BISM / MODEL

深入 BISM 模型

从沿程水质到生物膜内部,再到管道空气,连接污染物转化与释放的全过程。

管道剖面概念图:污水沿程输送、管壁生物膜,以及 H₂S 与氧气的气液交换。
污水水质模型动态生物膜模型气体交换模型
WHY BISM

从臭味的来源,到风险的演变

理解下水道中不断变化的微生物过程,是制定可持续控制策略的起点。

为什么会产生 H₂S?

污水停留期间,氧气被消耗,管壁生物膜内部形成缺氧环境。SRB 利用有机物将硫酸盐还原为硫化物;硫化物在酸性条件下转化为 H₂S 并逸散至管道空气中。H₂S 产生恶臭,还可在混凝土表面被氧化成硫酸,引发腐蚀。

为什么需要动态模型?

生物膜会生长、脱落和恢复。杀菌剂投加或冲洗后,SRB 可能在几天到十几天内重新生长。BISM 关注这种“反弹时间”,帮助判断一次干预的有效期与后续控制需求。

BISM 的核心亮点

以动态生物膜为核心,耦合气相、水相与生物膜过程,将即时水质预测扩展到长期除臭策略评估。支持重力管与压力管,以及圆形与矩形管道的水质模拟。

MODEL CORE

三个子模型,一个耦合系统

从沿程水质到生物膜内部,再到管道空气,连接污染物转化与释放的全过程。

污水水质模型

计算沿管道输送过程中,硫化物、硫酸盐、氨氮及有机物等组分浓度的动态变化。

动态生物膜模型

将管壁生物膜划分为多个薄层,模拟不同深度 SRB、异养菌等的生长、竞争、附着和脱落。

气体交换模型

计算 H₂S 从水相向气相的逸散与氧气复氧过程,评估 H₂S 的释放风险。

FIG. 02BISM 的空间离散、气–水–生物膜传递及生化反应矩阵:22 个生化过程,7 个溶解态变量与 7 个颗粒态变量。点击图片查看高清版本
FIG. 02
BISM 的空间离散、气–水–生物膜传递及生化反应矩阵:22 个生化过程,7 个溶解态变量与 7 个颗粒态变量。

BISM 的空间离散、气–水–生物膜传递及生化反应矩阵:22 个生化过程,7 个溶解态变量与 7 个颗粒态变量。

CALIBRATION & VALIDATION

用实测数据检验动态预测

模型校准与验证采用独立阶段的观测数据,对比溶解硫化物随时间的变化。模拟与实测的对照,为大型压力管网中的硫化物预测及除臭策略评估提供依据。

相关文献 · Water Research, 2019 ↗
FIG. 05溶解硫化物的校准与验证:实线为模拟结果,空心圆为实测数据;图中区分 Stage 1 与 Stage 2。点击图片查看高清版本
FIG. 05
溶解硫化物的校准与验证:实线为模拟结果,空心圆为实测数据;图中区分 Stage 1 与 Stage 2。

溶解硫化物的校准与验证:实线为模拟结果,空心圆为实测数据;图中区分 Stage 1 与 Stage 2。