结果。得益于颗粒沉降速率分布的应用，初级沉降模型得到了改进。这些升级的模型能够描述和优化化学强化初级处理工艺，从而提高沉降速率。当然，在加入铁盐或聚合物时，不同沉降机理的重要性也应当考虑在内。

另一项最新的研究探索了初级沉降前后污水成分(化学需氧量和含氮组分)的转变，显示这些变化确实是在初沉池阶段出现的。这一过程仍然需要被更多地了解，因为它不仅关系到一些下游水处理流程，同时也会影响污泥消化过程。所以，我们需要一个整合资源回收系统和污水处理系统的综合性建模方法。

在上述工作中，获取污水的性质，包括质量(准确的成分构成)和数量(测量频率)，起了决定性的作用。但这是一个相当繁复和昂贵的任务。这种情况促使人们探索更加自动化(如在线传感器)和节约成本的措施。对建模研究的时间投入将可以换取更加丰厚的边界收益。

显而易见，所有的需求都必须和建模的目标联系起来。污水处理厂建成项目的后评估对模型的纠正和升级非常关键。但是现实中项目的后评估却鲜有发生，因此缺少确实的数据来判断模型应用时的不确定性。模型的后评估可以提示未来建模过程中的哪些因素需要格外关注，对模型适用范围和评估标准有更加清晰的定义。当模型变复杂时，可能针对某一因子有很好的效果，但对其它因子可能效果很差。因此，子模型和整体模型之间的平衡需要通过更加标准化的建模方式来取得。好的模型能帮助污水处理厂在避免过度设计的同时，实现资源成本节约和良好的运行。在设计阶段之后继续仿真软件是取得后评估审查数据和开发新工具的有效途径之一。

平衡模型的复杂性

在过去的几十年中，微生物动力学子模型在污水处理厂建模中受到了很多关注，这也直接促成了活性污泥模型家族的产生。ASM1(活性污泥1号模型)是在获得业内广泛共识的情况下产生的，并发展出众多的仿真软件。但ASM2和3却情况复杂。ASM2和3包含更多细节和太多的参数，导致它们很难实现标准化。

原标题：IWA活性污泥模型(ASM)的发展

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