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1、第十一章 废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础重点：反应原理及条件、反应级数、数学方程、微生物生长特点（曲线）第一节 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理一、 呼吸呼吸：获取能量的生理功能底物：能被微生物酶催化的物质，实质上是反应中提供氢和电子的物质。（酶 enzyme 微生物 microorganism 催化 catalyzeTo modify, especially to increase, the rate of (a chemical reaction) by catalysis（催化作用）.过程：底物微生物受氢体微生物生命活动生化反应终产物（生化反应）注意：反应物质反应条件反应规律
2、实质：脱氢酶脱氢、受氢体受氢（电子活化）好氧微生物与厌氧微生物的区别：厌氧微生物没有氧化酶系统，只有脱氢酶类型：好氧，厌氧根据受氢体（Hydrogen Acceptor）不同1.1 好氧呼吸（aerobic）：受氢体为氧；依据底物不同 heterotrophic bacterium autotrophic bacterium异养型 自养型受氢体 氧 氧底物 有机物 无机物终点产物 无机物 无机物能量 多 多1.2 厌氧呼吸（anaerobic）：受氢体为除氧以外的有机物或无机物；按其不同发酵ferment 无氧呼吸受氢体 有机物 无机物底物消耗多 有机物， 无机物，有机物终点产物 有机物 无机
3、物能量 较少 较少提问：为什么厌氧微生物消耗底物比好氧微生物多？而释放能量少？产物包含能量？二、废水的生物处理好氧 厌氧底物 溶解或胶体态的有机物 高浓度有机物或无机物微生物 好氧微生物 厌氧微生物和兼性微生物产物 无机物，微生物增长（多） 可燃气体，无机物，微生物增长（少） 条件（微生物生长）氧 无氧特点 快、效果好、所需容积小 慢、不彻底、所需容积小受环境影响 小 难启动，条件苛刻 对环境影响 污泥量大 酸臭、但污泥量小适用 BOD52000mg/L（为什么）气浮池，Qr代表溶气水量。第二节 微生物的生长规律和生长环境一、微生物的生长规律1.1 生长曲线：图11-3表示微生物在不同培养环境
4、下生长情况及其生长过程纯菌种研究微生物生长分生长周期：停滞期（调整）：条件变化过程中；几何级数生长；污泥较少对数期（旺盛生长）：量大底物浓度高；等速生长；污泥絮凝性差静止期（平衡）：量小底物浓度低；减速生长；污泥浓度较高，絮凝性好衰老期（衰亡）：底物浓度很低；内源呼吸，不生长；污泥沉降性能好1.2 活性污泥生长与细菌生长类似，更复杂，受环境影响因素多细菌、藻类、丝状菌、放线菌、原生动物、后生动物，构成食物链，其混合体构成活性污泥。黄褐色，土腥味（土臭素、龙脑）正常的必要指标细菌：原核生物；菌胶团丝状菌较大群体，其中菌胶团为污泥主体 球衣细菌（碳水化合物）硫丝细菌（丝状细菌）污泥膨胀 白硫细菌（
5、含硫化合物）藻类（氧化塘中绿藻、小球藻、栅藻、衣藻等）、放线菌（丝状菌，如诺卡氏菌）、真菌、立克次氏体、衣原体、支原体原生动物：最低等的单细胞动物，个体很小，长度100-300微米之间，普通显微镜可见。有关的包括肉足类（变形虫）、鞭毛类（绿眼虫）、纤毛类（自由游动型如草履虫；固着型如钟虫或叫柄纤毛虫）等后生动物：多细胞生物，轮虫（最小的一种）和线虫处理效果较好的指征。轮虫：滤食微型藻类、细菌、有机碎屑；捕食原生动物、小轮虫污泥的食物链生物有对应的滞后关系生态学二、微生物的生长环境（条件）最主要因素：营养、温度、pH、DO、有毒物质营养：底物浓度，C/N/O温度：不同微生物有不同适应范围，是确定
6、污水生化处理的重要条件 原理pH：同温度，调节池均质作用，调节pHDO：好氧与厌氧、兼性差别绝大多数污水处理系统中细菌为兼性。（设问） 好氧细菌处于厌氧环境耐受力（1到几天）远大于厌氧细菌处于溶解氧高环境中耐受力（部分中毒死亡）。微好氧菌：DO较低接近于零，生长良好处于优势的好氧菌。丝状菌污泥膨胀。好氧：2.0-4.0（絮凝体内0.1-0.3，絮凝体外部混合液0.5-2，剩余1）厌氧：0.2缺氧：0.5有毒物质：抑制和杀害作用的化学物质，工业废水中。表现：细胞正常结构破坏，菌体内酶变质并失去活性。（酶的特性：高效、特异、变异性）变异因素：高温、高压、强酸碱、重金属盐、紫外线等第三节 反应速度和
7、反应级数以生物酶为催化剂的生物化学反应。一、反应速度单位时间，底物减少量或产物增加量衡量。一般以底物减少量。因为产物增加量需要MS鉴定，成本较高。产率系数观测产率系数（净增长系数）：降解1kgBOD5有机物所净增加的细胞量。二、反应级数质量作用定律：反应速度与反应物浓度之间为正比关系。三级见书，错误公式（11-11-13）n 反应级数，一般废水生物处理，为1k 反应速度常数，各反应物浓度为 1时的反应速度第四节 几个基本方程式米氏：底物浓度酶反应速度monod：底物浓度微生物比增长和底物比降解速度半速度常数：Km Ks Ks，半最大速度时反应物浓度双倒数作图法求最大值及半速度常数设计经验数据，反应动力学理论结合实践（70年代后）废水生物处理：有机污染物去除对象，底物 主体微生物 DO条件数学模型生化反应动力学方程式质量守恒monod米氏生物处理数学模式设计与运行一几点假定时间、空间均匀、反应条件足够二基本方程式Heukelekian：微生物的净增长和底物降解之间的基本关系。