Математическое моделирование процессов нитрификации и окисления органических веществ в проточной биосистеме

Целью данной работы является разработка математической модели биохимических процессов в проточных биосистемах для решения задач прогнозирования и управления. К проточным биосистемам, в частности, относятся аэротенки, в которых происходит очистка сточных вод с помощью активного ила. На основе предлагаемой модели предполагается разработка методов стабилизации процесса биоочистки. На основе компартментального подхода предложена математическая модель взаимосвязанных процессов нитрификации и окисления органических веществ. Динамика двух агрегированных видов субстратов и соответствующих видов микроорганизмов описывается системой нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений. В правые части уравнений введены пороговые функции, позволяющие учесть преимущественное протекание процессов нитрификации или окисления в соответствующих зонах аэротенка. При этом аэротенк идеального перемешивания разбивается на компартменты, каждому из которых соответствует свой вектор текущих и начальных состояний. Вследствие недостатка экспериментальных данных, что характерно для изучаемых процессов, параметрическая идентификация математических моделей промышленных проточных биосистем является трудноразрешимой проблемой. Для ее частичного решения в статье используется метод сканирования и указывается путь дальнейшего уточнения полученных значений параметров.