廢水的好氧生物處理原理概述

四、細(xì)菌的生長(zhǎng)生物量及其表征污泥沉降比(SV%)污泥沉降比又稱30min沉降比，即混合液在量筒內(nèi)靜置30min后形成沉淀污泥的容積占原混合容積的百分?jǐn)?shù)。第五章廢水的好氧生物處理原理生物量及其表征污泥體積指數(shù)（SVI）污泥體積指數(shù)是曝氣池出口處混合液經(jīng)30min靜止沉降后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容積，單位是ml/g。第五章廢水的好氧生物處理原理生物量及其表征SVI的值與活性污泥性質(zhì)的關(guān)系：SVI<100時(shí)，活性污泥沉淀性能良好；SVI=100~200時(shí)，沉淀性能一般；SVI>200時(shí)，沉淀性較差，污泥易膨脹。第五章廢水的好氧生物處理原理細(xì)菌的生長(zhǎng)微生物的測(cè)量方法一、測(cè)定微生物的數(shù)量1、全數(shù)測(cè)定法（直接計(jì)數(shù)法）2、活菌計(jì)數(shù)法（間接計(jì)數(shù)法）二、測(cè)定細(xì)胞物質(zhì)的質(zhì)量三、DNA含量的測(cè)定法四、ATP測(cè)定法第五章廢水的好氧生物處理原理細(xì)菌的生長(zhǎng)化學(xué)計(jì)量式用于估算生物量產(chǎn)率和需氧量：1、由化學(xué)計(jì)量式估算生物產(chǎn)率2、由化學(xué)計(jì)量式估算需氧量3、不同條件下生物量合成產(chǎn)率系數(shù)第五章廢水的好氧生物處理原理由化學(xué)計(jì)量式估算生物產(chǎn)率第五章廢水的好氧生物處理原理由化學(xué)計(jì)量式估算生物產(chǎn)率在工程實(shí)際中，COD與VSS分別用來表示有機(jī)底物和新細(xì)胞物質(zhì)。為了利用COD來表示生物產(chǎn)量，就必須確定葡萄糖的COD。第五章廢水的好氧生物處理原理由化學(xué)計(jì)量式估算生物產(chǎn)率基于以上計(jì)算，按照COD表示的理論生物量產(chǎn)率則為：第五章廢水的好氧生物處理原理細(xì)菌的生長(zhǎng)由化學(xué)計(jì)量式估算需氧量公式：第五章廢水的好氧生物處理原理由化學(xué)計(jì)量式估算需氧量細(xì)胞生物量通常由VSS的測(cè)定結(jié)果表示，生物量的氧當(dāng)量可以近似為1.42gCOD/gVSS。COD消耗量=細(xì)胞合成量（以COD計(jì)）+被氧化底物的量考慮到被氧化底物的等耗氧量，O2消耗量=COD消耗量-細(xì)胞合成量（以COD計(jì)）第五章廢水的好氧生物處理原理由化學(xué)計(jì)計(jì)量式估估算需氧氧量第五章廢水的好好氧生物物處理原原理由化學(xué)計(jì)計(jì)量式估估算需氧氧量因此消耗耗單位質(zhì)質(zhì)量COD的耗耗氧量為為：第五章廢水的好好氧生物物處理原原理不同條件件下生物物量合成成產(chǎn)率系系數(shù)生物合成成產(chǎn)率與與從電子子供體到到電子受受體間電電子傳遞遞產(chǎn)生的能能量有關(guān)關(guān)。生長(zhǎng)條件電子供體電子受體合成產(chǎn)量好氧有機(jī)物氧氣0.40gVSS/gCOD好氧氨氮氧氣0.12gVSS/gNH4+-N缺氧有機(jī)物硝酸氮0.30gVSS/gCOD厭氧有機(jī)物有機(jī)物0.06gVSS/gCOD厭氧乙酸二氧化碳0.05gVSS/gCOD第五章廢水的好好氧生物物處理原原理微生物生生長(zhǎng)動(dòng)力力學(xué)可溶性底底物的利利用速率率：生物處理理中可溶溶性底物物的利用用速率的的模型為為：rsu——可溶溶性底物物利用速速率，g/(m3?d)rmax——可溶溶性底物物的最大大比利用用速率，，g底物/（g微微生物?d）X————微生物物濃度，，g/m3S————限制微微生物生生長(zhǎng)的可可溶性底底物濃度度，g/m3ks——飽和和常數(shù)，，當(dāng)r=0.5rmax時(shí)的底物物濃度，，也稱為半半速度常常數(shù)，g/m3第五章廢水的好好氧生物物處理原原理微生物生生長(zhǎng)動(dòng)力力學(xué)同樣，微微生物生生長(zhǎng)也遵遵循飽和和型方程，即Monod方程程。μ——微生生物生長(zhǎng)長(zhǎng)速率，，g/(m3?d)μmax——微生生物最大大比生長(zhǎng)長(zhǎng)速率，，g新細(xì)胞胞/(g新細(xì)胞胞?d)第五章廢水的好好氧生物物處理原原理法國(guó)科學(xué)學(xué)家諾貝爾獎(jiǎng)獎(jiǎng)得主雅雅克··莫諾微生物生生長(zhǎng)動(dòng)力力學(xué)兩條重要要的曲線線：第五章廢水的好好氧生物物處理原原理微生物生生長(zhǎng)動(dòng)力力學(xué)微生物生生長(zhǎng)速率率μmax與底物的的最大利用用速率rmax之間的關(guān)關(guān)系：公式：μmax=YrmaxY——微微生物真真實(shí)產(chǎn)率率，g/g第五章廢水的好好氧生物物處理原原理微生物生生長(zhǎng)動(dòng)力力學(xué)可溶性底底物的生生物增長(zhǎng)長(zhǎng)速率：：rg——微生生物凈產(chǎn)產(chǎn)率，gVSS/(m3?d)Y———微生物物合成產(chǎn)產(chǎn)率系數(shù)數(shù)，gVSS/(g生生物消耗耗COD)kd——內(nèi)源源呼吸衰衰減系數(shù)數(shù)，gVSS/(gVSS?d)第五章廢水的好好氧生物物處理原原理微生物生生長(zhǎng)動(dòng)力力學(xué)將上式兩兩邊同時(shí)時(shí)除以污污泥濃度度X，則比增長(zhǎng)長(zhǎng)速率為為：μ——微生生物生長(zhǎng)長(zhǎng)速率，，gVSS/(gVSS?d)第五章廢水的好好氧生物物處理原原理微生物生生長(zhǎng)動(dòng)力力學(xué)總揮發(fā)性性懸浮固固體和活活性生物物量反應(yīng)應(yīng)器內(nèi)的揮揮發(fā)性懸懸浮固體體量（VSS））不僅包括了了活性物物生物量量，而且且還包括括了內(nèi)源呼呼吸產(chǎn)生生的細(xì)胞胞殘余物物、進(jìn)出出水中的不不可生物物降解的的VSS（記記作nbVSS），，活性物物生物量量所占的的比例取決于廢廢水特性性和操作作運(yùn)行條條件。第五章廢水的好好氧生物物處理原原理微生物生生長(zhǎng)動(dòng)力力學(xué)細(xì)胞殘余余物的生生成速率率與內(nèi)源源呼吸衰衰減系數(shù)有有關(guān)：rxd——細(xì)胞胞殘余物物生成速速率，gVSS/(m3?d)fd——生物物量中細(xì)細(xì)胞殘余余物所占占的比例例，通常為0.10~0.15gVSS/gVSS。。第五章廢水的好好氧生物物處理原原理微生物生生長(zhǎng)動(dòng)力力學(xué)針對(duì)曝氣氣池內(nèi)總總揮發(fā)性性固體的的生成速率：rx，vss——總VSS產(chǎn)產(chǎn)率，gVSS/(m3?d)Q———廢廢水流流量，m3/d。X0,i——進(jìn)水水中的nbVSS濃度度，g/m3V———曝曝氣池容容積，m3第五章廢水的好好氧生物物處理原原理微生物生生長(zhǎng)動(dòng)力力學(xué)由上式可可知，在在曝氣池池混合液液揮發(fā)性性懸浮固體MLVSS中，，活性生生物量所所占的比比例就是微微生物生生長(zhǎng)與總總MLVSS之之比，即即：FX,act——曝氣氣池MLVSS中活性性生物量量的比例，，g/g第五章廢水的好好氧生物物處理原原理微生物生生長(zhǎng)動(dòng)力力學(xué)攝氧速率率攝氧速率率與底物物利用速速率及微微生物的的增長(zhǎng)速速率相關(guān)關(guān)。r0——攝氧氧速率，，gO2/(m3·d)rg——微生生物比增增長(zhǎng)速率率，gVSS/(m3·d)1.42——微微生物細(xì)細(xì)胞折算算成COD的數(shù)數(shù)值，gbsCOD/(m3·d)第五章廢水的好好氧生物物處理原原理微生物生生長(zhǎng)動(dòng)力力學(xué)溫度對(duì)微微生物生生長(zhǎng)的影影響kT——水溫溫為T℃℃時(shí)的反反應(yīng)速率率常數(shù)k20——水溫溫為20℃時(shí)的的反應(yīng)速速率常數(shù)數(shù)θ———溫度活活性系數(shù)數(shù)，生物物處理系系統(tǒng)中一般為為1.02~1.25T———水溫，，℃第五章廢水的好好氧生物物處理原原理有機(jī)物的的好氧生生物氧化化有機(jī)物（（COHNS））的生物物轉(zhuǎn)化：：細(xì)菌內(nèi)源源性呼吸吸的化學(xué)學(xué)計(jì)量式式為：第五章廢水的好好氧生物物處理原原理有機(jī)物的的好氧生生物氧化化微生物生生長(zhǎng)的基基本營(yíng)養(yǎng)養(yǎng)元素需需求配比比：BOD5:N:P=100:5:1第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物硝化與與反硝化生物硝化生物硝化指指的是氨氮氮（））被氧氧化成亞硝酸酸鹽（））、、亞硝酸鹽鹽最終被氧化化成硝酸鹽鹽（））的兩兩步生物處理理工藝過程程。第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物硝化生物硝化的的微生物類類群：亞硝化菌和和硝化菌兩兩大類。第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物硝化生物硝化的的過程化學(xué)學(xué)計(jì)量式：：氨化過程第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物硝化硝硝化反應(yīng)第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物硝化生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)學(xué)溶解氧充足足情況下：：μn—硝化細(xì)菌菌比生長(zhǎng)速速率，g新新細(xì)胞/(g新細(xì)細(xì)胞·d)μnm—硝化細(xì)菌菌最大比增增長(zhǎng)速率，，g新細(xì)胞胞/(g新新細(xì)胞·d)N—氨濃度度，g/m3Kn—半飽和常常數(shù)，g/m3kdn—硝化細(xì)菌菌內(nèi)源呼吸吸系數(shù),gVSS/(gVSS·d)第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物硝化生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)學(xué)考慮到溶解解氧濃度影影響的情況況：DO—溶解解氧濃度，，g/m3KO—溶解氧半半飽和常數(shù)數(shù)，g/m3第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物硝化微生物的停停留時(shí)間為了使硝化化菌群能夠夠在連續(xù)流流系統(tǒng)中存存活，微生物物在反應(yīng)器器中的停留留時(shí)間SRTN必須大于自自養(yǎng)型硝化化菌最小的的世代時(shí)間間SRTNmin。一般地，SRTN>2SRTNmin第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物反硝化化生物反硝化化生物反硝化化是指通過過生物作用用將硝酸氮氮還原成NO2、N2O并最終成成為氮?dú)獾牡膹U水生物處理理工藝過程程。第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物反硝化化生物反硝化化的兩種途途徑：第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物反硝化化同化反硝化化：硝酸氮還原原為氨并為為細(xì)胞合成成所利用，，此途徑不存存在，，也與DO無關(guān)。。異化反硝化化：硝酸氮分解解，最終產(chǎn)產(chǎn)物是氣態(tài)態(tài)氮。第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物反硝化化生物反硝化化的微生物物類群：假單胞菌屬屬是最常見見和分布最最廣的異養(yǎng)養(yǎng)反硝化菌。。第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物反硝化化硝酸氮還原原反應(yīng)的步步驟：第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物反硝化化生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)學(xué)不考慮溶解解氧的情況況下：η——活性污泥中中的反硝化化菌比例，，gVSS/(gVSS·d)第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物反硝化化生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)學(xué)考慮溶解氧氧的情況：：—DO對(duì)硝硝化還原的的抑制系數(shù)數(shù)，mg/L—硝酸鹽為為限制性因因子時(shí)的半半飽和系數(shù)，mg/L第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物除磷生物除磷生物除磷是是指利用微微生物將廢廢水中的磷磷去除的工藝藝。第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物除磷生物除磷的的微生物類類群：生物除磷的的微生物主主要是聚磷磷菌。第五章廢水的好氧氧生物處理理原理生物除磷乙酸的攝取取量對(duì)聚磷磷菌的產(chǎn)量量以及由此此去除的磷含含量起決定定性作用。。第五章廢水的好氧氧生物處理理原理