反應(yīng)速度和反應(yīng)級(jí)數(shù)

反應(yīng)速度和反應(yīng)級(jí)數(shù)第1頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月二、反應(yīng)級(jí)數(shù)若反應(yīng)pA+qB→mC+nD的反應(yīng)速度為：v=k[A]p·[B]q這個(gè)反應(yīng)稱為（p+q）級(jí)反應(yīng)；（p+q）稱為反應(yīng)的級(jí)數(shù)。也可稱這個(gè)反應(yīng)是A的p級(jí)反應(yīng)，或B的q級(jí)反應(yīng)。零級(jí)反應(yīng)——p+q=0；一級(jí)反應(yīng)——p+q=1；二級(jí)反應(yīng)——p+q=2；第2頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)于生化反應(yīng)：S=y·X+z·P生化反應(yīng)速度：

v=d[S]/dt=k[S]n

或：

lgv=nlg[S]+lgkn稱為生化反應(yīng)的級(jí)數(shù)第3頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月三、米-門（Michaelis-Menten）方程式（一）生物酶的特點(diǎn)1、催化效率高，是一般催化劑的106-1013倍；2、高度專一性3、對(duì)環(huán)境敏感，化學(xué)組成類似蛋白質(zhì)4、在常溫、常壓、中性環(huán)境下進(jìn)行催化反應(yīng)第4頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）酶促反應(yīng)S+E=ES→P+ES—Substrate，基質(zhì)或底物；

E—Enzyme，酶；

ES—中間產(chǎn)物，酶與基質(zhì)的復(fù)合物；

P—Product，產(chǎn)物。

第5頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）

米氏方程式v=vmax·S/Km+Sv—酶反應(yīng)速度vmax—最大酶反應(yīng)速度S—底物濃度Km—米氏常數(shù)，半速率常數(shù)第6頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）米氏常數(shù)的意義及測(cè)定1、Km是酶的特征常數(shù)，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(gè)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(dá)到，所以Km值常用雙倒數(shù)圖解法測(cè)定。第7頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)微生物生長動(dòng)力學(xué)----莫諾特

（Monod）方程式

（一）基本方程式Ks—飽和常數(shù)，也稱之為半速度常數(shù)；S—有機(jī)底物濃度。μ—比增長速率,μ=(dx/dt)/x;dx/dt----微生物群體增長速率。第8頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月μ=Y·q

μmax=Y·qmax

Y---dx/ds,產(chǎn)率系數(shù)，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第9頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月第10頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）莫諾方程式的推論1、在高濃度有機(jī)底物的條件下，S＞＞Ks，上式簡化為：q=qmax二式說明，在高濃度有機(jī)底物的條件下，有機(jī)底物以最大的速度進(jìn)行降解，而與有機(jī)底物的濃度無關(guān)，呈零級(jí)反應(yīng)關(guān)系。dS/dt表示有機(jī)底物的降解速度。q第11頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月即圖上所表示的S’—S，區(qū)段。有機(jī)底物的濃度再行提高，降解速率也不會(huì)提高，因?yàn)樵谶@一條件下，微生物處于對(duì)數(shù)增殖期，其酶系統(tǒng)的活性位置都為有機(jī)底物所飽和。有機(jī)底物的降解速度與污泥濃度(生物量)有關(guān)，并呈一級(jí)反應(yīng)關(guān)系第12頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月2、在低底物濃度的條件下，S<<Ks，與Ks值相較，S值可忽略不計(jì)，這樣，上式可分別簡化為：

qq第13頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月可見，有機(jī)底物降解遵循一級(jí)反應(yīng)，有機(jī)底物的含量已成為有機(jī)底物降解的控制因素，因?yàn)樵谶@種條件下，混合液中有機(jī)底物濃度已經(jīng)不高，微生物增殖處于減速增殖期或內(nèi)源呼吸期，微生物酶系統(tǒng)多未被飽和，在圖中即為橫坐標(biāo)S=0到S=S”這樣的一個(gè)區(qū)段。這個(gè)區(qū)段的曲線在表現(xiàn)形式上為通過原點(diǎn)的直線，其斜率即為K2。第14頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月思考題: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(shí)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(duì)策有哪些?第15頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月污泥膨脹是活性污泥法系統(tǒng)常見的一種異?，F(xiàn)象,是指由于某種因素的改變,活性污泥質(zhì)量變輕、膨大、沉降性能惡化，SVI值不斷升高，不能在二沉池內(nèi)進(jìn)行正常的泥水分離，二沉池的污泥面不斷上升，最終導(dǎo)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(yùn)行的污泥，這種現(xiàn)象稱污泥膨脹。污泥膨脹時(shí)，SVI值異常高，有時(shí)可達(dá)400以上。

第16頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月

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(dǎo)致的；后者是菌膠團(tuán)細(xì)菌本身生理活動(dòng)異常、粘性物質(zhì)大量產(chǎn)生導(dǎo)致的。2.發(fā)生污泥膨脹后,二沉池出水的SS將會(huì)大幅度增加,直至超過國家標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)導(dǎo)致出水的COD和BOD也超標(biāo)。如果不采取控制措施，污泥持續(xù)流失會(huì)使曝氣池內(nèi)的微生物數(shù)量銳減，不能滿足分解有機(jī)第17頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月污染物的正常需要，從而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)性能的下降，甚至崩潰。如果恢復(fù)，需要從培養(yǎng)、馴化活性污泥重新開始。污泥膨脹可以通過檢測(cè)曝氣池混合液的SVI（超過100）、沉降速度（低于0.6米/小時(shí))和生物相鏡檢(絲狀菌增大到++級(jí))來判斷和預(yù)測(cè)，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。第18頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月3.活性污泥中,絲狀菌過度繁殖,會(huì)形成絲狀菌污泥膨脹。在正常環(huán)境中，菌膠團(tuán)的生長速率大于絲狀菌,不會(huì)出現(xiàn)絲狀菌過度繁殖的現(xiàn)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(tuán)細(xì)菌強(qiáng),絲狀菌的數(shù)量就有可能超過菌膠團(tuán)細(xì)菌,從而導(dǎo)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:第19頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)進(jìn)水中有機(jī)物質(zhì)太少,曝氣池內(nèi)F/M太低,導(dǎo)致微生物食料不足;(2)進(jìn)水中N和P等營養(yǎng)物質(zhì)不足;(3)PH值太低,不利于菌膠團(tuán)生長;(4)曝氣池溶解內(nèi)氧太低;(5)進(jìn)水水質(zhì)和水量波動(dòng)太大,對(duì)微生物造成沖擊;(6)進(jìn)入曝齊池的污水“腐化”而含有較多的硫化氫(大于1~2毫克/升),導(dǎo)致絲硫菌過量繁殖;(7)進(jìn)入曝氣池的污水水溫偏高(超過攝氏30度)第20頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月3.非絲狀菌污泥膨脹是由于菌膠團(tuán)本身生理活動(dòng)異常,導(dǎo)致活性污泥沉降性能惡化的現(xiàn)象,可分為兩種:(1)非絲狀菌污泥膨脹是由于進(jìn)水口含有大量的溶解性糖類有機(jī)物,使污泥負(fù)荷F/M太高,而進(jìn)水中又缺乏足夠的N和P等營養(yǎng)物質(zhì)或混合液內(nèi)溶解氧含量太低.高F/M時(shí),細(xì)菌會(huì)很快把大量有機(jī)物質(zhì)吸入體內(nèi),而由于缺乏足夠的N和P或溶解氧,就不能在體內(nèi)進(jìn)行正常的分解代謝,此時(shí)細(xì)菌會(huì)向體外分泌出過量的多聚糖類物質(zhì).第21頁，課件共22頁，創(chuàng)作于2023年2月這些多聚糖類物質(zhì)由于分子中含有很多的羥基而具有較強(qiáng)的親水性,使活性污泥的結(jié)合水高達(dá)400%以上,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于100%的左右的正常水平