活性污泥增长与物种选择机制_肖隆文

活性污泥增长与物种选择机制_肖隆文活性污泥增长与物种选择机制肖隆文1,陈火平2(1.北京科技大学资源工程学院,北京100083;2.南方冶金学院环境与建筑工程系,江西赣州341000)摘要:用logistic方程描述污泥的增长过程比指数式方程更符合实际情况。根据logistic方程建立的持续剩余污泥量模型将生物动力学、污泥增长过程、物种选择机制、物种的存在方式有机结合在一起,达到了微观和宏观的统一。该模型显示,只要剩余污泥的排放保持一定的稳定性,系统就能够保持自我稳定。污泥粒子的增殖率等于反应器内污泥浓度与污泥龄的比值,而实际比增长率则等于污泥龄的倒数,并存在最优污泥浓度和最优有机物降解速率。只要微生物种群的最大比增长率大于污泥龄的倒数,该种群就能够在系统中保持一定的数量并持续存在,它们的实际比增长率等于污泥粒子的实际比增长率。关键词:持续剩余污泥量模型;生物动力学;污泥增长过程;物种选择机制中图分类号:X703.1文献标识码:B文章编号:1000-4602(2003)10-0032-03CSTR活性污泥动力学根据物料平衡得出一个很重要的结论[1]:细菌(污泥)的增殖率等于反应器内污泥浓度(X)除以污泥龄(θ),而比增长率(r)则等于污泥龄的倒数。细菌(污泥)的增殖率可以写成:dX/dt=X/θ=X/(1/r)=rX同样对于活性污泥处理系统中的物种选择机制,也有一个重要结论[2]:只有当某物种的增殖率不小于被去除的速率时,该物种才可能在处理系统中持续稳定存在。如果某物种按指数方式增殖并按某个固定比例(H)去除,那么有:dx/dt-Hx=r＊x-Hx≥0r＊≥H剩余污泥(Fsp)的排放可以视为一种按比例去除的方式:Fsp=X/θ=X(1/θ)假定各种微生物在活性污泥中均匀分布,那么被去除的比例也是一样的,则有:r＊≥1/θ即r＊≥r组成污泥的每一物种的增长率等于作为整体的污泥的增长率。∑xi=X∑dxi/dt=dX/dt∑r＊ixi=rXr＊ixi≥rX(i∈N,且ri,r,xi,X≥0)方程组的唯一解是r＊i=r(i∈N),显然这不符合事实。这里就产生一个疑问:如果上述两个结论都是正确的,那么问题出在哪儿?笔者从生物种群的增长方式出发,就此进行探讨。1指数增长与logistic增长对于单个种群增长方式,生态学学者通常使用两类种群生态学基础模型:无限环境中的指数增长、