面对越来越严格的废水排放标准,污水处理系统不断进行工艺改进,进而对污水处理的过程监测有了更高的要求。而现有污水厂的监测手段多仅限于部分常规理化指标,无法真实、全面反映污泥状态,且时效性差。鉴于我国的污水处理系统以活性污泥处理为主,因此本研究自行开发针对活性污泥系统工艺特性的在线监测平台,对活性污泥系统中的微生物活性和降解能力实时监测。首先,通过阶梯响应实验分析两个溶解氧仪的性能,发现溶解氧仪对阶梯信号的响应曲线均为一阶线性系统,通过拟合分别得出两个溶解氧仪上升和下降过程的增益常数和时间常数,代入模型中得出溶解氧仪的响应时间。然后,通过原水响应实验分析系统中两个溶解氧仪之间存在的响应滞后,以分析溶解氧仪性能所用方法分别得到两个溶解氧仪对原水的响应时间,计算两者之间存在的响应滞后,并校正。通过测量不同流量下处于内源呼吸状态时系统中DO值的变化,可看出流量改变对T2中的DO影响基本没有影响,而T3中的DO随流量的降低呈下降趋势,且下降速度越来越大,为了减少流量对系统中DO变化的干扰,本研究测量呼吸速率均恒定的系统总流量,通过计算系统总流量范围应在100-200 ml/min左右。讨论在线监测平台测量活性污泥呼吸速率的方法,分别测量同一实验条件下活性污泥的实际呼吸速率、内源呼吸速率和最大呼吸速率,分析各类呼吸速率曲线的变化趋势发现实际呼吸速率的测量曲线特征与Monod方程中描述的微生物增殖速度与底物浓度的关系十分吻合;不加入基质和有毒物质时内源呼吸速率的测量曲线走势保持在稳定值;测量最大呼吸速率时原水中基质浓度与污泥浓度的比值(L)大于0.05。探讨呼吸速率表征活性污泥的硝化活性的方法,以ATU作为抑制剂,用抑制前后呼吸速率差值来表示硝化活性,另外测量同等条件下活性污泥中NO3--N浓度随时间变化的关系,对不同时间的NO3--N浓度做直线拟合,得出NO3--N的生成速率,将实验条件下生成NO3--N的耗氧量与理论耗氧量相比较,验证本监测平台测得的硝化活性的准确性。在原有ASM3的基础上建立污泥硝化模型,对ASM3模型涉及的组份和反应过程进行细化和删减,重点关注硝化过程,将硝化反应中氨氮氧化和亚硝氮氧化分开讨论,同时去除缺氧反应过程。最后在建立的污泥硝化模型基础上,结合Monod方程描述微生物增长和基质降解的表达式,以及氨氮的降解速率与进出水中氨氮浓度和水力停留时间之间的关系,推导出亚硝化菌和硝化菌的饱和常数和产率系数的计算公式,计算得到饱和常数和产率系数,基于测得的在线呼吸速率和动力学参数估测系统中氮化物浓度,验证监测平台在估测氮化物浓度方面的应用。