第十一污水生物處理的基本概念和生化反應(yīng)動力學基礎(chǔ)

1、第十一章第十一章 污水生物處理的基污水生物處理的基本概念和生化反應(yīng)動力學基礎(chǔ)本概念和生化反應(yīng)動力學基礎(chǔ)水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-282v11.1 11.1 污水生物處理基本原理污水生物處理基本原理污水生物處理方法；脫氮除磷基礎(chǔ)理論污水生物處理方法；脫氮除磷基礎(chǔ)理論v11.2 11.2 微生物的生長規(guī)律及生長環(huán)境微生物的生長規(guī)律及生長環(huán)境v11.3 11.3 生化反應(yīng)的反應(yīng)速度和反應(yīng)級數(shù)生化反應(yīng)的反應(yīng)速度和反應(yīng)級數(shù)反應(yīng)速度；反應(yīng)級數(shù)反應(yīng)速度；反應(yīng)級數(shù)v11.4 11.4 微生物生長動力學微生物生長動力學莫諾特方程式；勞莫諾特方程式；勞-

2、-麥方程式；微生物麥方程式；微生物增長與底物降解的基本關(guān)系式增長與底物降解的基本關(guān)系式 水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學本章內(nèi)容本章內(nèi)容2021-11-283水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件11.1 11.1 污水生物處理基本原理污水生物處理基本原理微生物對溶解氧需求微生物對溶解氧需求不同不同缺氧生物處理缺氧生物處理厭氧生物處理厭氧生物處理好氧生物處理好氧生物處理微生物生長方式微生物生長方式不同不同附著生長法附著生長法懸浮生長法懸浮生長法天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學11.1 11.1 污水生物處理基本原理污水生物處理基本原理水污染控制工程課程課件水污

3、染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學1.微生物的微生物的呼吸呼吸 微生物的呼吸是獲取能量的生理功能。呼吸作用的本質(zhì)是氧化還原的統(tǒng)一過程。發(fā)酵發(fā)酵好氧呼吸好氧呼吸無氧呼吸無氧呼吸呼吸呼吸2021-11-2851.微生物的微生物的呼吸呼吸水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件發(fā)酵：微生物將有機物氧化釋放的電子直接交給底物本身未完全氧化的某種中間產(chǎn)物，同時釋放能量，產(chǎn)生代謝物。有機物有機物氧化的基質(zhì)氧化的基質(zhì)中間有機物中間有機物氧化氧化代謝有機物代謝有機物最終受氫體最終受氫體污水和污泥的厭氧生物處理污水和污泥的厭氧生物處理天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-286好氧呼吸：當存在外在

4、的電子受體氧O2，底物可全部氧化成CO2和H2O，產(chǎn)生ATP。水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學1.微生物的微生物的呼吸呼吸底底物物NAD(P)+FAD或或FMN電子傳遞體系電子傳遞體系釋放的電子釋放的電子eO2H2OATP2021-11-287自養(yǎng)型自養(yǎng)型化能自養(yǎng)化能自養(yǎng)光能自養(yǎng)光能自養(yǎng)異養(yǎng)型異養(yǎng)型化能異養(yǎng)化能異養(yǎng)光能異養(yǎng)光能異養(yǎng)按照被氧化底物的不同分為自養(yǎng)和異養(yǎng)型按照被氧化底物的不同分為自養(yǎng)和異養(yǎng)型污水好氧生物處理系統(tǒng)污水好氧生物處理系統(tǒng)水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件1.微生物的微生物的呼吸呼吸天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-288

5、厭氧呼吸在無O2的情況下進行的生物氧化，以有機物為底物，經(jīng)呼吸鏈傳遞氫，最終由氧氣以外的無機化合物，如NO3-、NO2-、SO42-、CO32-、CO2受氫。水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學1.微生物的微生物的呼吸呼吸有有機機底底物物H2A輔酶輔酶輔酶輔酶H2受氫體受氫體NO3-、NO2-、SO42-、CO32-、CO2受氫體受氫體H2脫氫酶脫氫酶氧化酶氧化酶污水脫氮、厭氧產(chǎn)甲烷過程污水脫氮、厭氧產(chǎn)甲烷過程2021-11-289 在有氧的條件下，好氧微生物降解有機物。如在有氧的條件下，好氧微生物降解有機物。如活性污泥法和生物膜法活性污泥法和生物膜法，微生物利

6、用廢水中的有機，微生物利用廢水中的有機物為營養(yǎng)源進行好氧代謝。有機物經(jīng)過一系列的生物為營養(yǎng)源進行好氧代謝。有機物經(jīng)過一系列的生化反應(yīng)，逐級釋放能量，最終以低能位的無機物質(zhì)化反應(yīng)，逐級釋放能量，最終以低能位的無機物質(zhì)穩(wěn)定下來，達到無害化的要求。穩(wěn)定下來，達到無害化的要求。2. 廢水的廢水的好氧處理好氧處理水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-28102. 廢水的廢水的好氧處理好氧處理好氧生物處理中，有機物被微生物攝取后，通過好氧生物處理中，有機物被微生物攝取后，通過代謝，約有代謝，約有三分之一分解、穩(wěn)定三分之一分解、穩(wěn)定、并提供其生理活、并提供其生理

7、活動所需的能量；動所需的能量；三分之二被轉(zhuǎn)化，合成三分之二被轉(zhuǎn)化，合成為新的原生為新的原生質(zhì)，微生物進行自身的細胞生長。質(zhì)，微生物進行自身的細胞生長。合成合成 有機物氧微生物有機物氧微生物（C, O, H, N, S, P）2/3新的細胞質(zhì)新的細胞質(zhì)+ 能量能量熱熱分解分解 CO2, H2O, NH3, SO42-, PO43-1/3水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學內(nèi)源代謝內(nèi)源代謝80%，CO2、H2O、NH320%，細胞殘留物，細胞殘留物2021-11-2811 厭氧生物處理是在無氧的條件下，利用兼性和厭氧生物處理是在無氧的條件下，利用兼性和厭氧微生物分解

8、有機物的一種生物處理法。在厭氧厭氧微生物分解有機物的一種生物處理法。在厭氧生物處理中，有機物被降解為簡單的化合物，同時生物處理中，有機物被降解為簡單的化合物，同時釋放能量。釋放能量。3. 廢水的廢水的厭氧生物處理厭氧生物處理水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-2812在這個過程中，有機物的轉(zhuǎn)化分為三部分，一部在這個過程中，有機物的轉(zhuǎn)化分為三部分，一部分轉(zhuǎn)化為甲烷，還有一部分轉(zhuǎn)化為分轉(zhuǎn)化為甲烷，還有一部分轉(zhuǎn)化為CO2, H2O, NH3, H2S等無機物，并為細胞合成提供能量，少量的有機等無機物，并為細胞合成提供能量，少量的有機物被轉(zhuǎn)化、合成為新的

9、原生質(zhì)的組成部分。物被轉(zhuǎn)化、合成為新的原生質(zhì)的組成部分。 有機物微生物有機物微生物（C, O, H, N, S, P）合成合成分解分解新的細胞質(zhì)新的細胞質(zhì)有機酸，醇有機酸，醇H2S , C O2, NH3, + 能量能量合成合成分解分解新的細胞質(zhì)新的細胞質(zhì)CH4, CO2, NH3, H2S+ 能量能量水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-28134. 4. 脫氮除磷原理脫氮除磷原理有機物有機物氨化氨化好氧硝化好氧硝化厭氧反硝化厭氧反硝化NH3-NNO2- , NO3-N2脫氮脫氮水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學

10、2021-11-2814水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學除磷除磷聚聚P聚聚P聚聚P聚聚P大部分大部分（P）去除去除厭氧放磷厭氧放磷好氧吸磷好氧吸磷2021-11-281511.2 11.2 微生物的生長規(guī)律及生長環(huán)境微生物的生長規(guī)律及生長環(huán)境 微生物的生長規(guī)律一般是以生長曲線來反微生物的生長規(guī)律一般是以生長曲線來反映的，污水處理中混合生長的活性污泥也有類映的，污水處理中混合生長的活性污泥也有類似的生長曲線。似的生長曲線。 細菌生長的階段可分為細菌生長的階段可分為停滯期，對數(shù)期，停滯期，對數(shù)期，靜止期，衰亡期靜止期，衰亡期。水污染控制工程課程課件水污染控制工程

11、課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學1. 微生物的微生物的生長規(guī)律生長規(guī)律0生生長長速速率率時間時間t t2021-11-2816生生長長速速率率細細菌菌數(shù)數(shù)目目的的對對數(shù)數(shù)值值0時間時間t t時間時間t ta.停滯期停滯期 有的細菌產(chǎn)生適應(yīng)的酶，細胞物質(zhì)增加，有的細菌不適有的細菌產(chǎn)生適應(yīng)的酶，細胞物質(zhì)增加，有的細菌不適應(yīng)新環(huán)境而死亡，細菌數(shù)有所減少。適應(yīng)的細菌生長到某個應(yīng)新環(huán)境而死亡，細菌數(shù)有所減少。適應(yīng)的細菌生長到某個程度便開始分裂，進入停滯期的第二階段，加速期。細菌的程度便開始分裂，進入停滯期的第二階段，加速期。細菌的生長繁殖速度逐漸加快，細菌總數(shù)有所增加。生長繁殖速度逐漸加快，細菌總數(shù)有所

12、增加。水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-2817b.對數(shù)生長期對數(shù)生長期 生長速率常數(shù)最大，細胞分裂的代時生長速率常數(shù)最大，細胞分裂的代時G最短；細菌最短；細菌總數(shù)的增加率和活菌數(shù)的增加率一致；對外界不良環(huán)境總數(shù)的增加率和活菌數(shù)的增加率一致；對外界不良環(huán)境因素的抵抗力強；代謝活力強，群體中的細胞化學成份因素的抵抗力強；代謝活力強，群體中的細胞化學成份及形態(tài)和生理特性都很一致。及形態(tài)和生理特性都很一致。 生生長長速速率率細細菌菌數(shù)數(shù)目目的的對對數(shù)數(shù)值值0時間時間t t時間時間t t2021-11-2818c.靜止期靜止期 生長速率常數(shù)生長速率常數(shù)

13、R等于零，生長的與死亡的數(shù)量相等。等于零，生長的與死亡的數(shù)量相等。細菌總數(shù)達到最大值，并恒定一段時間。這一時期，細細菌總數(shù)達到最大值，并恒定一段時間。這一時期，細胞開始貯存糖原，異染粒，脂肪等貯藏物，多數(shù)芽孢桿胞開始貯存糖原，異染粒，脂肪等貯藏物，多數(shù)芽孢桿菌開始形成芽孢。菌開始形成芽孢。 生生長長速速率率細細菌菌數(shù)數(shù)目目的的對對數(shù)數(shù)值值0時間時間t t時間時間t t水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-2819 d.衰亡期衰亡期 個體死亡的速度超過新生的速度，細菌利用貯存?zhèn)€體死亡的速度超過新生的速度，細菌利用貯存物質(zhì)進行內(nèi)源呼吸，一部分細胞物質(zhì)被

14、氧化分解；細物質(zhì)進行內(nèi)源呼吸，一部分細胞物質(zhì)被氧化分解；細胞形態(tài)多樣，會發(fā)生不規(guī)則的退化形態(tài)或畸形；有的胞形態(tài)多樣，會發(fā)生不規(guī)則的退化形態(tài)或畸形；有的微生物在這時產(chǎn)生抗生素等次代謝產(chǎn)物。微生物在這時產(chǎn)生抗生素等次代謝產(chǎn)物。 生生長長速速率率細細菌菌數(shù)數(shù)目目的的對對數(shù)數(shù)值值0時間時間t t時間時間t t水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-28202.微生物的生長環(huán)境（污水生物處理的影響因素）微生物的生長環(huán)境（污水生物處理的影響因素）v營養(yǎng)營養(yǎng)v溫度溫度vpHpHv溶解氧溶解氧v毒物毒物水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)

15、大學2021-11-2821水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學 微生物的營養(yǎng)物質(zhì)有六種營養(yǎng)要素，微生物的營養(yǎng)物質(zhì)有六種營養(yǎng)要素，水、水、碳源、氮源、能源、無機鹽，生長因子碳源、氮源、能源、無機鹽，生長因子。 生活污水處理系統(tǒng)中的微生物，營養(yǎng)物需生活污水處理系統(tǒng)中的微生物，營養(yǎng)物需要一定的比例，一般為要一定的比例，一般為BOD5:N:P=100:5:1。1） 營養(yǎng)營養(yǎng)2021-11-2822 溫度是影響微生物生長的重要因素。在適宜的溫溫度是影響微生物生長的重要因素。在適宜的溫度內(nèi)微生物能大量繁殖生長。度內(nèi)微生物能大量繁殖生長。水污染控制工程課程課件水污染控制工程

16、課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學v水溫上升還有利于混合、攪拌、沉降等物理過程，水溫上升還有利于混合、攪拌、沉降等物理過程，但不利于氧的轉(zhuǎn)移。但不利于氧的轉(zhuǎn)移。v污水生物處理的水溫在污水生物處理的水溫在2037時效果最好。時效果最好。 2） 溫度溫度 2021-11-28233） pH 大多數(shù)細菌，藻類和原生動物最適大多數(shù)細菌，藻類和原生動物最適pH為為6.57.5，它們的它們的pH適應(yīng)范圍在適應(yīng)范圍在410。pH10嗜嗜酸酸性性微微生生物物嗜嗜堿堿性性微微生生物物霉霉菌菌酵酵母母菌菌細細菌菌放放線線菌菌水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-2824

17、v對于好氧生物處理，對于好氧生物處理，pHpH值一般以值一般以6.58.5為宜。為宜。vpHpH值低于值低于6.56.5，真菌即開始與細菌競爭，真菌即開始與細菌競爭; ;v降低到降低到4.54.5時，真菌將占優(yōu)勢，嚴重影響沉降分離時，真菌將占優(yōu)勢，嚴重影響沉降分離; ;vpHpH值超過值超過9.09.0時，代謝速度受到阻礙。時，代謝速度受到阻礙。 vpHpH值是指混合液而言值是指混合液而言, ,對于酸性廢水及堿性廢水，對于酸性廢水及堿性廢水，生化反應(yīng)具有緩沖作用。生化反應(yīng)具有緩沖作用。水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-2825 根據(jù)微生物與分子

18、氧的關(guān)系，將微生物分為好根據(jù)微生物與分子氧的關(guān)系，將微生物分為好氧和兼性厭氧和厭氧微生物。氧和兼性厭氧和厭氧微生物。v好氧微生物里分專性好氧在氧分壓好氧微生物里分專性好氧在氧分壓0.20.2101KPa101KPa下下生長良好的微生物。生長良好的微生物。v微量好氧微生物，微量好氧微生物，0.0030.0030.20.2101KPa101KPa下生長繁殖下生長繁殖良好的微生物。良好的微生物。v厭氧微生物包括專性厭氧在厭氧微生物包括專性厭氧在0.0050.005101KPa101KPa生長和生長和耐氧厭氧微生物。耐氧厭氧微生物。v兼性厭氧即可在有氧條件下又可在無氧條件下生長兼性厭氧即可在有氧條件下

19、又可在無氧條件下生長繁殖。繁殖。4）溶解氧）溶解氧水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-2826v活性污泥絮凝體的大小不同，所需要的最小溶解氧活性污泥絮凝體的大小不同，所需要的最小溶解氧濃度也就不一樣。絮凝體越小，與污水的接觸面積濃度也就不一樣。絮凝體越小，與污水的接觸面積越大，也越利于對氧的攝取，所需要的溶解氧濃度越大，也越利于對氧的攝取，所需要的溶解氧濃度就小。反之絮凝體大，則所需的溶解氧濃度就大。就小。反之絮凝體大，則所需的溶解氧濃度就大。 v好氧生物處理濃度以好氧生物處理濃度以23mg/L左右為宜。左右為宜。v反硝化反應(yīng)溶解氧反硝化反應(yīng)溶解

20、氧0.5mg/Lv厭氧放磷溶解氧低于厭氧放磷溶解氧低于0.3mg/L水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-28275） 不利因素，毒物不利因素，毒物 v廢水處理中，存在對微生物有毒害作用的化學物質(zhì)，廢水處理中，存在對微生物有毒害作用的化學物質(zhì)，這類物質(zhì)如重金屬、這類物質(zhì)如重金屬、H2S、鉻酸鹽、砷酸鹽、氰、鉻酸鹽、砷酸鹽、氰、氨苯、硝酸根、苯、酚、甲醛、丙酮等。氨苯、硝酸根、苯、酚、甲醛、丙酮等。 v這些物質(zhì)對細菌的毒害作用，或是破壞細菌細胞某這些物質(zhì)對細菌的毒害作用，或是破壞細菌細胞某些必要的生理結(jié)構(gòu)，或是抑制細菌的代謝進程。些必要的生理結(jié)構(gòu)，或

21、是抑制細菌的代謝進程。 水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-282811.3 11.3 生化反應(yīng)的反應(yīng)速度和反應(yīng)級數(shù)生化反應(yīng)的反應(yīng)速度和反應(yīng)級數(shù)11.3.1 11.3.1 反應(yīng)速度反應(yīng)速度底物底物S細胞細胞X最終產(chǎn)物最終產(chǎn)物P合成合成分解分解 生化反應(yīng)中，反應(yīng)速度是指單位時間底物的生化反應(yīng)中，反應(yīng)速度是指單位時間底物的減少、最終產(chǎn)物的增加量或細胞的增加量。減少、最終產(chǎn)物的增加量或細胞的增加量。廢水生物處理中生化反應(yīng)的速度如何表達？廢水生物處理中生化反應(yīng)的速度如何表達？以單位時間里以單位時間里底物的減少底物的減少或或細胞的增加細胞的增加來表示。來表

22、示。水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-2829SY X + Z Pd Xd S= Y ()d td td S1d X=()d tYd t 反應(yīng)了底物減少速率和細胞增長速率之間的反應(yīng)了底物減少速率和細胞增長速率之間的關(guān)系，它是污水生物處理中的研究生化反應(yīng)的一關(guān)系，它是污水生物處理中的研究生化反應(yīng)的一個重要的規(guī)律。個重要的規(guī)律。反應(yīng)系數(shù)，又稱產(chǎn)率系數(shù)，反應(yīng)系數(shù)，又稱產(chǎn)率系數(shù)，mg(生物量生物量)/mg(降解的底物降解的底物)dXY=dS水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-283011.3.2 11.3

23、.2 反應(yīng)級數(shù)反應(yīng)級數(shù)反應(yīng)級數(shù)的概念：反應(yīng)級數(shù)的概念：v一級反應(yīng)，反應(yīng)速度與一種反應(yīng)物一級反應(yīng)，反應(yīng)速度與一種反應(yīng)物A的濃度的濃度A成成正比；正比；v二級反應(yīng)，反應(yīng)速度與兩種反應(yīng)物的濃度二級反應(yīng)，反應(yīng)速度與兩種反應(yīng)物的濃度AB成正比，或與一種反應(yīng)物的濃度的平方成正比，或與一種反應(yīng)物的濃度的平方A2成正成正比；比；v三級反應(yīng)，反應(yīng)速度與三級反應(yīng)，反應(yīng)速度與AB2成正比，也可稱為成正比，也可稱為反應(yīng)物反應(yīng)物A的一級反應(yīng)和反應(yīng)物的一級反應(yīng)和反應(yīng)物B的二級反應(yīng)。的二級反應(yīng)。水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-2831對反應(yīng)物對反應(yīng)物A而言，零級反應(yīng)：而言

24、，零級反應(yīng)： 0V,AAAdkkktdt一級反應(yīng)：一級反應(yīng)： 0V,lglg2.3AAAAAdkkktdt二級反應(yīng)：二級反應(yīng)： 22011V,AAAAAdkkktdt 反應(yīng)過程中，反應(yīng)物反應(yīng)過程中，反應(yīng)物A A的量增加時，的量增加時，k k為正值。為正值。反之，反之，k k為負值。為負值。 在廢水處理中，有機污染物的濃度逐漸減少，在廢水處理中，有機污染物的濃度逐漸減少，反應(yīng)常數(shù)為負值。反應(yīng)常數(shù)為負值。水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-2832生化反應(yīng)中，底物的降解速度和反應(yīng)器中底物生化反應(yīng)中，底物的降解速度和反應(yīng)器中底物的濃度有關(guān)，生化反應(yīng)的方

25、程式為：的濃度有關(guān)，生化反應(yīng)的方程式為： SYX+ZPVVnndSdSSkSdtdt或 式中，式中，k為反應(yīng)速度常數(shù)，隨溫度而異，為反應(yīng)速度常數(shù)，隨溫度而異，n為為反應(yīng)級數(shù)。反應(yīng)級數(shù)。上式取對數(shù)改寫為上式取對數(shù)改寫為 knVlglgSlg水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學以以S表示，則生化反應(yīng)的速度為表示，則生化反應(yīng)的速度為：s底物的濃度底物的濃度2021-11-2833kSnVlglglg2級級1級級0級級lgS0lgV 與與lgS的關(guān)系的關(guān)系lgV水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-283411.4 11.4

26、 生物處理的反應(yīng)動力學生物處理的反應(yīng)動力學 對生化反應(yīng)動力學更深層的研究，是對反應(yīng)機對生化反應(yīng)動力學更深層的研究，是對反應(yīng)機理進行研究、理進行研究、探討活性污泥對有機底物的代謝、降探討活性污泥對有機底物的代謝、降解過程解過程，揭示這一反應(yīng)過程的本質(zhì)，使人們能夠更，揭示這一反應(yīng)過程的本質(zhì)，使人們能夠更自覺的對反應(yīng)速度加以控制和調(diào)節(jié)。自覺的對反應(yīng)速度加以控制和調(diào)節(jié)。研究生物處理反應(yīng)動力學的目的是什么？研究生物處理反應(yīng)動力學的目的是什么？水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-2835v有機底物的降解速度與有機底物濃度、活性污泥有機底物的降解速度與有機底物

27、濃度、活性污泥微生物量等因素的關(guān)系。微生物量等因素的關(guān)系。v活性污泥微生物增殖速度（增長速度）與有機底活性污泥微生物增殖速度（增長速度）與有機底物濃度、微生物量等因素的關(guān)系。物濃度、微生物量等因素的關(guān)系。 對活性污泥處理系統(tǒng)反應(yīng)動力學的研究的重對活性污泥處理系統(tǒng)反應(yīng)動力學的研究的重點在于確定點在于確定活性污泥的反應(yīng)速度和各項主要環(huán)活性污泥的反應(yīng)速度和各項主要環(huán)境因素的關(guān)系境因素的關(guān)系，主要內(nèi)容為：，主要內(nèi)容為：水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-283611.4.1 11.4.1 莫諾特（莫諾特（MonodMonod）方程式）方程式微生物群體增長

28、速率微生物群體增長速率莫諾特莫諾特19421942年用純種的微生物在單一的底年用純種的微生物在單一的底物的培養(yǎng)基中進行了微生物的增殖速率和底物物的培養(yǎng)基中進行了微生物的增殖速率和底物濃度之間的關(guān)系的實驗。莫諾特認為，可以通濃度之間的關(guān)系的實驗。莫諾特認為，可以通過經(jīng)典的米門方程式來描述底物濃度與微生物過經(jīng)典的米門方程式來描述底物濃度與微生物比增殖速度之間的關(guān)系比增殖速度之間的關(guān)系, ,也可以描述曝氣池中也可以描述曝氣池中活性污泥的增長速度?；钚晕勰嗟脑鲩L速度。 水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-2837水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課

29、件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學maxSSKS微生物比增長速度微生物比增長速度，即單位生物量的增長，即單位生物量的增長，d-1；S限制微生物增長的底物的濃度，限制微生物增長的底物的濃度，mg/LX微生物濃度，微生物濃度，mg/L max底物濃度很大，不再影響微生物的增長速度底物濃度很大，不再影響微生物的增長速度時時的最大值的最大值，d-1；KS飽和常數(shù)，飽和常數(shù)，mg/L 。當。當1/2max時的底物濃度。時的底物濃度。 d/X dtX莫諾特（莫諾特（MonodMonod）方程式）方程式2021-11-2838dX 1dt XYdS 1dt XrY,Yrr水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件

30、天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學微生物增長與底物降解存在一定的關(guān)系微生物增長與底物降解存在一定的關(guān)系XYSd /S dtrX比底物利用速率比底物利用速率11.4.2 11.4.2 勞勞- -麥方程式麥方程式底物的利用速率底物的利用速率2021-11-2839底物的比降解速度也可用米門方程的形式表示底物的比降解速度也可用米門方程的形式表示： YrmaxmaxSSrrKsSKsS=Yrmax為比底物降解速度的最大值為比底物降解速度的最大值KS為為r1/2rmax時底物的濃度，時底物的濃度，又稱半速度常數(shù)又稱半速度常數(shù)。 對于實際的污水處理領(lǐng)域來說，對于實際的污水處理領(lǐng)域來說，r比微生物的比增長速度更實際，

31、應(yīng)用性更強，是比微生物的比增長速度更實際，應(yīng)用性更強，是要討論的對象。要討論的對象。水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學maxSSKS勞勞- -麥方程式麥方程式2021-11-284011.4.3 11.4.3 微生物增長與底物降解的基本關(guān)系式微生物增長與底物降解的基本關(guān)系式廢水處理系統(tǒng)中，存在微生物增長和底物降廢水處理系統(tǒng)中，存在微生物增長和底物降解之間存在一定量的關(guān)系。解之間存在一定量的關(guān)系。水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學底物的利用速率底物的利用速率SeSSS 用于合成細用于合成細胞的底物胞的底物用于提供能用于提供能量的

32、底物量的底物2021-11-2841usedSdSdSdtdtdt水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學總底物利用速率總底物利用速率用于合成細胞的用于合成細胞的底物利用速率底物利用速率用于提供能量的用于提供能量的底物利用速率底物利用速率底物的利用速率底物的利用速率2021-11-2842gSedXdXdX=-dtdtdt微生物的凈增長速率微生物的凈增長速率微生物凈增長速率微生物凈增長速率微生物合成速率微生物合成速率內(nèi)源呼吸微生物自內(nèi)源呼吸微生物自身氧化速率身氧化速率（內(nèi)源代謝速率）（內(nèi)源代謝速率）水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學2021-11-2843gSedXdXdX=-dtdtdt水污染控制工程課程課件水污染控制工程課程課件天津工業(yè)大學天津工業(yè)大學SUdXdS)Y)dtdt（ （微生物的合成速率微生物的合成速率Y Y產(chǎn)率系數(shù)：被利用單位底物轉(zhuǎn)換成微生物體量的產(chǎn)率系數(shù)：被利用單位底物轉(zhuǎn)換成微生物體量的系數(shù)。系數(shù)。mgmg微生物量微生物量/mg/mg被微生物利用的有機底物被微生物利用的有機底物2021-11-2844gSedXdXdX=-dtdtdt