厌氧消化1号模型_ADM1_简介_周雪飞

厌氧消化1号模型_ADM1_简介_周雪飞厌氧消化1号模型(ADM1)简介周雪飞,张亚雷,顾国维(同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室,上海200092)摘要:从生化反应过程和反应动力学以及物理)化学反应过程等方面对IWA的厌氧消化1号模型(ADM1)进行了概括性介绍,并通过具体实例给出了模型实现的途径和求解的过程。关键词:厌氧消化1号模型;解算器;无机碳中图分类号:X703.1文献标识码:C文章编号:1000-4602(2003)02-0085-03基金项目:国家自然科学基金重点项目(50138010)1模型的由来厌氧消化的模型化是近几年来国际研究的焦点,1997年在日本Sendai举行的第八届厌氧年会上首次被公开提出,1998年IWA成立了专门的课题组来进行厌氧消化建模和模拟方面的研究,并于2002年正式推出了厌氧消化1号模型(AnaerobicDigestionModelNo.1,简称ADM1)。ADM1是一个结构化模型,它对厌氧系统内的生化过程和物理)化学过程进行了详细分析,明确划分了模型组分并建立了相应的反应动力学方程,从而实现了厌氧消化的可计量性。2模型过程211生化反应过程ADM1包括产酸(发酵)、产乙酸(有机酸的厌氧氧化)和产甲烷、胞外(部分非生物的)分解及胞外水解三个总生化步骤,其中水解、产酸和产乙酸有许多平行反应。在正常情况下这些过程由胞内或胞外酶来催化,并作用于可用有机物质的集合。合成物(如死亡生物)先被分解成颗粒性组分,随后经酶促水解为可溶性单体的过程为胞外过程,而由生物引起的可溶性物质的消化则是胞内过程(导致生物生长和死亡)。为便于对剩余活性污泥的消化进行模拟,假定复杂的混合颗粒废物是均质的,并能够被分解成糖类、蛋白质和脂类颗粒性底物,同时分解步骤也被认为发生在更复杂的水解步骤之前。当原底物可用集中动力学和生物可降解力参数表示时也经常使用该假设。复杂颗粒体集合被看作是死亡生物体分裂前的存在形式,因此分解包括一系列步骤,如分裂、非酶促衰减、相分离和物理性破坏(如剪切)等。所有的胞外步骤都被假定为一级反应,它是一个反映多步骤过程累积效应的经验函数,其关键速率方程是底物吸收(是基于底物水平Monod形式的动力学)。生物生长隐含于底物吸收,生物衰减可用一级动力学来表达,死亡生物体以复合颗粒性物质形式保留在系统中。生化方程是模型的核心,它能够描述