第三章-废水生物处理的基本概念及生化反应动力学基础.pptVIP

水污染控制工程 第3章 废水生物处理的基本概念 和生化反应动力学基础 目录 第一节 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理 第二节 微生物的生长规律和生长环境 第三节 反应速度和反应级数 第四节 米歇里斯-门坦（Michaelis-Menten） 方程式 第五节 莫诺特（Monod）方程式 第六节 废水生物处理工程的基本数学摸式 第一节 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理 一、微生物的呼吸类型 二、废水的好氧生物处理 三、废水的厌氧生物处理 一、微生物的呼吸类型 微生物的呼吸指微生物利用营养物质获取能量的生理功能。 微生物的呼吸按呼吸过程与氧的关系分为好氧呼吸和厌氧呼吸。 微生物的呼吸类型 二、废水的好氧处理 好氧生物处理指有分子氧存在的条件下，好氧微生物降解有机物为无机物，使其稳定、无害化的处理方法。 处理对象：以胶体或溶解态存在的有机物。 适用范围：中、低浓度有机废水，或BOD5小于500mg/l的有机废水。 特点：反应速度较快，所需反应时间较短，故处理构筑物容积小，处理过程散发臭气较少 图11-1 好氧生物处理过程中有机物转化示意图 好氧生物处理是利用微生物的新陈代谢功能，把1/3有机物分解为无机物，把2/3有机物合成为微生物自身，当活性污泥进入二沉池时，作为剩余污泥排放，达到了有机物的稳定化和无害化。 三、废水的厌氧生物处理 在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解的过程，称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。 厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。 适用范围：有机污泥和高浓度有机废水（一般BOD5≥2000mg/l） 特点：不需加氧，故运行费用低，剩余污泥少，可回收能量。缺点反应速度慢，反应时间长，处理构筑物容积大。 图3-2 厌氧生物处理过程中有机物转化示意图 第二节 微生物的生长规律和生长环境 一、微生物的生长规律 按微生物的生长速度，其生长可分为四个期： 停滞期、 对数期、 静止期、 衰老期。 停滞期：微生物的生长速度从零逐渐开始增加，细菌总数增加。出现于污泥培养驯化阶段，或水质发生变化、停产后又生产阶段。 对数期：微生物以最大速度增长，细菌总数快速增加。当废水中有机物浓度高，且培养条件适宜，可能处于对数期。处于对数期的微生物降解有机物速度快，但沉降性能差。 静止期：微生物生长速度开始下降，细菌总数达到平衡。当废水中有机物浓度降低，污泥浓度较高时，微生物可能处于静止期。此时污泥絮凝性好，二沉池出水水质最好。 衰老期：微生物生长速度变为负值，细菌总数下降。当有机物浓度低，营养物明显不足，则可能处于衰老期。此时污泥较松散，沉降性能好，出水中有细小泥花。 二、微生物的生长环境 1.微生物的营养：碳源、氮源、磷源是微生物生长所需的必要营养物质，其比例一般为BOD5：N：P=100：5：1(COD:N:P=800:5:1)。 2.温度：按温度可把微生物分为低温性（5-20℃）、中温性（20-45℃）、高温性（45-80 ℃）三类。好氧生物处理中，以中温性微生物为主，所以适宜温度为25-40 ℃。厌氧生物处理甲烷菌为中温菌，其它阶段为高温菌，所以厌氧生物处理如果产甲烷温度控制在33-38 ℃，如果不产甲烷，只是发酵产酸温度控制在52-57 ℃比较适宜。 3.PH值：活性污泥最适宜的PH值范围是6.5-8.5。 4.溶解氧：是影响生物处理效果的重要因素。好氧生物处理溶解氧一般以2-4mg/L为宜。厌氧生物处理不能有氧。 5.有毒物质：重金属等有毒物质能使微生物细胞结构遭到破坏以及生物酶变性，失去活性。 生化反应动力学内容及任务 任务： 1研究各种因素对反应速度的影响。 2研究反应机理。 内容： 1底物降解速率与底物浓度、微生物量等因素之间的关系。 2微生物的增长速率与底物浓度、微生物量等因素之间的关系。 第三节 反应速度和反应级数 一、反应速度 二、反应速率方程和反应级数 一、反应速度 在生化反应中，反应速度是指单位时间单位体积内底物的减少量、细胞质或产物的增加量。例生化反应：S→y·X+z ·P 反应速度： 如果反应过程V恒定，则反应速度： 三个组分的反应速度之间的关系： 二、反应速率方程和反应级数 等温恒容不可逆反应： aA+Bb+cC→dD+Ee+… 反应速率方程 反应级数： x+y+z=0 零级反应 x+y+z=1 一级反应 x+y+z=2 二级反应 x+y+z=3 三级反应