ADM1da — Modell-Übersicht
Das mechanistische Prozessmodell hinter diesem Repo ist ADM1da (Schlattmann
2011), eine landwirtschaftliche Biogas-Erweiterung des klassischen
Anaerobic Digestion Model No. 1 (Batstone et al. 2002), implementiert in
PyADM1ODE.
Zustandsvektor — 41 Komponenten
Indizes wie in pyadm1/core/adm1.py:
Gelöst (0–11)
| Idx |
Symbol |
Bedeutung |
Einheit |
| 0 |
S_su |
Monosaccharide |
kg COD/m³ |
| 1 |
S_aa |
Aminosäuren |
kg COD/m³ |
| 2 |
S_fa |
Langkettige Fettsäuren |
kg COD/m³ |
| 3 |
S_va |
Valerat (gesamt) |
kg COD/m³ |
| 4 |
S_bu |
Butyrat (gesamt) |
kg COD/m³ |
| 5 |
S_pro |
Propionat (gesamt) |
kg COD/m³ |
| 6 |
S_ac |
Acetat (gesamt) |
kg COD/m³ |
| 7 |
S_h2 |
Gelöster Wasserstoff |
kg COD/m³ |
| 8 |
S_ch4 |
Gelöstes Methan |
kg COD/m³ |
| 9 |
S_co2 |
Anorganischer Kohlenstoff (S_IC) |
kmol C/m³ |
| 10 |
S_nh4 |
Anorganischer Stickstoff (S_IN) |
kmol N/m³ |
| 11 |
S_I |
Löslicher Inert |
kg COD/m³ |
Partikuläre Sub-Fraktionen (12–21)
| Idx |
Symbol |
Bedeutung |
| 12 |
X_PS_ch |
Langsam disintegrierende Kohlenhydrate |
| 13 |
X_PS_pr |
Langsam disintegrierende Proteine |
| 14 |
X_PS_li |
Langsam disintegrierende Lipide |
| 15 |
X_PF_ch |
Schnell disintegrierende Kohlenhydrate |
| 16 |
X_PF_pr |
Schnell disintegrierende Proteine |
| 17 |
X_PF_li |
Schnell disintegrierende Lipide |
| 18 |
X_S_ch |
Hydrolysierbare Kohlenhydrate |
| 19 |
X_S_pr |
Hydrolysierbare Proteine |
| 20 |
X_S_li |
Hydrolysierbare Lipide |
| 21 |
X_I |
Partikulärer Inert |
Biomasse (22–28)
| Idx |
Symbol |
Bedeutung |
| 22 |
X_su |
Zucker-Abbauer |
| 23 |
X_aa |
Aminosäure-Abbauer |
| 24 |
X_fa |
LCFA-Abbauer |
| 25 |
X_c4 |
Valerat/Butyrat-Abbauer |
| 26 |
X_pro |
Propionat-Abbauer |
| 27 |
X_ac |
Acetoclasten (Methanogene) |
| 28 |
X_h2 |
Hydrogenotrophe Methanogene |
Ladungsbilanz (29–36)
| Idx |
Symbol |
Bedeutung |
| 29 |
S_cation |
Kationen |
| 30 |
S_anion |
Anionen |
| 31 |
S_va_ion |
Valerat-Ion |
| 32 |
S_bu_ion |
Butyrat-Ion |
| 33 |
S_pro_ion |
Propionat-Ion |
| 34 |
S_ac_ion |
Acetat-Ion |
| 35 |
S_hco3_ion |
Bikarbonat |
| 36 |
S_nh3 |
Freier Ammoniak |
Gasphase (37–40)
| Idx |
Symbol |
Bedeutung |
| 37 |
p_gas_h2 |
H₂-Partialdruck (bar) |
| 38 |
p_gas_ch4 |
CH₄-Partialdruck (bar) |
| 39 |
p_gas_co2 |
CO₂-Partialdruck (bar) |
| 40 |
pTOTAL |
Gesamter Gasdruck (bar) |
Wichtigste Erweiterungen gegenüber Standard-ADM1
- Zwei-Pool-Disintegration — X_xc wird durch X_PS (slow, k=0.04 d⁻¹) und
X_PF (fast, k=0.4 d⁻¹) ersetzt, jeweils in ch/pr/li gesplittet.
- Explizite hydrolysierbare Pools X_S_ch/pr/li (Indices 18–20).
- Temperatur-korrigierte Kinetik via Arrhenius-θ pro Organismengruppe.
- Modifizierte Inhibition — quadratisch/kubisch pH-Inhibition,
freie-Säure-Inhibition (KIHPRO, KIHAC), Acetat-Kompetition.
- Verdoppelte Decay-Rate k_dec_ac = 0.04 d⁻¹ (klassisch 0.02).
Eingebaute abgeleitete Größen
Das ADM1-Objekt in pyadm1 stellt direkt nutzbare Observables bereit, die als
Extraktoren im ObservationModel verwendet werden können:
| Methode |
Zurückgegeben |
Q_GAS(), Q_CH4(), Q_CO2() |
Gas-Volumenströme |
P_GAS() |
Partialdrücke |
pH_l() |
Berechneter pH |
VFA(), TAC() |
Gewichtete VFA-Summe, Pufferkapazität |
FOSTAC(), AcvsPro() |
Frühwarn-Verhältnisse |
Quellen
- Schlattmann, M. (2011). Agrar-erweitertes ADM1.
- Batstone, D. J. et al. (2002). The IWA Anaerobic Digestion Model No 1.
Water Science and Technology 45(10):65–73.
- Weinrich, S. & Nelles, M. (2021). Systematic simplification of the ADM1.
Bioresource Technology 333:125124.