【摘要】：在生物膜模型的應用與研究過程中，如何準確地獲得生物膜的反應動力學參數和傳質動力學參數是至關重要的，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程很復雜，要準確獲得生物膜動力學參數比較困難。

本文提出了兩種獲得生物膜動力學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化并構建起生物膜動力學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”對生物膜動力學參數進行原位測定研究。“擴散-反應模型法”是在生物膜處于內源呼吸階段及生長階段用氧微電極檢測生物膜內的溶解氧分布曲線，并結合穩態條件下的擴散-反應方程對生物膜動力學參數進行估值。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溶液，同時氧微電極在該加樣點檢測微生物的呼吸速率曲線，并結合Monod方程計算該點的動力學參數。在得到生物膜內不同深度微觀點的動力學參數后用算術平均值法對生物膜表觀動力學參數進行估值。用該方法獲得的生物膜產率系數、最大比增長速率和基質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率系數與之相近，最大比增長速率較小，對基質的半飽和常數較大。同時研究結果表明生物膜內各深度微生物的產率系數變化不大，在0.40-0.45范圍內波動;最大比增長速率沿著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。