(精)水污染控制工程 第六章 反应动力学方程.pptVIP

第六章 废水生物处理的基本概念 和生化反应动力学基础 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理 微生物的生物规律和生长环境 反应速度和反应级数 米歇里斯－门坦方程式 莫诺特方程式 废水生物处理工程的基本数学模式 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理 微生物的新陈代谢 新陈代谢：微生物不断从外界环境中摄取营养物质，通过生物酶催化的复杂生化反应，在体内不断进行物质转化和交换的过程。 分解代谢：分解复杂营养物质，降解高能化合物，获得能量； 合成代谢：通过一系列的生化反应，将营养物质转化为复杂的细胞成分，机体制造自身。 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理 微生物的呼吸类型 好氧呼吸 异养型微生物 自养型微生物 厌氧呼吸 发酵 无氧呼吸 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理 废水的好氧生物处理 好氧生物处理是在游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。 特点：氧源、反应速度快、臭气较少 好氧生物处理法：活性污泥法；生物膜法 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理 废水的厌氧生物处理 厌氧生物处理是在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。 特点：不要氧源、反应速度慢、产气（CH4） 厌氧生物处理方法：化粪池、厌氧生物滤池、厌氧接触法、UASB 微生物的生长规律与生长环境 微生物的生长规律 微生物的生长规律一般以生长曲线来反映。 停滞期 对数期 静止期 衰老期 微生物的生长规律与生长环境 微生物的生长环境 微生物的营养 温度 pH值 溶解氧 有毒物质 反应速度与反应级数 反应速度 在生化反应中，反应速度是指单位时间里底物的减少量、最终产物的增加量或细胞的增加量。 在废水生物处理中，是以单位时间里底物的减少或细胞的增加来表示生化反应速度。 反应速度与反应级数 反应级数 反应速率通常可以写成幂乘积的形式，各浓度的方次称为各浓度的分级数，反应的总级数为反应各浓度分级数的总和。 反应级数的大小表示浓度对反应速率影响的程度，级数越大，则速率受浓度的影响越激烈。 反应速度与反应级数 一级反应 反应速度与反应级数 二级反应 反应速度与反应级数 零级反应 米歇里斯－门坦方程式 一切生化反应都是在酶催化下进行的 酶促反应受多种因素的影响 底物浓度对酶反应速度的影响 底物足够，不受其它因素影响时，酶浓度与反应速度之间的关系？ 底物不够，底物浓度与反应速度之间的关系？ 米歇里斯－门坦方程式 底物浓度对酶反应速度的影响 一级反应 零级反应 中间产物学说 举例说明 米歇里斯－门坦方程式 1913年前后，米歇里斯和门坦提出了表示整个反应中，底物浓度与酶促反应速度之间的关系式，称为米歇里斯－门坦方程式，简称米氏方程式，即： 式中：v－酶促反应速度； vmax－最大酶反应速度； ρS－底物浓度； Km－米氏常数。 此式表明，当Km和vmax已知时，酶反应速度与酶底物浓度之间的定量关系 米歇里斯－门坦方程式 由上式得： 该式表明，当vmax/v=2或v=1/2vmax时，Km=ρS，即Km是v=1/2vmax时的底物浓度，故又称半速度常数。 米歇里斯－门坦方程式 废水生物处理工程中，米氏方程的应用 微生物的浓度代替了酶浓度 米氏常数的意义及测定 意义：特征常数；最适底物（天然底物）；1／ Km 测定：双倒数作图法 莫诺特方程式 微生物增长速度和微生物本身的浓度、底物之间的关系是废水生物处理的一个重要课题 莫诺特方程式 微生物比增长速度 莫诺特方程式 产率系数 Vx：微生物增长速度 Vs：底物降解速度 q：底物比降解速度 底物比降解速度 废水生物处理工程的基本数学模式 生化反应动力学的研究的发展 推倒废水生物处理工程数学模式的几点假定： （1）整个系统处于稳态 （2）反应器中物质完全混合均步 （3）氧的供应充分（好氧处理） 废水生物处理工程的基本数学模式 微生物增长与底物降解的基本关系式 1951年，霍克金莱等人提出的方程式： * * 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理 废水的好氧生物处理 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理 废水的厌氧生物处理