反應速度和反應級數

1、第四節(jié) 反應速度和反應級數 一 、 生化反應的反應速度 單位時間的底物減少量 單位時間的最終產物增加量 單位時間的微生物細胞增加量 S=yX+zP(式中：P-Product難以計量，所以一般用S-Substrate、X-Mass來表示反應速度)二、反應級數 若反應 pA+qBmC+nD的反應速度為： v=kApBq 這個反應稱為（p+q）級反應；（p+q）稱為反應的級數。 也可稱這個反應是A的p級反應，或B的q級反應。 零級反應p+q=0； 一級反應p+q=1； 二級反應p+q=2； 對于生化反應：對于生化反應： S=yX+zP 生化反應速度：生化反應速度： v=dS/dt=kSn 或：或：

2、lgv=nlgS+lgk n稱為生化反應的級數稱為生化反應的級數三、米三、米-門（門（Michaelis-Menten）方程式）方程式 （一） 生物酶的特點 1、催化效率高，是一般催化劑的106-1013倍； 2、高度專一性 3、對環(huán)境敏感，化學組成類似蛋白質 4、在常溫、常壓、中性環(huán)境下進行催化反應（二） 酶促反應 S+E=ESP+E SSubstrate，基質或底物； EEnzyme，酶； ES中間產物，酶與基質的復合物； PProduct，產物。 （三） 米氏方程式 v=vmaxS/Km+S v酶反應速度 vmax 最大酶反應速度 S底物濃度 Km 米氏常數，半速率常數（四） 米氏常數的

3、意義及測定 1、Km是酶的特征常數，不同酶的Km值不同； 2、一種酶如果能催化幾種底物，就有幾個特定的Km； 3、 Km值最小的底物，稱為該酶的最適底物； 4、由于vmax難以達到，所以Km值常用雙倒數圖解法測定。第五節(jié) 微生物生長動力學-莫諾特 （Monod）方程式（一）基本方程式Ks飽和常數，也稱之為半速度常數；S有機底物濃度。比增長速率,=(dx/dt)/x ; dx/dt-微生物群體增長速率。=Yqmax=YqmaxY-dx/ds,產率系數，g(生物量)/g(降解的底物)q-(ds/dt)/x,比底物降解速率 ds/dt-底物利用速率qq（二） 莫諾方程式的推論 1、在高濃度有機底物的

4、條件下， SKs，上式簡化為： q=qmax 二式說明，在高濃度有機底物的條件下，有機底物以最大的速度進行降解，而與有機底物的濃度無關，呈零級反應關系。dS/dt表示有機底物的降解速度。表示有機底物的降解速度。q 即圖上所表示的SS，區(qū)段。有機底物的濃度再行提高，降解速率也不會提高，因為在這一條件下，微生物處于對數增殖期，其酶系統的活性位置都為有機底物所飽和。 有機底物的降解速度與污泥濃度(生物量)有關，并呈一級反應關系 2、在低底物濃度的條件下，SKs，與Ks值相較，S值可忽略不計，這樣，上式可分別簡化為： qq 可見，有機底物降解遵循一級反應，有機底物的含量已成為有機底物降解的控制因素，因

5、為在這種條件下，混合液中有機底物濃度已經不高，微生物增殖處于減速增殖期或內源呼吸期，微生物酶系統多未被飽和，在圖中即為橫坐標S=0到S=S”這樣的一個區(qū)段。 這個區(qū)段的曲線在表現形式上為通過原點的直線，其斜率即為K2。 思考題:1.什么是活性污泥膨脹?污泥膨脹可分為幾種?2.污泥膨脹的危害有哪些?如何識別?3.絲狀菌污泥膨脹的原因有哪些?非絲狀菌污 泥膨脹的原因有哪些? 4.曝氣池活性污泥膨脹的原因有哪些?解決的 對策有哪些? 污泥膨脹是活性污泥法系統常見的一種異?，F象,是指由于某種因素的改變,活性污泥質量變輕、膨大、沉降性能惡化，SVI值不斷升高，不能在二沉池內進行正常的泥水分離，二沉池的污

6、泥面不斷上升，最終導致污泥流失，使曝氣池的MLSS濃度過度降低，從而破壞正常工藝運行的污泥，這種現象稱污泥膨脹。 污泥膨脹時，SVI值異常高，有時可達400以上。 污泥膨脹分為絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹。前者是活性污泥絮體中的絲狀菌度繁殖而導致的；后者是菌膠團細菌本身生理活動異常、粘性物質大量產生導致的。2.發(fā)生污泥膨脹后,二沉池出水的SS將會大幅度增加,直至超過國家標準,同時導致出水的COD和BOD也超標。如果不采取控制措施，污泥持續(xù)流失會使曝氣池內的微生物數量銳減，不能滿足分解有機污染物的正常需要，從而導致整個系統性能的下降，甚至崩潰。如果恢復，需要從培養(yǎng)、馴化活性污泥重新開始。污泥膨脹可以

7、通過檢測曝氣池混合液的SVI（超過100）、沉降速度（低于0.6米/小時)和生物相鏡檢(絲狀菌增大到+ +級)來判斷和預測，而通過觀察二沉池出水懸浮物和泥面的上升變化是最直觀的方法。3.活性污泥中,絲狀菌過度繁殖,會形成絲狀菌污泥膨脹。在正常環(huán)境中，菌膠團的生長速率大于絲狀菌,不會出現絲狀菌過度繁殖的現象,但如果活性污泥環(huán)境條件發(fā)生不利變化,絲狀菌因其表面積較大,抵抗環(huán)境變化的能力比菌膠團細菌強,絲狀菌的數量就有可能超過菌膠團細菌,從而導致絲狀菌. 引起活性污泥環(huán)境條件發(fā)生不利變化的因素主要有:(1)進水中有機物質太少,曝氣池內F/M太低,導致微生物食料不足;(2)進水中N和P等營養(yǎng)物質不足;

8、(3)PH值太低,不利于菌膠團生長;(4)曝氣池溶解內氧太低;(5)進水水質和水量波動太大,對微生物造成沖擊;(6)進入曝齊池的污水“腐化”而含有較多的硫化氫(大于12毫克/升),導致絲硫菌過量繁殖;(7)進入曝氣池的污水水溫偏高(超過攝氏30度)3. 非絲狀菌污泥膨脹是由于菌膠團本身生理活動異常,導致活性污泥沉降性能惡化的現象,可分為兩種:(1)非絲狀菌污泥膨脹是由于進水口含有大量的溶解性糖類有機物,使污泥負荷F/M太高,而進水中又缺乏足夠的N和P等營養(yǎng)物質或混合液內溶解氧含量太低.高F/M時,細菌會很快把大量有機物質吸入體內,而由于缺乏足夠的N和P或溶解氧,就不能在體內進行正常的分解代謝,此時細菌會向體外分泌出過量的多聚糖類物質.這些多聚糖類物質由于分子中含有很多的羥基而具有較強的親水性,使活性污泥的結合水高達400%以上,遠遠高于100%的左右的正常水平.結果使活性污泥呈粘性