校准的ADM1模型在中试规模厌氧消化过程中的拟合应用

刘小川， 陈 琴， 周 亶， 储小雪， 颜家兴， 樊德强， 蒋东云， 农以宁

(1.桂林电子科技大学 电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541010； 2.桂林电子科技大学 生命与环境科学学院, 广西 桂林 541010； 3.桂林市环境卫生管理处环境科学研究所, 广西 桂林 541010)

我国畜禽养殖场的规模化，随之带来养殖废弃物的不断增加，已逐渐成为主要农业污染源[1]。养殖过程产生的粪便、污水、病死尸体等一系列污染源若得不到有效处理，极有可能引发畜禽疾病，损害养殖者的经济利益[2]。畜禽养殖产生的污染还可能引发一系列社会问题[3]。厌氧消化作为一种污水处理手段成为目前国内外养殖废水处理技术的重要环节[4]。但是，相比其他处理方式，厌氧消化工艺过程更为复杂，目前缺乏完善的过程在线监测和自动控制技术[5]。

ADM1模型已经被广泛证明是厌氧消化工艺设计、工程运行结果模拟和预测的有效工具[7-10]。ADM1 是采用微分代数方程组(DAE)和微分方程组(DE)描述生化和物化过程的结构化模型：DAE模型包括26个动态浓度变量、19个生化动力学过程、3个气-液转换动力学过程以及8个隐式代数变量；DE模型包括32个动态浓度变量和6个附加酸-碱动力学过程。该模型对厌氧系统内的生化过程和物化过程进行了详细分析，明确划分了模型组分并建立了相应的反应动力学方程，从而实现了厌氧消化的可计量性[6]。目前，ADM1 在厌氧消化理论研究领域和厌氧处理实际应用方面引起了广泛关注，Bikash[7-8]等人利用ADM1模型模拟厌氧消化过程中的微量元素和产酸的过程，Andres[9-10]等人利用 ADM1分别模拟废水和固体废弃物的厌氧消化。……