污水生物處理的基本概念和生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

污水生物處理的基本概念和生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第1頁/共16頁第1章污水生物處理的基本概念和生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

1.1

基本速率表達(dá)式BasicRateExpressions

細(xì)菌生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)，最常用的是莫諾特方程為合成的比生長(zhǎng)速率，T-1為活性菌體的濃度，MxL-3為限制生長(zhǎng)速率的基質(zhì)濃度，MsL-3為最大比生長(zhǎng)速率，T-1為生長(zhǎng)速率為最大比生長(zhǎng)速率的1/2時(shí)的基質(zhì)濃度，MsL-3第2頁/共16頁

莫諾方程又稱為飽和函數(shù)，在基質(zhì)濃度S很大時(shí)，比生長(zhǎng)速率接近

圖1-1

隨基質(zhì)濃度變化的合成和凈生長(zhǎng)速率示意圖第3頁/共16頁

活性菌體需要能量以維持生命活動(dòng)（包括運(yùn)動(dòng)、修復(fù)和再合成、調(diào)節(jié)滲透壓、運(yùn)輸和散熱等細(xì)胞功能）b為內(nèi)源衰減系數(shù)，T-1。主要取決于細(xì)菌的種類和溫度，通常包括多種損失現(xiàn)象，溶菌作用、捕食、溶解物質(zhì)排泄和死亡為考慮衰減的比生長(zhǎng)速率，T-1

內(nèi)源衰減來維持生長(zhǎng)的能量和電子流，也就是細(xì)胞氧化自身以滿足維持所需求的能量。內(nèi)源衰減速率第4頁/共16頁

但并非所有損失的活性菌體都被氧化，產(chǎn)生微生物維持所需要的能量。而是以惰性菌體累積。氧化速率為：為活性菌體中可生物降解的部分，McCarty1975年發(fā)現(xiàn)，對(duì)于大部分微生物，其值接近0.8第5頁/共16頁活性菌體的凈比生長(zhǎng)速率（）是生長(zhǎng)的和衰減的和：在S足夠低的情況下，可能為負(fù)值第6頁/共16頁為基質(zhì)利用速率，MsL-3T-1為最大比基質(zhì)利用速率，MsMx-1T-1細(xì)胞生長(zhǎng)速率來源于基質(zhì)利用速率，則莫諾特方程又有下列形式基質(zhì)利用和菌體生長(zhǎng)關(guān)系為：Y為細(xì)胞合成的實(shí)際產(chǎn)率，MxMs-1第7頁/共16頁1.2參數(shù)估值此表表明，生長(zhǎng)速度快的細(xì)胞具有較大的，直接使產(chǎn)率Y增大，間接地得到大的值。第8頁/共16頁

當(dāng)溫度達(dá)到微生物生長(zhǎng)的最適宜溫度時(shí)，溫度每升高10℃，基質(zhì)利用速率大約提高1倍，可近似表示為

是在20℃時(shí)的值，如未知，則該式可表示為是任何一個(gè)已知的參考溫度第9頁/共16頁1.3基本質(zhì)量平衡出水進(jìn)水體積V底物S活性菌體Xa惰性菌體Xi恒化器示意圖第10頁/共16頁根據(jù)穩(wěn)態(tài)質(zhì)量平衡，則有：活性菌體基質(zhì)又：分別代入得：活性菌體基質(zhì)第11頁/共16頁聯(lián)立

和求得：為水力停留時(shí)間第12頁/共16頁為固體停留時(shí)間（SRT），也稱為平均細(xì)胞停留時(shí)間（MCRT）或者污泥齡在恒化器處于靜態(tài)的時(shí)候，即泥齡是凈比生長(zhǎng)速率的倒數(shù)對(duì)于恒化器，系統(tǒng)產(chǎn)生的所有菌體都隨出水排出，則第13頁/共16頁所以有：圖1-2

S和Xa隨的θx的變化示意圖以及θx，S和Xa的極限值第14頁/共16頁從圖中可以看出：1）當(dāng)非常小時(shí)，這種情況稱污泥流失，不能去除基質(zhì)，沒有活性菌體累積剛剛產(chǎn)生