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申请/专利权人：南京大学

摘要：本发明公开了一种预测活性污泥中微生物群体感应作用性能的方法，包含以下步骤：首先，识别将活性污泥中的群感微生物，在原两步硝化活性污泥模型ASM中添加群感菌的动力学方程，构建ASM‑QS模型；其次，测定非群感微生物的最大比增长速率、微生物的产率系数以及初始值；然后，确定群感微生物的信号分子半饱和系数和信号分子抑制系数；最后，将获取的参数值输入ASM‑QS模型，预测信号分子作用下微生物的硝化性能。本发明填补了在污水生物处理系统中微生物群体感应模型的空白，通过该模型可以精准预测环境条件下信号分子对活性污泥微生物硝化活性的调控作用，对提升污水生物处理系统高效脱氮具有高应用价值。

主权项：1.一种预测活性污泥中微生物群体感应作用性能的方法，其特征在于，包含以下步骤：（1）根据是否受外源信号分子影响，将活性污泥中微生物划分为群感菌和非群感菌，在无群体感应作用的两步硝化模型中添加群感菌的动力学方程构建ASM-QS模型；（2）测定需要模拟的活性污泥反应器的初始值，同时取出部分活性污泥进行单独培养，确定无外源信号分子时，非群感菌的最大比增长速率、各类微生物的产率系数以及初值；进行外源信号分子投加实验确定群感菌的信号分子半饱和系数和信号分子抑制系数；其余参数根据文献值或经验值确定；（3）将步骤（2）中确定的参数输入ASM-QS模型中，完成对不同浓度信号分子影响下微生物硝化性能变化的预测；在步骤（1）中，基于如下假设对活性污泥中的微生物进行划分：假设活性污泥中群感菌均会被外源信号分子影响，其硝化作用速率发生改变，非群感菌则不会受到外源信号分子影响；所述群感菌包括群感氨氧化菌和群感硝化菌，非群感菌包括非群感氨氧化菌和非群感硝化菌；在步骤（1）中，在无群体感应作用的两步硝化模型中添加群感菌的动力学方程构建ASM-QS模型的方法如下：（11）确定群感菌和非群感菌所涉及的参与反应的组分、反应过程、化学计量参数、动力学参数、反应速率方程；（12）将化学计量参数、动力学参数作为变量输入Aquasim软件中，设置模型所涉及的反应过程，以化学计量学矩阵的形式输入反应过程中，设置反应的容器和氧气的交换；（13）选定动力学参数进行灵敏度分析，得到灵敏度函数，确定其中对结果影响最大的参数；（14）将选中的参数进行校正，取最优值重新模拟；在步骤（11）中，所述参与反应的组分包括：溶解氧So、溶解性氨氮SNH、亚硝态氮SNO2、硝态氮SNO3、非群感氨氧化细菌XAOB、非群感硝化细菌XNOB、群感氨氧化细菌XQSA、群感硝化菌XQSN、信号分子浓度SAHL；所述反应过程包括：非群感氨氧化细菌的生长、非群感氨氧化细菌的衰减、非群感硝化细菌的生长、非群感硝化细菌的衰减、群感氨氧化细菌的生长、群感氨氧化细菌的衰减、群感硝化细菌的生长、群感硝化细菌的衰减；所述动力学参数包括：氧半饱和系数KO、非群感氨氧化菌最大比增长速率μAOB、非群感硝化菌最大比增长速率μNOB、非群感氨氧化菌生长半饱和系数KNH、非群感硝化菌生长半饱和系数KNO2、非群感硝化菌的氨半饱和系数KNHN、非群感氨氧化菌衰减速率常数bAOB、非群感硝化菌衰减速率常数bNOB、群感氨氧化细菌信号分子半饱和系数KAHLA、群感氨氧化细菌信号分子抑制系数KiAHLA、群感硝化菌信号分子半饱和系数KAHLN、群感硝化菌信号分子抑制系数KiAHLN、群感氨氧化菌最大比增长速率μQSA、群感硝化菌最大比增长速率μQSN、产率系数Y、生物体COD中的含氮比例iXB、生物体产物COD中的含氮比例iXP；所述反应速率方程如下：非群感氨氧化菌生长速率公式： ；非群感氨氧化菌衰减速率公式： ；非群感硝化菌生长速率公式： ；非群感硝化菌衰减速率公式： ；群感氨氧化菌生长速率公式： ；群感氨氧化菌衰减速率公式： ；群感硝化菌生长速率公式： ；群感硝化菌衰减速率公式： ；在步骤（2）中，测定需要模拟的反应器的初始值包括测定进水的COD、氨氮、硝态氮和总氮；在步骤（2）中，所述取出进行单独培养的活性污泥为非膨胀的活性污泥。

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