——6过程和7过程是在反硝化过程中,异养菌分别基于可发酵有机基质SF及发酵产物SA的缺氧的生长过程。这两个过程类似于过程4、5的异养菌好氧生长过程,只是是以硝酸盐替代氧气作为电子受体来进行有机基质的降解和异养菌的生长的。
——8过程是发酵过程。在厌氧条件下,异养菌利用可发酵有机基质SF,使之转化为发酵产物SA,因此过程中可发酵有机基质SF下降而发酵产物SA增加,该工程所需的碱度可以从守恒方程求得。
3聚磷菌PAO的过程化学计量系数
聚磷菌包含了两部分,其中一部分不仅可以在好氧的环境中利用外碳源吸磷,可以在缺氧的环境中利用内碳源来反硝化吸磷,下表汇总了聚磷菌XPAO各过程的化学计量系数,对各过程的计量系数作如下说明:
序号 10 贮存 XPP好过程 XPHA的SO2 -YPHA SA -1 SN2 SNO3 SPO3 YPO4 XI XS XPAO XPP -YPO4 XPHA 1 11 氧贮存 XPP缺 -1 1 -YPHA 12 氧贮存 XPAO好 ?13,O2 -?12,NO3 ?12,NO3 -1 1 -YPHA 13 氧生长 XPAO缺 -iP,BM 1 14 氧生长 XPAO的 -?14,NO3 ?14,NO3 -iP,BM 1 15 溶解 XPP的 ?15,PO4 fX 1-fX -1 16 分解 XPHA的 1 -1 17 分解 1 -1 ——10过程是XPHA在聚磷菌体内的贮存。在厌氧环境中,聚磷菌PAO能够
将体内的聚磷酸盐XPP水解,转化成磷酸盐SPO3释放到水体中,此过程合成的能量可用于将发酵产物SA转化利用,形成XPHA贮存在细胞内。环境中因聚磷菌的活动而导致发酵产物有所降低,而由于磷的厌氧释放而导致其浓度有所升高,为了得到较为准确的化学计量系数YPO4以及动力学参数qPHA,则需要对其分别测定。
——11过程和12过程,分别表示了聚磷酸盐XPP的好氧贮存过程和缺氧贮存过程。水体中溶解性的正磷酸盐SPO3若要以聚磷酸盐XPP的形式贮存在生物体内,则需要相应的能力供给。在好氧环境中,聚磷菌利用好氧呼吸来供能,而在缺氧环境中则利用硝酸盐为电子受体的缺氧呼吸来为聚磷酸盐的形成提供必要的能量。当然,缺氧环境中聚磷酸盐的合成速率小于好氧环境,需要相应的衰减因子来对其进行修饰。不论是好氧环境或者是缺氧环境中的聚磷酸盐的累积,都需要XPHA作为内碳源来为聚磷菌XPAO提供生长所必需的碳素。
——13过程和14过程,分别表示了聚磷菌在好氧环境中和缺氧环境中的生长。聚磷菌在消耗体内的胞内贮存物质来进行生长,同时利用水体中的溶解性磷酸盐提供营养物质。在好氧环境中,聚磷菌利用好氧呼吸来供能,而在缺氧环境中则利用硝酸盐为电子受体的缺氧呼吸来为聚磷酸盐的形成提供必要的能量。当然,缺氧环境中聚磷酸盐的合成速率小于好氧环境,需要相应的衰减因子来对其进行修饰。这也说明只有一部分,而并非所有的聚磷菌都可以进行反硝化,或者是因为反硝化的速率较低。
——15过程、16过程和17过程,分别表示了聚磷菌的自溶以及它的体内物质聚磷酸盐和胞内贮存物质的溶解。ASM2D假设这三个过程的以相同的速率分解,即生物相的组成不会随衰减而发生变化。衰减产物分别为:聚磷酸盐衰减为磷酸盐,胞内贮存物转化为发酵产物。
4硝化过程中的化学计量系数
下表汇总了硝化菌XAUT生长、衰减过程中的化学计量学系数,并对其进行相关的说明。 序号 过程 XAUT的好氧生SO2 4.57?YA?YASNH4 ?18,NH4 SNO3 SPO3 -iP,BM XI XS XAUT 1 18 1YA 长 19 溶菌 ?19,NH3 ?19,PO4 fX 1-fX -1 ——18过程是表述硝化菌的生长过程。硝化细菌是自养菌,可以利用无机碳作为碳素,在好氧环境中发生硝化反应,来完成自身的生长繁殖。他以氨氮作为营养物质,最终生成硝酸态氮,此过程碱度减低。同时好氧环境中发生了磷的好氧吸收,溶解性磷酸盐减少。
——19过程是硝化细菌的溶解。硝化菌的最终溶解产物为慢速可降解有机基质XS和可发酵有机基质SF,因此,硝化菌的衰减和内源呼吸为了异养菌生长 提供了有机基质。
5化学沉淀过程中的化学计量系数
下表汇总了磷的协同沉淀过程中的化学计量学系数 序号 20 21 过程 沉淀 再溶解 SPO4 -1 1 SALK ?20,ALK ?20,ALK XMeOH -3.45 3.45 XMeP 4.87 -4.87 XTSS 1.42 -1.42 ——磷的化学沉淀过程。化学沉淀作了假设:参与化学沉淀反应的金属离子盐溶液是铁盐,即氢氧化铁。氢氧化铁和正磷酸盐作用后产生磷酸铁沉淀,从而使得部分磷得以化学去除。在此过程中,溶解性磷酸盐降低,可能产生了部分碱度,总悬浮固体有所增加,碱度和TSS化学计量学系数可有平衡方程求得。 3.3.6、ASM2D中的动力学
ASM2D模型沿用了ASM1的思想,采用开关函数来表达各个过程的速率,很好的说明了各影响因素对过程速率的影响。 下表汇总了ASM2D模型各个过程的速率 序数j 过程 各过程的速率ρ的表达式(ρj≥0(MI /L·T)) 水解过程 好氧水解 1 KSO2XS/XH?XHKO2?SO2KX?XS/XH2 缺氧水解 厌氧水解 Kh?NO3 KO2SNO3XS/XHXHKO2?SO2KNO3?SNO3KX?XS/XH3 KO2SNO3XS/XHKh?feXHKO2?SO2KNO3?SNO3KX?XS/XH异养菌之XH 利用SF4 的生长 利用SA5 的生长 利用SF6 的反硝化 利用SA7 的反硝化 SO2SNH4SPO4SFSFSALK?H?????XHKO2?SO2KF?SFSF?SAKNH4?SNH4KP?SPO4KALK?SALK ?HSO2SNH4SSSSALK?A?A??PO4?XHKO2?SO2KA?SASF?SAKNH4?SNH4KP?SPO4KALK?SALK ?H?NO3KO2KSSSSS?NO3?F?F?NH4?PO4?ALKXHKO2?SO2KNO3?SNO3KF?SFSF?SAKNH4?SNH4KP?SPO4KALK?SALK SO2KNO3SASASNH4SPO4SALK?H?NO3??????XHKO2?SO2KNO3?SNO3KA?SASF?SAKNH4?SNH4KP?SPO4KALK?SALK 8 发酵 qfeKO2KNO3SFSALK???XHKO2?SO2KNO3?SNO3KF?SFKALK?SALK9 溶菌 bHXH 聚磷菌之XPAO 10 XPHA的贮存 qPHASAXPP/XPAOSALK??XPAOKA?SAXPP?XPP/XPAOKALK?SALKXPP的11 好氧贮存 XPP的12 缺氧贮存 XPHA的13 好氧生长 XPHA的14 缺氧生长 15 XPAO的溶解 XPP的分解 XPHA的分解 qPPSO2SXPHA/XPAOSK?X/X?PO4??ALK?maxPPPAOXPAOKO2?SO2KPS?SPO4XPHA?XPHA/XPAOKALK?SALKKPP?Kmax?XPP/XPAO KO2SNO3?12??11?NO3??SO2KNO3?SNO3 ?PAOSO2SNH4SALKSXPHA/XPAO???PO4?XPAOKO2?SO2KNH4?SNH4KALK?SALKKPS?SPO4XPHA?XPHA/XPAO ?14??13?NO3? KO2SNO3?SO2KNO3?SNO3SALKbPAOXPAO?KALK?SALKbPPXPP?SALKKALK?SALK 16 17 SALKbPHAXPHA?KALK?SALK硝化菌之XAUT 18 生长 ?AUTSO2SNH4SALKS???PO4XAUTKO2?SO2KNH4?SNH4KALK?SALKKPS?SPO419 溶菌 bAUTXAUT 磷和氢氧化铁的协同沉淀 20 沉淀 kPRESPO4XMeOH