[发明专利]一种用于模拟污水反硝化过程氧化亚氮产生的动力学模型

说明书

本发明公开了一种用于模拟污水反硝化过程氧化亚氮产生的动力学模型，包括以下步骤：（1）对ASM3号模型进行合理简化，保留与反硝化阶段N₂O产生相关的生化过程与相应组分；（2）扩展ASM3号模型中缺氧反应阶段，增加对反硝化阶段N₂O产生的描述；（3）构建微生物衰减过程中利用NO₂^‑作为电子受体时N₂O产生与释放的生化过程；（4）根据模型中各生化过程中电子受体与电子供体的不同，同时结合相应的环境影响因素，建立各生化阶段的过程速率方程。本发明可以用于模拟污水反硝化过程中氧化亚氮的产生，同时对微生物生长衰减过程进行了更加细致的描述，所构建的污水生物脱氮过程中反硝化阶段N₂O动力学模型具有较强的工程应用价值。

技术领域

本发明属于污水生物处理与资源化技术领域，特别涉及一种用于模拟污水反硝化过程氧化亚氮产生的动力学模型。

背景技术

随着我国城镇化过程的不断推进，温室气体的排放受到越来越多的关注，气候变暖及大气污染问题也日益凸显。氧化亚氮(N₂O)作为一种强温室气体，其排放与控制逐渐成为人们关注的焦点。近年来，污水生物处理过程被认为是N₂O产生的重要人为来源，其微生物的硝化与反硝化过程都会导致N₂O的产生与释放。因此，基于污水处理过程中N₂O产生机理与释放规律，构建用于模拟N₂O产生的动力学模型，将对我国温室效应的改善及大气污染的治理提供更加科学的理论依据，具有重要的工程应用价值。

污水脱氮过程中硝化阶段虽为N₂O产生的主要途径，但N₂O作为反硝化过程的中间产物，其产生与释放问题同样严峻。目前相比硝化阶段N₂O动力学模型的构建，反硝化阶段N₂O动力学模型种类相对较少并缺乏对微生物生长衰减过程的描述。因此，构建一种既可准确模拟反硝化阶段N₂O产生情况，又可体现微生物生长衰减过程的反硝化阶段N₂O动力学模型尤为重要。

作为国际水协推出的最新版活性污泥模型-活性污泥3号模型(ASM3),其对水解和内源呼吸理论的描述具有一定的前瞻性与教育价值。因此本发明旨在以ASM3号模型的建模理论为基础，构建一种污水脱氮过程中反硝化阶段N₂O动力学模型，以实现对反硝化过程中N₂O产生和释放进行准确模拟。基于上述分析，本发明提出了一种用于模拟污水反硝化过程N₂O产生的动力学模型。

发明内容

本发明旨在解决上述问题。

为此，本发明的目的在于提出一种用于模拟污水反硝化过程N₂O产生的动力学模型，其特征在于包括以下步骤：(1)对ASM3号模型进行合理简化，保留与反硝化阶段N₂O产生相关的生化过程与相应组分；(2)扩展ASM3号模型中缺氧反应阶段，增加对反硝化阶段N₂O产生的描述；(3)构建微生物衰减过程中利用NO₂^-作为电子受体时N₂O产生与释放的生化过程；(4)根据模型中各生化过程中电子受体与电子供体的不同，同时结合相应的环境影响因素，建立各生化阶段的过程速率方程。

另外，根据本发明所提出的污水反硝化过程N₂O动力学模型，还具有如下附加技术特征：

进一步的，步骤(1)中所述的对ASM3号模型进行合理简化，保留与反硝化阶段N₂O产生相关的生化过程为：COD缺氧贮存、反硝化细菌缺氧内源呼吸、胞内贮存物缺氧呼吸；相应组分为：S_S、S_NH4、X_I、X_STO、X_H。