【摘要】：在生物膜模型的應用與研究過(guò)程中，如何準確地獲得生物膜的反應動(dòng)力學(xué)參數和傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)參數是至關(guān)重要的，其準確性在很大程度上決定了生物膜模型的預測能力。由于生物膜內部結構和反應過(guò)程很復雜，要準確獲得生物膜動(dòng)力學(xué)參數比較困難。

本文提出了兩種獲得生物膜動(dòng)力學(xué)參數的原位測定方法:“擴散-反應模型法”和“呼吸速率測量法”。在完成分離式氧微電極結構優(yōu)化并構建起生物膜動(dòng)力學(xué)參數原位測定系統的基礎上，用“擴散-反應模型法”和“呼吸速率測量法”對生物膜動(dòng)力學(xué)參數進(jìn)行原位測定研究?！皵U散-反應模型法”是在生物膜處于內源呼吸階段及生長(cháng)階段用氧微電極檢測生物膜內的溶解氧分布曲線(xiàn)，并結合穩態(tài)條件下的擴散-反應方程對生物膜動(dòng)力學(xué)參數進(jìn)行估值。用該方法檢測得到的生物膜內源呼吸速率、衰減系數及氧半飽和常數分別為8.52mgO_2/(gVSS·h)、0.0035h~(-1)、1.00mg/L。與活性污泥系統相比，用該方法獲得的內源呼吸速率和衰減系數較小，對氧的半飽和常數較大。

“呼吸速率測量法”是在沒(méi)有破壞生物膜結構的基礎上，用微型加樣管在生物膜內某一深度注射微量基質(zhì)溶液，同時(shí)氧微電極在該加樣點(diǎn)檢測微生物的呼吸速率曲線(xiàn)，并結合Monod方程計算該點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)參數。在得到生物膜內不同深度微觀(guān)點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)參數后用算術(shù)平均值法對生物膜表觀(guān)動(dòng)力學(xué)參數進(jìn)行估值。用該方法獲得的生物膜產(chǎn)率系數、最大比增長(cháng)速率和基質(zhì)半飽和常數的平均值分別為0.44、4.00d~(-1)、41.06mg/L。

與破壞生物膜結構后用呼吸速率測量法檢測的結果相比，原位測定方法獲得的生物膜產(chǎn)率系數與之相近，最大比增長(cháng)速率較小，對基質(zhì)的半飽和常數較大。同時(shí)研究結果表明生物膜內各深度微生物的產(chǎn)率系數變化不大，在0.40-0.45范圍內波動(dòng);最大比增長(cháng)速率沿著(zhù)生物膜深度方向逐漸降低，從表層的5.74 d~(-1)降到深層的2.45 d~(-1);對基質(zhì)的半飽和常數沿生物膜深度方向逐漸增大，從表層的36.63mg/L升高到深層的48.04mg/L。