国内外厌氧消化模型研究进展

2012，30（25）0、，。、、、。，，，———。，，，，[1]。，，。，；，[2]。，，，，113001，、。、、。，1（ADM1）、-（ASM1-ADM1）、-（SPMT-ADM1）、-（SPHT-ADM1）、-（TP-ADM1）、-（ADM1-ASMs）、-（SR-ADM1）、-（NR-ADM1）、-（GPAE-ADM1）、-（ST-ADM1）-（IK-ADM1）。，。；；；；ADM1X703Adoi10.3981/j.issn.1000-7857.2012.25.010ProgressinAnaerobicDigestionModelsYANGShuangchun,DENGDan,LIANGDandan,PANYiDepartmentofEnvironmentalandBiologicalEngineering,LiaoningShihuaUniversity,Fushun113001,LiaoningProvince,ChinaAbstractTheanaerobicbiologicalmethodisaprocessoflowenergyconsumptionandhighefficiencytodealwithhighconcentrationorganicwastewater.Ananaerobicdigestionmodeldescribeshowthebacteriaandthefacultativeanaerobicbacteriadecomposethebiodegradableorganicinthesludgeintocarbondioxide,methaneandwaterunderanaerobicconditions.Asastructuremodel,itcontainsallprocedures,includingtheproductionprocessesofdecompositionandhydrolysis,acid,aceticacidandmethane.Inthispaper,somesludgeanaerobicdigestionmodelsarereviewed,suchasthesingle-phaseanaerobicdigestionmodel(SP-ADM1),theTwo-PhaseAnaerobicDigestionModel(TP-ADM1),thecombinationoftheAnaerobicDigestionandtheActivatedSludge(ADM1-ASMs),theSulfateReductionofAnaerobicDigestionModel(SR-ADM1）,theNitrateReductionofAnaerobicDigestionExpansionModel(NR-ADEM1),theGasProductionanditsExpansionoftheAnaerobicDigestionModel(GPAE-ADM1),theSedimentationTankofAnaerobicDigestionModel(ST-ADM1),andtheInhibitionKineticsofAnaerobicDigestionModel(IK-ADM1).Inaddition,theanaerobicdigestionmodelsareevaluatedincomparisonwiththeanaerobicdigestionmodel1,andsomesuggestionsaremadeforfutureresearches.Keywordsanaerobicdigestion;biologicalmathematicalmodel;expansionmodel;wastewatertreatment;ADM1：2012-06-14；：2012-07-29：（80040118）：，，，：[e-mail]（Reviews）742012，30（25）11.1-，-[3]。（1）-。，（）。，，。（2）-。/，-（，1（ADM1））。，。，，，，、，。，。-（pH），-。1.2[4]，：，（、）（），；：，。，，。1.3，2070，Bryant，[5]（1）。，，，；，，H2、CO2；，。、、、。22.11987，1（ASM1）[6]，，ASM1BSM1[7]、ASM-AS（）[8]、ASM2[9]、ASM3[10]，[11-13]，。，、、，，。20023，ADM1[14]。10，10，（Single-PhaseAnaerobicDigestionModel，SP-ADM1）、（ADM1-ASMs）、（Two-PhaseAnaerobicDigestionModel，TP-ADM1）、-（SulfateReductionofAnaerobicDigestionModel，SR-ADM1）、-（NitrateReductionofAnaerobicDigestionModel，NR-ADM1）（SedimentationTankofAnaerobicDigestionModel，ST-ADM1）。2.2ADM1ADM1，，、、。26，1412，（LCFAs）、（VFAs）。（DAE），7,26、19、38[15]，。ADM1，。COD，COD，COD，ASMs；（CO2HCO3-）（NH4+NH3），-：SIC=SCO2+SHCO3-Sac=SAC-+SHAC，SIC，SCO2，SHCO3-，Sac，SAC-，SHAC。ASMs，ASMs。Fezzani[16]ADM1。55℃，3COD43、67、130g/L。，324d36d，、pH。ADM1，1Fig.1Anaerobicfermentationenergyflowdiagram（Reviews）752012，30（25），，；，。，，，、。、，，。2.3ASM1-ADM1，，，。、，ADM1ASMs，：（1）kgCOD/m3gCOD/m3；H2CO3-，kmol/m3mol/m3，kmol/m3g/m3mg／L；（2）ADM。ADM1ASM，。ADM1ASMs，UZaher[17]，ASM1-ADM1ADM1-ASM1，，。，，，ADM1ASM。Kauder[18]ASM2d-ADM1，ASM2d，ADM1，（SBR）Fortranode，、，。Brdjanovic[19]ADM13（ASM3），，，。2.4SPMT-ADM1，，（33—35℃）。Parker[20]ADM1，SPMT-ADM1，、。。，。Veeken[21]6，，20℃0.03—0.15d-1，40℃0.24—0.47d-1。Ahring[22]45℃，，，。、，、，、、。[23]、、4，，，，-ds/dt=ks，sk，0.183、0.147、0.190、0.020d-1。[24-26]，SPMT-ADM1。2.5SPHT-ADM，，，[27]。Hansruedi[28]（ContinuousStirred-TankReactor，CSTR），，、pH，、。，Aquasim，。BatstoneKelle[29]UASB（UpflowAnaerobicSludgeBlanket），，ADM1pH，；，，。SPHT-ADM1，[30]，，、、，。，[31]（SMP），、；，。，，，，（55℃），，，、，。2.6TP-ADM11971，，。Blumensaat[32]（Reviews）762012，30（25），SimulinkMatlabADM1，，，，。，。[33-34]，，，，，。[35]，，，、，。，，，，。，，，。、、，，。2.7SR-ADM1，ADM1。2003，Fedorovich[36]。SR-ADM1、、、4，、。，SR-ADM1、。，。Batstone[37]，，,，1:10，1；1:10，，。ADM1，，。2.8NR-ADM1，ADM1。ADM1，、。：、，，、。，Tugtas[38]。，，、，，、，，。2.9GPAE-ADM1———，。Parker[39]ADM1，GPAE-ADM。、，、。，。Bouallagui[40]，，，，，pH6.8—7.6，。20d，（（VS））2.89gVS/（L·d），，。44%144％。Bouallagui[40]，（ASBR）0.32L/gCOD，COD96％。[41]、，，6.59VS／L30.865t/gVS，0.950L/gVS1.012L/gVS。2.10ST-ADM1，。Batstone[29]ST-ADM1，CaCO3，CaCO3，、，。Yasui[42]ADM1，，，3。RistowHRT60d5d，COD40、25、132g/L。（Reviews）772012，30（25）2.11IK-ADM、，，。ADM1，pH、、。pH，，；pH，，，pH。，，Lehninger，[43]，I=1/(1+SI/KI)，I，SI，KI。pH，pH。，，Zaher[44]3，，，ADM1，，，———。，，ρj=kmSKS+SXnk=1仪Ik，ρj；kmSKS+SMonod；km；KS；S；X；，Ik=f（Sk）（k=1,2，…，n）pH、、。3，，。ADM1、pH，。。ADM1，，，，，。，，，，，，。，ADM1（SPMT-ADM1、TP-ADM1、ADM1-ASMs、SR-ADM1、NR-ADM1、GPAE-ADM1），。，；，，。，。（References）[1],,,.[J].,2012,38(4):13-15.ChenGong,SongLingling,DaiXiaohu,etal.TechnologyofWaterTreatment,2012,38(4):13-15.[2].[J].,2008,26(4):45-47.ChenLirong.EnvironmentalEngineering,2008,26(4):45-47.[3]MadsenM,Holm-NielsenJB,EsbensenKH.Monitoringofanaerobicdigestionprocesses:Areviewperspective[J].RenewableandSustainableEnergyReviews,2011,15(6):3141-3155.[4]BlumensaatF,KellerJ.Modellingoftwo-stageanaerobicdigestionusingtheIWAAnaerobicDigestionModelNo.1(ADM1)[J].WaterResearch,2005,39(1):171-183.[5].()[M].:,1997.ZhangZijie.Drainageengineering(volumetwo)[M].Beijing:ChinaArchitecturalIndustryPress,1997.[6]HenzeM,GradyCPL,GujerW,etal.ActivatedsludgemodelNo.1-IAWPRCscientificandtechnicalreportNo.1[R].IAW-PRCScientificandTechnologicalReportNo.1,London:IAW-PRC,1987.[7]AbdelhayB,MohamedH,MoussaC.LinearizationofthefullactivatedsludgemodelNo1forinteractionanalysis[J].BioprocessandBiosystemsEngineering,2010,33(4):759-771.[8],.ASM1[J].,2012,29(1):67-70.ShuHaitao,LuoJianxu.ComputersandAppliedChemistry,2012,29(1