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回收废水中各种有价值资源是废水处理领域的重要发展方向。在序批式(SBR)反应器中脉冲或连续投加乙酸基质,监测氧利用速率(OUR)、质子消耗速率(HPR),聚羟基烷酸脂(PHA)和出水COD浓度的变化,研究活性污泥储存及消耗乙酸基质的特征以及基质投加方式的影响。基于活性污泥同时贮存生长理论,建立同时贮存生长-溶解性微生物产物(SSAG-SMP)模型,对活性污泥储存及消耗乙酸基质过程进行模拟,分析各子过程的变化规律,为有效处理废水的同时生产高价值PHA积累基础数据和提供理论指导。(1)向反应器内脉冲投加100mgCOD/L、200mgCOD/L/、300mgCOD/L的乙酸基质,OUR、HPR、PHA、COD曲线的变化基本一致:OUR、HPR瞬时增加,迅速达到峰值并稳定保持一段时间,在此期间PHA含量不断增加,COD不断被消耗;当COD消耗完后,PHA含量及OUR、HPR开始下降,并逐渐趋于稳定。(2)在外部有机碳基质丰富时,活性污泥处于饱食状态,细胞同时利用基质合成内部贮存物PHA及细胞生长;在外部有机碳基质耗尽时,活性污泥进入饥饿期,只能利用其内部贮存物PHA进行生长;当PHA下降至最低水平后,活性污泥进入内源呼吸阶段。实验结果显示,COD消耗至最低水平、PHA最大浓度出现的时间与OUR、HPR开始快速下降相对应,定义从投加基质至OUR、HPR开始快速下降的历时为饱食期,该对应点象征着饱食期的结束。(3)在SBR运行条件下,基质投加方式对活性污泥储存消耗乙酸基质有重要影响。在基质投加历时分别为15min、30min、60min时,能观察与脉冲投加相似的明显的饱食-饥饿OUR曲线;当基质投加历时为120min和300min时,OUR曲线没有明显的饱食期。随着投加时间增长,饱食期平均OUR和最大OUR均下降,PHA产率降低,甚至发生PHA的净消耗。此外,随着基质投加历时的增长,OUR、PHA在饱食期均为缓慢增长,说明此过程外部基质贮存、基于外部基质的直接生长、基于贮存物的间接生长同时发生。(4)基于基质贮存与微生物生长的耦合机制,结合溶解性微生物产物(SMP,包括基质利用相关产物(UAP)和微生物量相关产物(BAP))形成与降解动力学,建立了SSAG-SMP模型。模型对OUR、COD、HPR的模拟结果与实验数据相吻合,证明该模型可以准确合理的描述活性污泥同时储存与降解基质的生物化学过程。(5)OUR、HPR的模拟结果呈现了各个子过程分别对OUR、HPR的贡献。当外部基质充足时,贮存有机物过程的质子消耗速率及氧气消耗速率分别为利用外部基质直接生长的2倍;当删除PHA代谢动力学表达式中的开关函数(KS/KS+SS)时,即使利用外部基质生长、利用外部基质贮存、利用贮存物生长三个过程同时独立进行,OUR的模拟结果与实测数据吻合更好。COD的模拟结果呈现了不同溶解性微生物产物组分对COD动态变化的贡献。在整个反应周期,BAP的产生速率保持一致,含量随时间不断增加;UAP在饱食期不断增加,基质匮乏期不断减小。(6)利用OUR、HPR与PHA之间的线性关系,采用直接计算、线性回归两种方法对基于外部基质贮存、基于内部贮存物生长两个过程的参数kPHA,OUR、kPHA,HPR、YHSTO进行估计。两种方法的计算结果一致,说明利用OUR、HPR估算PHA合成及消耗具有可行性。