污水的生物處理課件學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1污水的生物污水的生物(shngw)處理課件處理課件第一頁(yè)，共70頁(yè)。 一、微生物的新陳代謝和呼吸類型一、微生物的新陳代謝和呼吸類型二、污水二、污水(w shu)的好氧生物處理的好氧生物處理 三、污水三、污水(w shu)的厭氧生物處理的厭氧生物處理 第1頁(yè)/共70頁(yè)第二頁(yè)，共70頁(yè)。微生物的能量代謝：微生物的能量代謝： 微生物的新陳代謝微生物的新陳代謝(xn chn dixi)新陳代謝新陳代謝(xn chn dixi) = 分解代謝分解代謝 + 合成代謝合成代謝 微生物的呼吸指微生物獲取能量的生理功能（即分解代謝過程）。根據(jù)微生物的呼吸指微生物獲取能量的生理功能（即分解代謝過程）。根據(jù)

2、(gnj)(gnj)與氧氣的關(guān)系分為好氧呼吸和厭氧呼吸。與氧氣的關(guān)系分為好氧呼吸和厭氧呼吸。第2頁(yè)/共70頁(yè)第三頁(yè)，共70頁(yè)。 微生物的呼吸微生物的呼吸(hx) (hx) 第3頁(yè)/共70頁(yè)第四頁(yè)，共70頁(yè)。 1.好氧呼吸好氧呼吸2.好氧呼吸是在有分子氧（好氧呼吸是在有分子氧（O2）參與的生物氧化，反應(yīng)的最終受氫體是分子）參與的生物氧化，反應(yīng)的最終受氫體是分子氧。氧。 3.異氧型微生物異氧型微生物 以有機(jī)物為底物（電子供體），終點(diǎn)產(chǎn)物為二氧化碳、氨和以有機(jī)物為底物（電子供體），終點(diǎn)產(chǎn)物為二氧化碳、氨和水等，同時(shí)放出能量水等，同時(shí)放出能量(nngling)。4.C6H12O6 + 6O2-6CO2

3、 + 6H2O + 2817.3kJ5.C11H29O7N + 14O2 + H+11CO2 + 13H2O + NH4+ + 能量能量(nngling)6.自養(yǎng)型微生物自養(yǎng)型微生物 以無機(jī)物為底物，終點(diǎn)產(chǎn)物也是無機(jī)物，同時(shí)放出能量以無機(jī)物為底物，終點(diǎn)產(chǎn)物也是無機(jī)物，同時(shí)放出能量(nngling)。7.H2S + 2O2H2SO4 + 能量能量(nngling)8.NH4+ +2O2NO3 +2H+ +H2O + 能量能量(nngling)第4頁(yè)/共70頁(yè)第五頁(yè)，共70頁(yè)。 2. 厭氧呼吸厭氧呼吸 厭氧呼吸是在無分子氧的情況下進(jìn)行的生物氧化。厭氧微生物只厭氧呼吸是在無分子氧的情況下進(jìn)行的生物氧

4、化。厭氧微生物只有脫氫酶系統(tǒng)，沒有氧化酶系統(tǒng)。有脫氫酶系統(tǒng)，沒有氧化酶系統(tǒng)。 （1）發(fā)酵）發(fā)酵 指供氫體和受氫體都是有機(jī)化合物的生物氧化作用，最指供氫體和受氫體都是有機(jī)化合物的生物氧化作用，最終受氫體無需終受氫體無需(wx)外加，就是供氫體的分解產(chǎn)物（有機(jī)物）。外加，就是供氫體的分解產(chǎn)物（有機(jī)物）。C6H12O6 2CH3COCOOH + 4H2 CH3COCOOH 2 CO2 + 2CH3CHO4H + 2CH3CHO 2CH3CH2OH總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：C6H12O6 2CH3CH2OH + 2 CO2 + 92.0kJ（2）無氧呼吸）無氧呼吸 是指以無機(jī)氧化物，如是指以無機(jī)氧化物，如N

5、O3-, NO2-, SO42-, S2O32-, CO2等代替分子氧，作為最終受氫體的生物氧化作用。等代替分子氧，作為最終受氫體的生物氧化作用。 C6H12O6 + 6H2O 6 CO2 + 24 H24 H + 4 NO3- 2N2 + 12 H2O總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：C6H12O6 + 4 NO3-6 CO2 + 6H2O + 2N2 + 1755.6 kJ第5頁(yè)/共70頁(yè)第六頁(yè)，共70頁(yè)。 呼吸方式呼吸方式受氫體受氫體化學(xué)反應(yīng)式化學(xué)反應(yīng)式好氧呼吸好氧呼吸分子氧分子氧C6H12O6 + 6O2-6CO2 + 6H2O + 2817.3 kJ無氧呼吸無氧呼吸無機(jī)物無機(jī)物C6H12O6 +

6、4 NO3-6 CO2 + 6H2O + 2N2 + 1755.6 kJ發(fā)酵發(fā)酵有機(jī)物有機(jī)物C6H12O6 2CH3CH2OH + 2 CO2 + 92.0kJ三種呼吸方式三種呼吸方式(fngsh)(fngsh)獲得的能量水平比較獲得的能量水平比較第6頁(yè)/共70頁(yè)第七頁(yè)，共70頁(yè)。 第7頁(yè)/共70頁(yè)第八頁(yè)，共70頁(yè)。 二、污水的好氧生物二、污水的好氧生物(shngw)處理處理 有機(jī)物的氧化分解(fnji)（有氧呼吸）： 原生質(zhì)的同化(tnghu)合成（以氨為氮源）： 原生質(zhì)的氧化分解（內(nèi)源呼吸）：第8頁(yè)/共70頁(yè)第九頁(yè)，共70頁(yè)。 第9頁(yè)/共70頁(yè)第十頁(yè)，共70頁(yè)。 好氧生物處理與厭氧生物處理

7、的比較：好氧生物處理與厭氧生物處理的比較： 好氧生物處理的反應(yīng)速度較快，所需的反應(yīng)時(shí)間較短，故處理構(gòu)筑物容好氧生物處理的反應(yīng)速度較快，所需的反應(yīng)時(shí)間較短，故處理構(gòu)筑物容積較小。且處理過程中散發(fā)的臭氣較少。所以，目前對(duì)中、低濃度的有積較小。且處理過程中散發(fā)的臭氣較少。所以，目前對(duì)中、低濃度的有機(jī)廢水，或者說機(jī)廢水，或者說BOD5BOD5小于小于500mg/L500mg/L的有機(jī)廢水，基本采用好氧生物處理。的有機(jī)廢水，基本采用好氧生物處理。 由于厭氧生物處理不需另加氧源，故運(yùn)行費(fèi)用低。此外，它還具有剩由于厭氧生物處理不需另加氧源，故運(yùn)行費(fèi)用低。此外，它還具有剩余污泥量少，可回收能量（余污泥量少，可

8、回收能量（CH4CH4）等優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是反應(yīng)速度較慢，）等優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是反應(yīng)速度較慢，反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，處理構(gòu)筑物容積大等。此外，需維持反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，處理構(gòu)筑物容積大等。此外，需維持(wich)(wich)較高的反較高的反應(yīng)溫度，就要消耗能源。對(duì)于有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水（一般應(yīng)溫度，就要消耗能源。對(duì)于有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水（一般BOD52000mg/LBOD52000mg/L）可采用厭氧處理法。）可采用厭氧處理法。 第10頁(yè)/共70頁(yè)第十一頁(yè)，共70頁(yè)。 一、微生物的生長(zhǎng)一、微生物的生長(zhǎng)(shngzhng)(shngzhng)規(guī)律規(guī)律1 1、停滯期、停滯期2 2、對(duì)數(shù)期、對(duì)數(shù)期3 3、

9、靜止期、靜止期4 4、衰老期、衰老期 第11頁(yè)/共70頁(yè)第十二頁(yè)，共70頁(yè)。 第12頁(yè)/共70頁(yè)第十三頁(yè)，共70頁(yè)。 二、微生物的生長(zhǎng)二、微生物的生長(zhǎng)(shngzhng)(shngzhng)環(huán)境環(huán)境 1 1、微生物的營(yíng)養(yǎng)、微生物的營(yíng)養(yǎng) 水處理中微生物對(duì)水處理中微生物對(duì)C C、N N、P P三大營(yíng)養(yǎng)元素的要求：三大營(yíng)養(yǎng)元素的要求： 對(duì)好氧生物處理對(duì)好氧生物處理 BOD5 BOD5：N N：P=100P=100：5 5：1 1， 對(duì)厭氧生物處理對(duì)厭氧生物處理 C / N = C / N = （10201020）：）：1 1碳源碳源-異氧型微生物利用異氧型微生物利用(lyng)(lyng)有機(jī)碳源，

10、自氧菌利用有機(jī)碳源，自氧菌利用(lyng)(lyng)無機(jī)碳源。無機(jī)碳源。 氮源氮源-無機(jī)氮（無機(jī)氮（NH3NH3及及NH4+NH4+）和有機(jī)氮（尿素，氨基酸，蛋白質(zhì)等）。）和有機(jī)氮（尿素，氨基酸，蛋白質(zhì)等）。補(bǔ)充氮，磷，鉀補(bǔ)充氮，磷，鉀 ： 與生活污水混合與生活污水混合 添加藥劑：硫酸銨，硝酸銨，尿素（補(bǔ)充氮源）；添加藥劑：硫酸銨，硝酸銨，尿素（補(bǔ)充氮源）； 磷酸鈉、磷酸鉀等磷酸鈉、磷酸鉀等 （補(bǔ)充磷（補(bǔ)充磷源）源）第13頁(yè)/共70頁(yè)第十四頁(yè)，共70頁(yè)。 二、微生物的生長(zhǎng)二、微生物的生長(zhǎng)(shngzhng)(shngzhng)環(huán)境環(huán)境 2 2、溫度、溫度各類微生物生長(zhǎng)的溫度范圍不同，約為各類

11、微生物生長(zhǎng)的溫度范圍不同，約為580580。此范圍內(nèi)可分成最低生長(zhǎng)溫。此范圍內(nèi)可分成最低生長(zhǎng)溫度、最高生長(zhǎng)溫度和最適生長(zhǎng)溫度。度、最高生長(zhǎng)溫度和最適生長(zhǎng)溫度。以微生物適應(yīng)的范圍，可分為以微生物適應(yīng)的范圍，可分為(fn wi)(fn wi)中溫性（中溫性（20452045）、高溫性（）、高溫性（ 45 45以上）、低溫性（以上）、低溫性（2020以下）以下）好氧生物處理中以中溫菌細(xì)菌為主，最適溫度好氧生物處理中以中溫菌細(xì)菌為主，最適溫度20372037；厭氧生物處理中，中溫性甲烷菌最適溫度范圍為厭氧生物處理中，中溫性甲烷菌最適溫度范圍為25402540，高溫性為，高溫性為50605060，厭氧處

12、理常采用溫度為，厭氧處理常采用溫度為 3338 3338 和和 5257 5257。 第14頁(yè)/共70頁(yè)第十五頁(yè)，共70頁(yè)。 二、微生物的生長(zhǎng)二、微生物的生長(zhǎng)(shngzhng)(shngzhng)環(huán)境環(huán)境 3. pH值值不同的微生物有不同的不同的微生物有不同的pH適應(yīng)范圍。細(xì)菌、放線菌、藻類和原生物的適應(yīng)范圍。細(xì)菌、放線菌、藻類和原生物的pH值適應(yīng)范圍是在值適應(yīng)范圍是在410之間；之間；大多數(shù)細(xì)菌適宜中性或偏堿性環(huán)境（大多數(shù)細(xì)菌適宜中性或偏堿性環(huán)境（6.5-7.5）；）；氧化硫化桿菌，喜歡在酸性環(huán)境，最適氧化硫化桿菌，喜歡在酸性環(huán)境，最適pH值為值為3；酵母菌和霉菌要求在酸性或偏酸性的環(huán)境中

13、生活，最適酵母菌和霉菌要求在酸性或偏酸性的環(huán)境中生活，最適pH為為3.06.0?；钚晕勰喾ㄌ幚韽U水，曝氣池混合液的最適活性污泥法處理廢水，曝氣池混合液的最適pH宜為宜為6.5-8.5。當(dāng)廢水的。當(dāng)廢水的pH值變化值變化(binhu)較較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)池。大時(shí)，應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)池。 第15頁(yè)/共70頁(yè)第十六頁(yè)，共70頁(yè)。 二、微生物的生長(zhǎng)二、微生物的生長(zhǎng)(shngzhng)(shngzhng)環(huán)境環(huán)境 4. 溶解氧溶解氧 溶解氧是影響生物處理效果的重要因素。例如，廢水的好氧生物處理中，如果溶解溶解氧是影響生物處理效果的重要因素。例如，廢水的好氧生物處理中，如果溶解氧不足，由于得不到足夠的氧，其活性受

14、到影響，新陳代謝能力降低，同時(shí)對(duì)氧要求氧不足，由于得不到足夠的氧，其活性受到影響，新陳代謝能力降低，同時(shí)對(duì)氧要求低的微生物應(yīng)運(yùn)而生，影響正常的生化反應(yīng)過程，造成處理效果下降。好氧生物處理低的微生物應(yīng)運(yùn)而生，影響正常的生化反應(yīng)過程，造成處理效果下降。好氧生物處理的溶解氧一般以的溶解氧一般以2-4mg/L為宜。為宜。 5. 有毒物質(zhì)有毒物質(zhì) 在工業(yè)廢水中，有時(shí)存在著對(duì)微生物具有抑制和殺害作用的化學(xué)物質(zhì)，這類物質(zhì)稱在工業(yè)廢水中，有時(shí)存在著對(duì)微生物具有抑制和殺害作用的化學(xué)物質(zhì)，這類物質(zhì)稱為有毒物質(zhì)。其毒害作用主要表現(xiàn)于細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)遭到破壞以及菌體內(nèi)的酶變質(zhì)，為有毒物質(zhì)。其毒害作用主要表現(xiàn)于細(xì)胞的正常

15、結(jié)構(gòu)遭到破壞以及菌體內(nèi)的酶變質(zhì)，并失去并失去(shq)活性。如重金屬離子（砷、鉛、鎘、鉻、鐵、銅、鋅等）能與細(xì)胞內(nèi)的活性。如重金屬離子（砷、鉛、鎘、鉻、鐵、銅、鋅等）能與細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)結(jié)合，使它變質(zhì)，致使酶失去蛋白質(zhì)結(jié)合，使它變質(zhì)，致使酶失去(shq)活性?；钚?。 第16頁(yè)/共70頁(yè)第十七頁(yè)，共70頁(yè)。 第17頁(yè)/共70頁(yè)第十八頁(yè)，共70頁(yè)。 一、反應(yīng)(fnyng)速度和反應(yīng)(fnyng)級(jí)數(shù)二、酶催化反應(yīng)(fnyng)的基本特征三、底物濃度對(duì)酶反應(yīng)(fnyng)速度的影響四、米氏方程式五、Km與Vmax的意義及測(cè)定第18頁(yè)/共70頁(yè)第十九頁(yè)，共70頁(yè)。 第19頁(yè)/共70頁(yè)第二十頁(yè)，共70頁(yè)。

16、 第20頁(yè)/共70頁(yè)第二十一頁(yè)，共70頁(yè)。 1、較高的催化、較高的催化(cu hu)效效率率2、有很強(qiáng)的專一性、有很強(qiáng)的專一性3、具有溫和、具有溫和(wnh)的反應(yīng)條件的反應(yīng)條件4、酶易變性與失活、酶易變性與失活第21頁(yè)/共70頁(yè)第二十二頁(yè)，共70頁(yè)。 一切生化(shn hu)反應(yīng)都是在酶催化下進(jìn)行的。這種反應(yīng)宜可以說是一種酶促反應(yīng)或酶反應(yīng)。酶促反應(yīng)速度受酶濃度、底物濃度、pH值、溫度、反應(yīng)產(chǎn)物、活化劑和抑制劑等因素的影響。 式中，式中，S S代表代表(dibio)(dibio)底物，底物，E E代表代表(dibio)(dibio)酶，酶，ESES代表代表(dibio)(dibio)酶酶- -

17、底物中間產(chǎn)物，底物中間產(chǎn)物，P P代表代表(dibio)(dibio)產(chǎn)物。產(chǎn)物。 中間產(chǎn)物學(xué)說中間產(chǎn)物學(xué)說酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系第22頁(yè)/共70頁(yè)第二十三頁(yè)，共70頁(yè)。 對(duì)單一底物參與(cny)的簡(jiǎn)單酶反應(yīng)：根據(jù)根據(jù)(gnj)化學(xué)動(dòng)力學(xué)，化學(xué)動(dòng)力學(xué)，其反應(yīng)其反應(yīng)(fnyng)機(jī)理可表示為機(jī)理可表示為根據(jù)質(zhì)量作用定律，根據(jù)質(zhì)量作用定律，P的生成率可表示為的生成率可表示為第23頁(yè)/共70頁(yè)第二十四頁(yè)，共70頁(yè)。 根據(jù)上述假設(shè)根據(jù)上述假設(shè)(jish)有有和和或表示或表示(biosh)為為反應(yīng)反應(yīng)(fnyng)體系中酶的總濃度體系中酶的總濃度CE0為為所以所以(A)(B

18、)將將(B)帶入帶入(A)，得，得r P,maxP的最大生成速率，的最大生成速率，mol/(Ls)CE0酶的總濃度，亦為酶初始濃度，酶的總濃度，亦為酶初始濃度，mol/L即即第24頁(yè)/共70頁(yè)第二十五頁(yè)，共70頁(yè)。米氏方程米氏方程(fngchng)(fngchng) 其中其中(qzhng)（米氏常數(shù)）（米氏常數(shù)）米氏常數(shù)米氏常數(shù)是酶反應(yīng)處于動(dòng)態(tài)平衡，即穩(wěn)態(tài)時(shí)的平衡常數(shù)。是是酶反應(yīng)處于動(dòng)態(tài)平衡，即穩(wěn)態(tài)時(shí)的平衡常數(shù)。是V =1/2 VV =1/2 Vmaxmax時(shí)的底物濃度，故時(shí)的底物濃度，故又稱半速度常數(shù)。又稱半速度常數(shù)。1)1)KmKm值是酶的特征常數(shù)之一，只與酶性質(zhì)有關(guān)，而與酶濃度無關(guān)。不同

19、的值是酶的特征常數(shù)之一，只與酶性質(zhì)有關(guān)，而與酶濃度無關(guān)。不同的酶，酶， KmKm值不同。值不同。2)2)如果一個(gè)酶有幾種底物，則對(duì)每一種底物，各有一個(gè)特定的如果一個(gè)酶有幾種底物，則對(duì)每一種底物，各有一個(gè)特定的KmKm值。值。3)3)同一種酶的幾種底物中，同一種酶的幾種底物中， KmKm值最小的底物一般稱為該酶的最適底物或天值最小的底物一般稱為該酶的最適底物或天然底物。然底物。最大酶反應(yīng)速率最大酶反應(yīng)速率r rp,maxp,max=k=k+2+2 C CE0E0。它表示了當(dāng)全部的酶都成復(fù)合物狀態(tài)時(shí)的反應(yīng)速。它表示了當(dāng)全部的酶都成復(fù)合物狀態(tài)時(shí)的反應(yīng)速率。率。第25頁(yè)/共70頁(yè)第二十六頁(yè)，共70頁(yè)。

20、 第26頁(yè)/共70頁(yè)第二十七頁(yè)，共70頁(yè)。 KmKm與與VmaxVmax的測(cè)定的測(cè)定(cdng)(cdng)第27頁(yè)/共70頁(yè)第二十八頁(yè)，共70頁(yè)。 一、細(xì)胞(xbo)反應(yīng)速率的定義二、莫諾特（ Monod ）方程三、微生物生長(zhǎng)與底物降解的基本關(guān)系式第28頁(yè)/共70頁(yè)第二十九頁(yè)，共70頁(yè)。 微生物比增長(zhǎng)速率微生物比增長(zhǎng)速率(sl)的提出的提出表示表示(biosh)(biosh)每單位微生物的增長(zhǎng)速度每單位微生物的增長(zhǎng)速度當(dāng)微生物生長(zhǎng)不受外界條件限制（對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期）時(shí)，當(dāng)微生物生長(zhǎng)不受外界條件限制（對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期）時(shí)，第29頁(yè)/共70頁(yè)第三十頁(yè)，共70頁(yè)。 絕對(duì)速率絕對(duì)速率 是單位時(shí)間單位反應(yīng)是單位時(shí)

21、間單位反應(yīng)(fnyng)體積某一組分的變化量。體積某一組分的變化量。dtdCrxx 比速率比速率 是以單位濃度細(xì)胞是以單位濃度細(xì)胞(xbo)為為基準(zhǔn)而表示的各個(gè)組分的變化基準(zhǔn)而表示的各個(gè)組分的變化速率。速率。Cx、Cs、CO分別為細(xì)胞、底物和氧的濃度分別為細(xì)胞、底物和氧的濃度細(xì)胞生長(zhǎng)速率細(xì)胞生長(zhǎng)速率基質(zhì)消耗速率基質(zhì)消耗速率dtdCrss dtdCrOO 細(xì)胞生長(zhǎng)比速率細(xì)胞生長(zhǎng)比速率dtdCCxx1 氧消耗速率氧消耗速率基質(zhì)消耗比速率基質(zhì)消耗比速率dtdCCqsxs1 氧消耗比速率氧消耗比速率dtdCCqOxO1 第30頁(yè)/共70頁(yè)第三十一頁(yè)，共70頁(yè)。1942年，現(xiàn)代細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)奠基人年，現(xiàn)

22、代細(xì)胞生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)奠基人Monod提出，在微生物生長(zhǎng)曲線的對(duì)數(shù)提出，在微生物生長(zhǎng)曲線的對(duì)數(shù)(du sh)期和平衡期，細(xì)胞的比生長(zhǎng)速率與限制性底物濃度的關(guān)系可用下式表示：期和平衡期，細(xì)胞的比生長(zhǎng)速率與限制性底物濃度的關(guān)系可用下式表示： sssCKC max 微生物比生長(zhǎng)微生物比生長(zhǎng)(shngzhng)(shngzhng)速率，（速率，（s-1s-1）；）；maxmax微生物最大比生長(zhǎng)微生物最大比生長(zhǎng)(shngzhng)(shngzhng)速率，（速率，（s-1s-1）；）；CsCs限制性底物濃度，（限制性底物濃度，（g/Lg/L）；）；KsKs飽和常數(shù)，即當(dāng)飽和常數(shù)，即當(dāng)=1/2max=1/2ma

23、x時(shí)的底物濃度。時(shí)的底物濃度。Monod方程是典型的均衡生長(zhǎng)模型，其基本假設(shè)如下：方程是典型的均衡生長(zhǎng)模型，其基本假設(shè)如下：1)細(xì)胞的生長(zhǎng)為均衡式生長(zhǎng)，因此描述細(xì)胞生長(zhǎng)的唯一變量是細(xì)胞的濃度；細(xì)胞的生長(zhǎng)為均衡式生長(zhǎng)，因此描述細(xì)胞生長(zhǎng)的唯一變量是細(xì)胞的濃度；2)培養(yǎng)基中只有一種基質(zhì)是生長(zhǎng)限制性基質(zhì)，而其他組分為過量，不影響細(xì)胞的生長(zhǎng)；培養(yǎng)基中只有一種基質(zhì)是生長(zhǎng)限制性基質(zhì)，而其他組分為過量，不影響細(xì)胞的生長(zhǎng)；3)細(xì)胞的生長(zhǎng)視為簡(jiǎn)單的單一反應(yīng)，細(xì)胞得率為一常數(shù)。細(xì)胞的生長(zhǎng)視為簡(jiǎn)單的單一反應(yīng)，細(xì)胞得率為一常數(shù)。第31頁(yè)/共70頁(yè)第三十二頁(yè)，共70頁(yè)。 sssCKC max (1) 當(dāng)限制性基質(zhì)當(dāng)限制性

24、基質(zhì)(j zh)濃度很低時(shí)，濃度很低時(shí)，Cs KsssCKmax 此時(shí)此時(shí)(c sh)，xssxCCKrmax (2) 當(dāng)當(dāng)CsKs時(shí)，時(shí)，=max此時(shí)此時(shí)(c sh)，xxCrmax (3) 當(dāng)當(dāng)Cs處于兩種情況之間時(shí)，處于兩種情況之間時(shí)，xsssxCCKCr max Monod方程方程第32頁(yè)/共70頁(yè)第三十三頁(yè)，共70頁(yè)。 在一切生化反應(yīng)中，微生物增長(zhǎng)是底物降解在一切生化反應(yīng)中，微生物增長(zhǎng)是底物降解(jin ji)的結(jié)果，彼此之間存在著一個(gè)定量關(guān)系，可的結(jié)果，彼此之間存在著一個(gè)定量關(guān)系，可通過下式表示：通過下式表示：ssxusTxsxqrrdtdCdtdCdCdCY )/()(其中其中(

25、qzhng)TxdtdC)(usdtdC)(dtdCCxx1 dtdCCqsxs1 微生物總增長(zhǎng)速度微生物總增長(zhǎng)速度底物利用速度底物利用速度微生物比增長(zhǎng)速度微生物比增長(zhǎng)速度 比底物利用速度比底物利用速度Y 微生物產(chǎn)率系數(shù)微生物產(chǎn)率系數(shù)若定義若定義 qmax=max/Y，則可得則可得sssCKCqq max其中，其中，qmax最大比底物降解速度最大比底物降解速度或或usTxdtdCYdtdC)()( 第33頁(yè)/共70頁(yè)第三十四頁(yè)，共70頁(yè)。在水處理中，為了獲得較好的處理在水處理中，為了獲得較好的處理效果，通?？刂菩Ч?，通?？刂?kngzh)微生物處于平微生物處于平衡期或內(nèi)源代謝期。衡期或內(nèi)源代謝

26、期。xdExCKdtdC )(Kd微生物衰減系數(shù)微生物衰減系數(shù)因此因此(ync)，微生物體的凈生長(zhǎng)速率為，微生物體的凈生長(zhǎng)速率為xdusgxCKdtdCYdtdC )()(ExTxgxdtdCdtdCdtdC)()()( 即即 在實(shí)際工程中，在實(shí)際工程中，產(chǎn)率系數(shù)產(chǎn)率系數(shù)（或稱（或稱微生物增長(zhǎng)系微生物增長(zhǎng)系數(shù)數(shù)）Y常以實(shí)際測(cè)得的常以實(shí)際測(cè)得的觀測(cè)產(chǎn)率系數(shù)觀測(cè)產(chǎn)率系數(shù)（或稱（或稱微生物凈增微生物凈增長(zhǎng)系數(shù)長(zhǎng)系數(shù)）Yobs代替代替usobsgxdtdCYdtdC)()( (A)(B)由由(A)可得可得由由(B)可得可得其中，其中， 為微生物比凈增長(zhǎng)速率為微生物比凈增長(zhǎng)速率gxdtdC)(C1x 內(nèi)

27、源呼吸時(shí)，微生物體的內(nèi)源呼吸時(shí)，微生物體的自身氧化速率自身氧化速率與與微生物濃度成正比：微生物濃度成正比：第34頁(yè)/共70頁(yè)第三十五頁(yè)，共70頁(yè)。 第35頁(yè)/共70頁(yè)第三十六頁(yè)，共70頁(yè)。 第36頁(yè)/共70頁(yè)第三十七頁(yè)，共70頁(yè)。 9.1 基本概念 9.2 氣體(qt)傳遞原理和曝氣池 9.3 廢水處理反應(yīng)器及動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)9.4 活性污泥法的設(shè)計(jì)計(jì)算 9.5 活性污泥法的發(fā)展和演變 9.6 活性污泥法的運(yùn)行與管理 第37頁(yè)/共70頁(yè)第三十八頁(yè)，共70頁(yè)。 一、活性污泥 有機(jī)廢水經(jīng)過一段時(shí)間的暴氣后，水中會(huì)產(chǎn)生一種以好氧菌為主體的茶褐色絮凝體，其中含有大量的活性微生物，這種污泥絮體就是活性污泥?；?/p>

28、性污泥的組成 以細(xì)菌、原生動(dòng)物和后生動(dòng)物所組成的活性微生物為主體，此外還有一些無機(jī)物，未被微生物分解(fnji)的有機(jī)物和微生物自身代謝的殘留物。 活性污泥的特點(diǎn) 結(jié)構(gòu)疏松，表面積很大，對(duì)有機(jī)物有著強(qiáng)烈的吸附凝聚和氧化分解(fnji)能力。在條件適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，活性污泥還具有良好的自身凝聚和沉降性能，大部分絮凝體在0.02-0.2mm范圍內(nèi)。第38頁(yè)/共70頁(yè)第三十九頁(yè)，共70頁(yè)。 二、活性污泥法的基本二、活性污泥法的基本(jbn)(jbn)流程流程 第39頁(yè)/共70頁(yè)第四十頁(yè)，共70頁(yè)。 三、活性污泥降解污水三、活性污泥降解污水(w shu)(w shu)中有機(jī)物的過程中有機(jī)物的過程 吸附階段和

29、穩(wěn)定階段吸附階段和穩(wěn)定階段第40頁(yè)/共70頁(yè)第四十一頁(yè)，共70頁(yè)。 三、活性污泥降解污水中有機(jī)物的過程三、活性污泥降解污水中有機(jī)物的過程(guchng) (guchng) 吸附階段和穩(wěn)定階段吸附階段和穩(wěn)定階段第41頁(yè)/共70頁(yè)第四十二頁(yè)，共70頁(yè)。 三、活性污泥降解三、活性污泥降解(jin ji)污水中有機(jī)物的污水中有機(jī)物的過程過程第42頁(yè)/共70頁(yè)第四十三頁(yè)，共70頁(yè)。 第43頁(yè)/共70頁(yè)第四十四頁(yè)，共70頁(yè)。 三、活性污泥降解三、活性污泥降解(jin ji)污水中有機(jī)物的過污水中有機(jī)物的過程程第44頁(yè)/共70頁(yè)第四十五頁(yè)，共70頁(yè)。1、污泥沉降比（、污泥沉降比（SV） 污泥沉降比（污泥沉降

30、比（SV） = 混合液經(jīng)混合液經(jīng)30min靜止沉淀后的污泥體積靜止沉淀后的污泥體積/混合液體積混合液體積2、污泥濃度（、污泥濃度（MLSS, MLVSS）指指1升混合液中所含的懸浮固體或揮發(fā)性懸浮固體的重量，升混合液中所含的懸浮固體或揮發(fā)性懸浮固體的重量，g/L或或mg/L3、污泥容積、污泥容積(rngj)指數(shù)（指數(shù)（SVI）指曝氣池混合液經(jīng)指曝氣池混合液經(jīng)30min沉淀后，沉淀后，1g干污泥所占的沉淀污泥容積干污泥所占的沉淀污泥容積(rngj)的毫升數(shù)，的毫升數(shù)，mL/g。 SVI=SV的百分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù) 10/MLSS(g/L) 第45頁(yè)/共70頁(yè)第四十六頁(yè)，共70頁(yè)。 RxRxR )1(x

31、R回流(huli)污泥的懸浮固體濃度，mg/L;R污泥回流(huli)比；x混合液污泥濃度，mg/L)/(106LmgSVIxR SVIxR6102 . 1 SVIRRx61012 . 1 第46頁(yè)/共70頁(yè)第四十七頁(yè)，共70頁(yè)。 一、氣體(qt)傳遞原理二、曝氣設(shè)備三、 三、曝氣池池型 第47頁(yè)/共70頁(yè)第四十八頁(yè)，共70頁(yè)。 )(LsLccAKdtdm dm/dt氣體傳遞速率；KL氣體擴(kuò)散系數(shù)；A氣液界面接觸面積(minj)，m2Cs，液相氧的飽和濃度,mg/L；c液相內(nèi)氧的實(shí)際濃度,mg/L)(LsLOccVAKdtdc )(LsaLccKdtdc KLa總的傳質(zhì)(chunzh)系數(shù)第4

32、8頁(yè)/共70頁(yè)第四十九頁(yè)，共70頁(yè)。 一些廢水的一些廢水的及及值值廢廢 水水 名名 稱稱紙板廢水牛皮紙漿木紙漿廢水漂染廢水印染廢水煉油廢水生活污水（新鮮）生活污水（腐化）0.530.640.450.790.60.30.50.50.720.260.460.160.190.80.850.9（一般生活污水）第49頁(yè)/共70頁(yè)第五十頁(yè)，共70頁(yè)。 )(LsaLccKdtdc 1010ttLaccsdtKccdc010)/()ln(ttccccKLssLa )(LsaLccKdtdc 其中其中(qzhng)()(清水污水LaLaKK )()(清水污水sscc 20)20()( TLaTLaKK 溫度(w

33、nd)、氣壓的影響510013. 1(Pa) 所在地實(shí)際氣壓 sTLTssLaTLTsLaccccKccKNN20)()20(20)()20(0024. 1 )()0(024. 1 )( 若rrVrR 00VrR )()(LsTLarccKdtdcr 供氧速度=耗氧速度rr則20)(0024. 1 )( TLTssrcccRR 氧吸收率%100 WRErAW實(shí)際供氣量第50頁(yè)/共70頁(yè)第五十一頁(yè)，共70頁(yè)。 曝氣設(shè)備的類型曝氣設(shè)備的類型(lixng)1、鼓風(fēng)曝氣、鼓風(fēng)曝氣（1）小氣泡擴(kuò)散器）小氣泡擴(kuò)散器 （2）中氣泡擴(kuò)散器）中氣泡擴(kuò)散器（3） 大氣泡擴(kuò)散器大氣泡擴(kuò)散器（4）微氣泡擴(kuò)散器）微氣泡

34、擴(kuò)散器 衡量曝氣設(shè)備曝氣效率的兩個(gè)指標(biāo)衡量曝氣設(shè)備曝氣效率的兩個(gè)指標(biāo)氧吸收率（或利用率）：向混合液供給氧吸收率（或利用率）：向混合液供給1千克千克(qink)氧時(shí)，水中所能獲得的氧時(shí)，水中所能獲得的氧千克氧千克(qink)數(shù)，多用于鼓風(fēng)曝氣裝置評(píng)價(jià)；數(shù)，多用于鼓風(fēng)曝氣裝置評(píng)價(jià)；動(dòng)力效率：?jiǎn)挝粍?dòng)力在單位時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)移的氧量，多用于機(jī)械曝氣設(shè)備評(píng)價(jià)動(dòng)力效率：?jiǎn)挝粍?dòng)力在單位時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)移的氧量，多用于機(jī)械曝氣設(shè)備評(píng)價(jià)2、機(jī)械曝氣、機(jī)械曝氣（1）豎式曝氣機(jī)豎式曝氣機(jī)（2）臥式曝氣刷臥式曝氣刷第51頁(yè)/共70頁(yè)第五十二頁(yè)，共70頁(yè)。 1、鼓風(fēng)曝氣、鼓風(fēng)曝氣（1）小氣泡擴(kuò)散器）小氣泡擴(kuò)散器 微孔材料（陶瓷，砂

35、粒，塑料）微孔材料（陶瓷，砂粒，塑料） 制成的擴(kuò)散板和擴(kuò)散管等，氣泡直徑在制成的擴(kuò)散板和擴(kuò)散管等，氣泡直徑在1.5mm以下，氧利用率高（在以下，氧利用率高（在11%左右），但阻力左右），但阻力(zl)大，易阻塞大，易阻塞 。（2）中氣泡擴(kuò)散器）中氣泡擴(kuò)散器 常用穿孔管，它的孔直徑為常用穿孔管，它的孔直徑為23mm，孔眼氣體流速不小于，孔眼氣體流速不小于10m/s，以防堵塞，其特點(diǎn)是氧利用率低，但空氣壓力損失較??；，以防堵塞，其特點(diǎn)是氧利用率低，但空氣壓力損失較小； （3） 大氣泡擴(kuò)散器常用的是曝氣豎管，直徑為大氣泡擴(kuò)散器常用的是曝氣豎管，直徑為15mm左右，底口敞開，其特點(diǎn)是氣泡大（直徑左右，

36、底口敞開，其特點(diǎn)是氣泡大（直徑3mm以上），分布不勻，氧利用率低，不易堵塞；以上），分布不勻，氧利用率低，不易堵塞； 第52頁(yè)/共70頁(yè)第五十三頁(yè)，共70頁(yè)。 鼓風(fēng)曝氣設(shè)備性能資料鼓風(fēng)曝氣設(shè)備性能資料氣泡大小氣泡大小(mm)氧傳遞速率氧傳遞速率(mg/L.h)氧吸收率氧吸收率(%)動(dòng)力效率動(dòng)力效率(kgO2/kW.h) 小氣泡小氣泡(3) 微氣泡微氣泡(0.1)4060203010204012011126.27.96.27.11.62.61.01.60.61.21.22.4氧傳遞氧傳遞(chund)速率速率 動(dòng)力效率動(dòng)力效率第53頁(yè)/共70頁(yè)第五十四頁(yè)，共70頁(yè)。 2、機(jī)械、機(jī)械(jxi)曝氣

37、曝氣第54頁(yè)/共70頁(yè)第五十五頁(yè)，共70頁(yè)。 注注:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是用清水標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)是用清水, 水溫水溫20, 大氣壓力為大氣壓力為101.325kPa,最初最初(zuch)水中的溶解氧濃度為水中的溶解氧濃度為0?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)用的是污?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)用的是污水，水溫水，水溫15 ，海拔，海拔150m， =0.85，=0.9。 第55頁(yè)/共70頁(yè)第五十六頁(yè)，共70頁(yè)。 1 1、鼓風(fēng)、鼓風(fēng)( fn)( fn)曝氣與推流式曝氣池曝氣與推流式曝氣池 第56頁(yè)/共70頁(yè)第五十七頁(yè)，共70頁(yè)。 1 1、鼓風(fēng)、鼓風(fēng)( fn)( fn)曝氣與推流式曝氣池曝氣與推流式曝氣池 推流式曝氣池長(zhǎng)寬比一般大于推流式曝氣池長(zhǎng)寬比一般大于4

38、 45 5 ，寬深比不大于寬深比不大于2 2 ，深度一般取，深度一般取35m35m。鼓風(fēng)。鼓風(fēng)( ( fn)fn)曝氣系統(tǒng)由空氣凈化器，鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)由空氣凈化器，鼓風(fēng)( ( fn)fn)機(jī)，空氣輸配管系統(tǒng)和擴(kuò)散器組成。機(jī)，空氣輸配管系統(tǒng)和擴(kuò)散器組成。 第57頁(yè)/共70頁(yè)第五十八頁(yè)，共70頁(yè)。 1 1、鼓風(fēng)、鼓風(fēng)( fn)( fn)曝氣與推流式曝氣曝氣與推流式曝氣池池 淺層曝氣淺層曝氣在氧轉(zhuǎn)移率相同的情況下，淺層曝氣耗電省。一般在曝在氧轉(zhuǎn)移率相同的情況下，淺層曝氣耗電省。一般在曝氣池中設(shè)垂直導(dǎo)流板，上緣與曝氣管齊，下緣距池底氣池中設(shè)垂直導(dǎo)流板，上緣與曝氣管齊，下緣距池底0.60.8m。曝氣時(shí)混合

39、液饒導(dǎo)流板循環(huán)流動(dòng)。淺層曝氣的。曝氣時(shí)混合液饒導(dǎo)流板循環(huán)流動(dòng)。淺層曝氣的供氣量為供氣量為3040m3/m3(水水)h。風(fēng)壓約。風(fēng)壓約1kPa,動(dòng)力效率動(dòng)力效率2.32.9kg(O2)/kWh。 淺層曝氣池與一般曝氣池相比，空氣量增大了，而風(fēng)壓淺層曝氣池與一般曝氣池相比，空氣量增大了，而風(fēng)壓僅為一般曝氣池的僅為一般曝氣池的1/31/4,電耗略有下降，適于中小型電耗略有下降，適于中小型污水污水(w shu)廠采用。廠采用。第58頁(yè)/共70頁(yè)第五十九頁(yè)，共70頁(yè)。 1 1、鼓風(fēng)、鼓風(fēng)( fn)( fn)曝氣與推流式曝氣與推流式曝氣池曝氣池 深井曝氣深井曝氣第59頁(yè)/共70頁(yè)第六十頁(yè)，共70頁(yè)。 2

40、2、葉輪曝氣與完全混合曝氣池、葉輪曝氣與完全混合曝氣池（1 1） 分建式分建式 曝氣池和沉淀池曝氣池和沉淀池分別設(shè)置，既可使用表曝機(jī)，也分別設(shè)置，既可使用表曝機(jī)，也可用鼓風(fēng)曝氣裝置。采用泵形葉可用鼓風(fēng)曝氣裝置。采用泵形葉輪時(shí)，曝氣池直徑與葉輪直徑之輪時(shí)，曝氣池直徑與葉輪直徑之比為比為4.57.54.57.5。采用倒傘形和平。采用倒傘形和平板形葉輪時(shí)，曝氣池直徑與葉輪板形葉輪時(shí)，曝氣池直徑與葉輪直徑之比為直徑之比為3535。（2 2）合建式）合建式 靠表曝機(jī)的提升靠表曝機(jī)的提升(tshng)(tshng)力使污泥循環(huán)，一般力使污泥循環(huán)，一般回流比較大，回流比較大，R R 1 1，甚至達(dá)到，甚至達(dá)到5 5。第60頁(yè)/共70頁(yè)第六十一頁(yè)，共70頁(yè)。 鼓風(fēng)曝氣與葉輪曝氣的優(yōu)缺點(diǎn)和