厌氧消化1号模型(ADM1)简介

介绍了 2 0 0 2年 2月国际水质学会 (IWA)推出的厌氧消化 1号模型 (ADM1)。该模型主要描述了厌氧消化中的生化和物化过程 ,共涉及厌氧体系中的七大类微生物、19个生化动力学过程、3个气液传质动力学过程 ,共有 2 6个组分和 8个隐式代数变量 ,能够对厌氧生物处理工艺进行较好的预测和模拟。ADM1还提供了开放的建模平台以及与活性污泥模型 (ASM)的接口 ,可广泛应用于对各种厌氧

基于针铁矿强化乙酸产甲烷过程的ADM1模型修正与模拟研究

为探究针铁矿对乙酸产甲烷途径的调控作用,利用ADM1模型(厌氧消化1号模型)对添加针铁矿的产甲烷过程进行模拟研究.首先引入氧化还原介质作为新变量,模拟SAO (syntrophic acetate oxidation,互营乙酸氧化)过程中的种间电子转移,进而建立包含DIET (direct interspecies electron transfer,直接种间电子传递)产甲烷过程的ADM1修正模型,最后利用该模型对各产甲烷途径的贡献进行评价.结果表明:①c(乙酸)分别为12和20 mmol/L时,添加40~2 000 mg/L针铁矿明显提高了乙酸体系的产甲烷速率.②修正的ADM1模型能够有效地模拟针铁矿强化乙酸产甲烷过程.③12、20 mmol/L乙酸体系的敏感性参数km_Xst(最大比乙酸氧化速率)校准值分别从1.02、1.46升至1.76、2.03,km_DIET(最大比电子消耗速率)校准值分别从0.78、1.48升至2.44、3.99,表明添加针铁矿提高了互营体系的种间电子传递速率.修正的ADM1模型对各产甲烷途径贡献的计算结果显示,针铁矿对DIET过程的强化作用与其添加量呈正相关,添加2 000 mg/L针铁矿试验组〔c(乙酸)为12 mmol/L〕中DIET和SAO产甲烷的贡献率相比对照组分别提升了117.99%和130.73%.研究显示,修正的ADM1模型能够有效地模拟针铁矿对乙酸产甲烷过程的强化作用,并且能用于评价各产甲烷途径的贡献.

厌氧消化1号模型(ADM1)的发展及其应用

国际水协(IWA)于2002年正式推出了厌氧消化1号模型(ADM1),其主要目的是建立一个厌氧工艺建模和模拟的通用平台,促进厌氧处理工艺技术的发展。近年来,ADM1在许多方面得到扩展,如包含硫酸盐还原、硝酸盐还原、产气及其释放的扩展等,这使ADM1更趋于完善。ADM1与其他污水处理数学模型结合的应用以及在分布参数模型中的应用是当前该模型应用的主要方面。有机物发酵的复杂性以及数量众多的模型动力学参数和组分都极大限制了该模型的广泛应用。

校准的ADM1模型在中试规模厌氧消化过程中的拟合应用

文章针对中试规模农村生产生活有机废弃物的厌氧消化过程,利用MATLAB进行ADM1模型的拟合仿真研究。结合投料方式,通过校准kLaCH_(4),kLaH_(2),kLaCO_(2)值,模拟序批式混合有机质厌氧消化过程中CH_(4),CO_(2)的产量。得到的累积产气量模型拟合度较好,R^(2)高于0.98。对CH_(4)和CO_(2)的单日产气量,以及由此计算得出的CH_(4)和CO_(2)浓度比值,也进行了拟合并讨论模型校准的效果。

厌氧消化数学模型在机理拓展及应用上的研究进展

介绍了厌氧消化数学模型(ADM1)的构建原理和其在模型通用性上的研究进展,并基于模型综合化应用的发展趋势,阐述了ADM1在耦合其他模型、用于不同底物消化、适配不同分布参数模型和实际工程模拟等方面的应用,并探讨了该模型目前在磷建模、参数精确性和使用便利性上面的不足,对其未来在实际应用上的发展前景作出了展望。

C/N比调控污泥厌氧发酵产酸的数学模型研究

采用改进粒子群算法对ADM1模型中的关键参数进行了估计,经敏感性分析,确定了Monod最大比吸收速率、半饱和值、产物对底物的产率等3种参数对产酸速率具有较大影响.应用修正后的动力学参数对ADM1模型在不同C/N比调控下污泥厌氧发酵产酸结果进行了模拟.结果表明,模拟产酸数据和实测数据误差较小,说明修正后的ADM1模型能够很好地描述污泥厌氧发酵中C/N比条件对产酸的影响.

厌氧消化数学模型ADM1的研究及应用进展

自2002年国际水协厌氧消化工艺数学模型课题组推出厌氧消化模型ADM1以来,随着研究与应用的深入,该模型不断发展完善,已经被证明是指导厌氧消化工艺设计与模拟、预测厌氧消化过程及结果的可靠工具。总结了近年ADM1在生化反应动力学、不同反应器类型、不同发酵底物、厌氧消化微生物种群等方面的拓展与改进研究,简单介绍了该模型在厌氧消化实际工程中的应用及模型存在的缺陷和不足。

线性化厌氧一号模型在干式厌氧系统中的应用

厌氧消化已被广泛应用于能源回收和固体废物处理。由于厌氧工艺的复杂性,在工业领域很难实现厌氧消化的优化运行。因此,厌氧消化工艺的有效控制方法已成为热门研究领域。厌氧一号模型(ADM1)是最常用的厌氧消化过程控制模型,但是该模型在准确性和灵敏度上有所欠缺。通过生化过程速率计算方法线性化修改对ADM1进行优化,ADM1和线性化ADM1(LADM)均使用来自干式厌氧中试系统的输入数据,并进行测试评估。结果表明:LADM的性能与ADM1非常相似,模型预测结果的平均相对误差(MRE)为0.013。在Matlab软件平台上分别使用ODE45和ODE15s 2种方法进行计算,LADM的计算成本相比ADM1分别降低18%和15%。将LADM应用于中试规模干式厌氧消化系统的模型预测控制(MPC)。结果表明:LADM对沼气产量的预测性能非常准确,5个MPC阶段的模型预测输出结果和实际数值对比的MRE分别为3.8%、4.2%、5.2%、5.4%和6.4%。

国内外厌氧消化模型研究进展

厌氧生物法是一种适用于处理高浓度有机废水的高效低能耗的处理工艺,厌氧消化模型是表述兼性细菌和厌氧细菌将可生物降解的有机物分解成二氧化碳、甲烷和水的过程模型。它是一个具有分解和水解、产酸、产乙酸和产甲烷等过程的复杂的结构化模型。本文主要介绍了国内外污泥厌氧消化模型的研究现状及其进展,模型包括厌氧消化1号模型(ADM1)、好氧活性污泥-厌氧消化模型(ASM1-ADM1)、单相中温-厌氧消化模型(SPMT-ADM1)、单相高温-厌氧消化模型(SPHT-ADM1)、两相-厌氧消化模型(TP-ADM1)、厌氧消化-活性污泥复合模型(ADM1-ASMs)、硫酸盐还原-厌氧消化模型(SR-ADM1)、硝酸盐还原-厌氧消化模型(NR-ADM1)、产气-厌氧消化模型(GPAE-ADM1)、沉淀池-厌氧消化模型(ST-ADM1)和抑制因子-厌氧消化模型(IK-ADM1)。对这些模型进行了综述,根据目前存在的不足对今后的研究方向提出了建议。

厌氧消化数学模拟技术发展历程与应用现状

污水处理碳中和运行趋势使得污泥厌氧消化重获新生。活性污泥系列模型(ASMs)的逐渐普及应用使人们看到了工艺模拟对推动厌氧消化技术研发与应用同样也存在着巨大潜力。为此,经30余年发展,具有一定适用性的厌氧消化1号模型(ADM1)于2002年问世。其实,ADM1是一个为了通用性而省略了一些次要反应过程的简约模型。因此,在具体应用方面ADM1还不十分方便,需根据具体问题进行适时更新和拓展。在介绍厌氧消化数学模型发展历程的基础上,重点介绍ADM1的拓展(硫酸盐还原、硝酸盐还原、物化过程、磷迁移、污水厂综合模型等)研究;概要阐述ADM1工程应用现状;明确指出ADM1存在的缺陷;高度概括ADM1未来发展与应用方向。