‘Feast-Famine'条件下活性污泥工艺中SMP的模拟

基于莫诺特方程而建立的污水处理过程动力学模型拥有广泛的应用，根据莫诺特方程本身的特点，稳态条件下出水基质浓度与限制性基质进水的浓度是没有关系的。

莫诺特方程

然而这中结果是与实际形况不符合的。特别是利用莫诺特方程来模拟出水中的溶解性化学需氧量以及系统的需氧量。

要分析为什么莫诺特方程在模拟出水溶解性化学需氧量的时候为什么会与实际有偏差，就要分析出水溶解性有机污染物的具体成分。参考前面文献查阅，我们知道吹水中的溶解性化学需氧量一般包括两大部分，第一部分是进水中基质的残余量，由于Affinity的存在，微生物不可能把所有进水的基质都消耗掉，第二部分是微生物新城代谢过程中产生的SMP，这部分包括由于水解胞外聚合物过程中产生的BAP以及微生物在利用基质过程中产生的UAP。

我们知道EPS的产生是根据微生物的生长状况有关系，特别是微生物感受到生活的压力的时候会分泌EPS，这也就与基质的多少产生了关系。UAP又是微生物基质利用的过程中直接产生的，尽管UAP和BAP可以作为可回收的基质让微生物利用，但依然会存在一部分微生物无法利用的物质。由于UAP,BAP均与基质有直接活间接的关系，这就需要进一步分析微生物利用基质的过程。

国际水协会在ASM3的模型中提出了Storage的概念，就是说微生物会在很短的时间内把Readly biodegradable的BOD储藏在体内，然后待基质少的时候再利用。

Laspidou 和 Rittmann 教授的一篇文献中建立了EPS和SMP的动力关系。

倪丙杰和俞汉青教授又建立了污水处理过程中的储存物质的动力学过程。

四位作者合作讲两个模型整合，发表了Modeling Microbial Producs in Activated Sludge Under Feast-Famine Conditons. 的EST文章。这篇文章建立的模型是可以讲EPS, SMP以及XSTO联系起来。模型建立了下面的关系：

1. 四种固体成分

a.活性异养微生物，Active hetertrophic bacteria, 

b.胞外聚合物， EPS

c.储存物质， XSTO

d.残余惰性物质， residual inert biomass

2. 三种溶解性成分

a. 外源基质

b. 电子受体

c.溶解氧

这篇文章的模型结构如下图：

Schematic diagram of electron flows from the external substrate (left side) and, regarding active and inert biomass, EPS, SMP, and XSTO (right side) for the expanded unified model.

模型结构

Stoichiometric matrix for the microbial products model Kinetic rates expressions for the reaction processes Stoichiometric and Kinetic Coefficients (20 °C) for the Expanded Unified Model