Monod模型在潜流式人工湿地中的应用探讨

本文对一阶模型和零阶模型进行了比较,提出将Monod模型用于潜流式人工湿地的设计和运行之中。通过模型的动力学分析,表明负荷率和零阶去除率常数是决定潜流式人工湿地去除效果的基本参数,特别是在应用Monod模型时,可以得出湿地的最大去除率,从而避免在设计时引起尺寸过小。这有很重要的意义,说明湿地的负荷率有一个上限(这在一阶模型中是得不到的)。另外,本文还引进了一个新的无量纲参数无量纲参数Ω———湿地去除效率因子,作为比较湿地运行效果的有效方式。

基于Monod模型研究森林群落的最小调查面积

对来自中国、蒙古、缅甸、南非和德国5个样地进行Monod模型分析,结果表明:①种-最小面积与气候带有关;②种-最小面积可以通过模型S″=(1+bA)32ab为零或近似为零(1×10-6)来确定;③最小面积和最大种数的关系可用模型Amin=a×ln(Smax)b很好地描述。

应用扩展的Monod模型关联醋酸菌比生长速率

应用扩展的Ｍｏｎｏｄ模型关联了醋酸菌ＩＡＭ１８０２和Ｍ２３的比生长速率．ＩＡＭ１８０２的比生长速率关联式μ＝０．４８７（１－）；Ｍ２３的关联式为μ＝０．５６８（１－）除临界生长抑制剂深度附近外，模型良好的表达了两种醋酸菌的比生长速率。

Pseudomonas flava WD-3对人工湿地污染物的去除及Monod模型模拟

为确保寒冷地区冬季人工湿地的污水处理效果,采用从南四湖人工湿地中分离筛选出的耐低温菌Pseudomonas flava WD-3为研究对象,研究其在冬季不同梯度接种量(菌悬液的浓度为4.575×108个·m L-1)和水力停留时间时在复合垂直流人工湿地中连续3个月内的污水处理效果,采用简化的Monod动力学模型对该菌在人工湿地中对污染物的去除进行模拟并验证,并讨论了该菌的投加量和水力停留时间与污染物去除的关系.结果表明,Pseudomonas flava WD-3对污水中的有机污染物以及氮磷等营养物具有明显的去除效果.菌株的最佳投加量为6.0%,且其对污水中COD、NH3-N、TP的去除率分别介于:85.82%~87.00%、73.91%~84.18%和82.04%~85.38%,平均去除效率分别为未投加该菌的1.49、1.46、1.76倍,最佳水力停留时间为7d.简化的Monod模型对Pseudomonas flava WD-3在冬季对人工湿地中污染物去除的预测较为准确,同时,该菌的投加量和水力停留时间均与去除率呈正相关的一级反应关系.

基于动力学模型的加脂剂生物降解性研究

通过测定BOD5/COD0值以及基质去除率等指标,研究了不同改性方法对加脂剂生物降解性的影响,获得了在低浓度条件下各种改性加脂剂的降解能力顺序。结果表明:在低浓度条件下(<1000mg/L)磷酸化加脂剂的生物降解性最好,而硫酸化加脂剂降解性最差。用Monod模型研究了加脂剂在各浓度条件下的生物降解能力,研究表明:阴离子型和非离子型加脂剂在低基质浓度(<1000mg/L)下,其结构与微生物的亲和性对其生物降解性能起主要作用。应用Monod模型所得的动力学参数:硫酸化、氧化-亚硫酸化、磺化、磷酸化和醇酰胺化加脂剂的Ksq分别为267.77、69、4.7.16、81和3.74g/L(初始COD0浓度);最大比降解速率qmax则分别为27.37、18、41、87和0.59h-。

生物降解氯苯的动力学模型研究

描述微生物降解有机底物和微生物生长速率的动力学模型主要有Monod模型和Heukelekian模型,对模型中参数的求解大多是采用线性回归的方法,但是这种方法往往由于在变量的转换和试验过程中产生的误差,使得到的参数结果不准确.通过将有机物的挥发作用耦合在模型中,并对方程推导求解动力学方程的参数值,可以减少参数求解和试验过程中产生的误差.用松花江水中的微生物降解氯苯的动力学试验数据对该方法进行了验证表明;通过推导耦合后的模型求解的参数值能准确地反映试验松花江水中微生物对氯苯的降解和降解过程中微生物生长的动力学情况.

基于动力学模型的加脂剂生物降解性研究(续)

通过测定BOD5/COD0值以及基质去除率等指标,研究了不同改性方法对加脂剂生物降解性的影响,获得了在低浓度条件下各种改性加脂剂的降解能力顺序。结果表明:在低浓度条件下(<1000mg/L)磷酸化加脂剂的生物降解性最好,而硫酸化加脂剂降解性最差。用Monod模型研究了加脂剂在各浓度条件下的生物降解能力,研究表明:阴离子型和非离子型加脂剂在低基质浓度(<1000mg/L)下,其结构与微生物的亲和性对其生物降解性能起主要作用。应用Monod模型所得的动力学参数:硫酸化、氧化-亚硫酸化、磺化、磷酸化和醇酰胺化加脂剂的Ksq分别为267.77、4.69、7.16、2.81和3.74g/L(初始COD0浓度);最大比降解速率qmax则分别为27.37、1.18、1.41、0.87和0.59h-1。

景观型与蔬菜型水平潜流湿地除磷动力学模型

利用景观型和蔬菜型水平潜流湿地净化经生化处理后的生活污水尾水,进行湿地除磷动力学模型研究。对比分析不同湿地单元的除磷效率。为优化湿地除磷设计,采用一级动力学模型和Monod模型模拟除磷效果,对比模拟准确性,讨论水温、水力负荷与模型反应速率常数间关系,并建立湿地除磷模型构建式。结果表明,景观型湿地除磷能力顺序：美人蕉单元〉再力花单元〉鸢尾单元,蔬菜型湿地：空心菜单元〉茭白单元〉番茄单元,除磷效果差异归因于不同类植物的生物量区别。Monod模型（模型效率值ME：0.76-0.86）对湿地除磷的预测较一级动力学模型（ME：0.53-0.72）具有更高准确性。总磷面积去除率随水温的降低而减小,Arrhenius拟合结果表明,美人蕉（θ=1.006）、再力花（θ=1.008）和空心菜（θ=1.006）单元Kmax对水温变化不敏感,水温对鸢尾（θ=1.015）和茭白（θ=1.014）单元除磷效率有较大影响。Kmax20与水力负荷间存在显著正相关性,两者符合乘幂方程（R^2：0.657;0.805）关系。考虑了水温和水力负荷因素的Monod模型构建式,对试验湿地除磷预测具备准确性。

人工湿地动力学模型研究

人工湿地作为一种新型生态污水处理技术,在实际应用中取得了快速发展。讨论了人工湿地3种常用的数学模型(一级动力学模型、Monod动力学模型和Ergun公式),并对表达式之间的转换关系作了较为详细的推导;同时对其各自的优缺点作了分析。从中可以看出,人们对人工湿地去除污染物的内在机制尚缺乏定量化的了解,目前还难以对其设计、运行和预测作出十分准确的评价。最后对数学模型的研究方向作了展望。

A New Thiele＇s Modulus for the Monod Biofilm Model

新 Thiele 的模量， F，被开发提供在零之间的渐渐的转变和动力学的一级，并且精确地为 Monod 简历电影计算传质流动和有效性因素。有效性因素的价值，用新 Thiele 的模量计算，与从数字答案并且从另外的出版 moduli 和实验公式获得的那些相比。比较显示新 Thiele 的模量是为 Monod 简历电影模型的最好的模量。另外，另一 Thiele 是模量， G，为一部 Monod 简历电影被开发，用外部水层盖住。全面有效性因素能被使用 moduli F 和 G 也计算。被建议因为鉴定基于 F 和 G，为生物资源生长的限制进程，和底层变换的值的标准。从 F 发展了，新参数Ψ在一部 Monod 简历电影内与象深度和概括底层浓度剖视图的浅海角的如此的特征特别地有关。标准被开发在一部 Monod 简历电影内识别集中分发的类型。这些方法被用来估计底层流动和处于第一个基准问题(BM1 ) 定义的简历电影的集中分发，由 Biofilm 建模上的国际水协会的一个任务组。

高产乳糖酶酵母菌生长模型的研究前景

酵母菌作为生产乳糖酶的一种主要工程菌,在实验及生产应用方面得到了许多学者的关注。在已筛选得到高产乳糖酶酵母菌基础上,分析可用于高产乳糖分解酶酵母菌的两种生长模型,以期针对高产乳糖酶筛得酵母菌建立一种生长动力学模型,指导其发酵和研究其生长机理,并为工业化生产提供指导。

Chemostat系统中的Hopf分支

讨论了一类微生物连续培养模型的 Hopf分支问题 .该模型的消耗率参数中含有一个关于营养基的二次函数 ,功能反应函数则为具有内代谢的 Monod类型 ,以更好地模拟实际问题 .利用 Friedrich方法得到了该系统存在 Hopf分支的条件 ,并判定了周期解的稳定性 .

快速生物活性检测仪RBAT的研制

生物活性是污水处理厂好氧生物处理单元的重要运行指标。本研究基于好氧呼吸速率的双Monod模型推导了生物活性参数的计算公式 ,结合原理性实验 ,介绍了快速生物活性的测量过程和原理 ,并选择单参数法进行生物活性参数的计算 ,同时基于上述原理和开放式体系结构设计了快速生物活性检测设备 ,并进行了实际污水处理厂的测量实验。在多次实验中 ,测量结果稳定 ,活性参数能够可靠地描述污泥的状态。结果表明 ,快速生物活性检测仪性能可靠 ,是水处理过程研究和运行控制中反映活性污泥特性的良好测试手段 。

光合细菌生长的动力学研究

报道了光合细菌在醋酸溶液中的生长动力学，并用 monod模型描述了光合细菌生长情况，模型能够较好地描述光合细菌生长状况。

微生物技术治理水体污染的数值模拟研究

为使微生物技术治理河流污染过程中各污染指标的迁移规律得到严谨的数学表达,研究将Monod微生物增殖模型、扩展的活性污泥1号模型EASM1和Steeter-Phelps水质模型耦合,得到完整的动力方程表达式,并以浒溪河治理实例加以验证。模拟结果显示,耦合模型中溶解氧DO、化学需氧量COD、总磷TP及氨氮浓度模拟值与实测值基本吻合,模型对微生物技术治污过程模拟效果较为理想。

本源微生物菌剂治理河流污染的数值模拟研究

为研究在本源微生物菌剂治理污染河流的过程中DO、COD和氨氮随时间的变化规律,以河流自净原理为理论基础,从反映微生物增殖的Monod模型、着重于生物处理过程基本原理的活性污泥1号模型(ASM1)和水质模型Streeter-Phelps三方面对微生物在污染水体中的降解活动进行数学描述,利用耦合模型模拟甘坑河治理过程中DO、COD和氨氮的浓度变化。结果表明,DO、COD和氨氮的模拟值与实测值较吻合,耦合模型对本源微生物菌剂治理污染河流的过程的模拟较为理想。

铁炭微电解耦合生物反硝化脱氮性能及动力学研究

将电化学法与生物法结合,构建微电解耦合反硝化(MEBD)脱氮体系,研究反硝化菌群(DB)、铁炭微电解(ICME)、MEBD对低C/N污水的静态脱氮性能的影响,采用一级动力学和莫诺德模型(Monod)拟合分析MEBD的脱氮过程。结果表明,DB、ICME和MEBD的脱氮性能具有显著差异(P<0.05),脱氮效率大小依次为:MEBD>DB>ICME,20 d时,三个体系对总氮(TN)的去除率分别为63.89%,46.59%,37.09%。一级反应动力学比Monod模型能更好地拟合MEBD脱氮过程,两个模型的相关性系数R^(2)分别为0.9972和0.9099。

资源竞争理论及其研究进展

介绍了国外近 2 0年来发展起来的一种新的竞争理论资源竞争理论。该理论包含两个主要假说 ,即R 法则和资源比假说。资源竞争理论已在微生物、微藻、高等植物及浮游动物中得到广泛的实验验证。阐述了资源竞争理论形成的基础Monod竞争模型和Droop竞争模型。对两种模型在稳态及非稳态条件下的预测性能作了比较 :对于稳态下的竞争 ,两种模型皆能做出较好的预测 ,但使用Monod模型更为简便 ;对于非稳态下的竞争 ,使用Droop模型更为合理。

人工湿地水力学特性及有机污染物的研究

人工湿地是目前处理城市污水、工厂废水的有效方法,本文针对湿地系统去除有机污染物特性建立了水体动力学模型,在分析比较了两种动力学模型之后,指出Monod模型在准确性方面有了较大的提高,这对人工湿地系统的建设具有一定的指导意义。

复合人工湿地对氮的深度处理效果及影响因素

研究了2008年5～10月对废水中氮的深度处理效果，采用Monod动力学模型对该人工湿地进行模拟并验证，分析进水中NH4^＋-N和NO3^-N的含量与其去除率的相关性以及COD／NIL4^＋—N、COD／NO3^—N对降解系数的影响。结果表明，①复合湿地组合形式对NH4＋-N和NO3--N的去除率分别介于66．0％~77．1％和46．2％～77．2％之间；（2）Monod模型对人工湿地中NH4＋—_N和NO3-—N去除率的预测值与实验观测值吻合程度较好；③NH4＋-N和NO3--N的去除率分别随着其在进水中的含量的增加而增大；④进水中的COD／NH4＋-N与凤Ht^＋N呈负相关关系，而COD／NO3-—N与／（NO3-N呈正相关关系。人工湿地中硝化和反硝化作用受到进水中NH4—N和NO3-—N含量的限制，氮的去除率随着进水中NH4＋—N和NO3-—N浓度的增加而增大。有机物和NH4＋—N在人工湿地中的降解可能存在竞争氧的关系，可利用碳源构成了反硝化作用的限制因素。