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动态膜生物反应器具有膜通量大、抗污染能力强、运行成本低等优点,可应用于各类污水的处理。然而,动态膜生物反应器目前仍停留在中试试验研究阶段,尚未推广至工业化应用,问题的关键在于缺乏对工艺设计和运行管理的理论指导。本文通过实验室实验和理论分析,建立了一个适用于动态膜生物反应器的数学模型,主要内容和结论有:在活性污泥1号数学模型(ASM1)的基础之上,增加了氮气、基质代谢产物UAP、内源代谢产物BAP、胞外聚合物EPS这四个组分;纳入了异养菌XH分别在缺氧、好氧条件下利用UAP和BAP生长过程及EPS水解过程,构建出动态膜生物反应器数学模型ASM1-DM中的动力学方程组。结合动态生物膜的过滤特征,迭代计算动力学方程组及物料平衡方程组,预测出动态膜生物反应器的出水水质及膜污染物含量。通过呼吸速率法和高氨氮负荷法这两个实验确定模型关键参数的初始值:异养菌生长速率YH为0.725、衰减速率bH为0.372和最大比增长速率μH为1.97,自养菌最大比增长速率μA为0.47。通过比较出水水质和膜污染物生成量的实际检测与稳态模拟结果,对自养菌衰减系数bA、EPS生成系数fEPS,H和氨态氮半饱和系数KNH等8个参数进行修正。参数修正后的ASM1-DM动态模拟结果表明:污泥浓度、SMP浓度的预测较为准确。出水COD、BOD、NH3-N、TN的模拟结果与实测结果较为吻合。各处理单元内的污泥组分较为相似,污泥中有机物组分因进水水质变化而产生较大的波动。利用ASM1-DM数学模型对某400 m3/d高氨氮污水处理工程进行设计指导,得出该工程最佳工况条件:水力停留时间(HRT)为13.5h,好氧池溶解氧浓度为3mg/L,缺氧池:好氧池:动态生物膜池的体积比为1.5:2.5:0.5,所需膜组件的面积约为335 m2。本文构建的ASM1-DM数学模型可用于指导动态膜生物反应器的工艺设计和运行管理。