《污水生物处理的基本概念生化反应动力学基础学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《污水生物处理的基本概念生化反应动力学基础学习教案.pptx（46页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、会计学1污水生物污水生物(shngw)处理的基本概念生化处理的基本概念生化反应动力学基础反应动力学基础第一页，共46页。一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢(xnchndixi)(xnchndixi)微生物的能量代谢：微生物的能量代谢：微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢新陈代谢新陈代谢=分解代谢分解代谢+合成合成(hchng)(hchng)代谢代谢 根据氧化还原反应最终电子受体的不同，分解代谢根据氧化还原反应最终电子受体的不同，分解代谢分为发酵分为发酵(fjio)和呼吸两种类型。和呼吸两种类型。底物或基质（底物或基质（substrate）第2页/共46
2、页第二页，共46页。一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢(xn chn dixi)(xn chn dixi)（一）发酵(fjio)指供氢体和受氢体都是有机指供氢体和受氢体都是有机(yuj)化合物的生物氧化作化合物的生物氧化作用，最终受氢体无需外加，就是供氢体的分解产物（中间用，最终受氢体无需外加，就是供氢体的分解产物（中间产物）。产物）。C6H12O6 2CH3COCOOH+4H2 CH3COCOOH 2 CO2+2CH3CHO4H+2CH3CHO 2CH3CH2OH总反应式：总反应式：C6H12O6 2CH3CH2OH+2 CO2+92.0kJ第3
3、页/共46页第三页，共46页。一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢(xnchndixi)(xnchndixi)（二）好氧呼吸（二）好氧呼吸好氧呼吸是在有分子氧（好氧呼吸是在有分子氧（O2）参与）参与(cny)的生物的生物氧化，反应的最终受氢体是分子氧。氧化，反应的最终受氢体是分子氧。异养型微生物异养型微生物以有机物为底物（电子供体），终以有机物为底物（电子供体），终点产物为二氧化碳、氨和水等，同时放出能量。点产物为二氧化碳、氨和水等，同时放出能量。C6H12O6+6O26CO2+6H2O+2817.3kJC11H29O7N+14O2+H+11CO2+
4、13H2O+NH4+能量能量自养型微生物自养型微生物以无机物为底物，终点产物也是无以无机物为底物，终点产物也是无机物，同时放出能量。机物，同时放出能量。H2S+2O2H2SO4+能能量量NH4+2O2NO3+2H+H2O+能量能量第4页/共46页第四页，共46页。一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢(xnchndixi)(xnchndixi)（三）缺氧（三）缺氧（三）缺氧（三）缺氧(qu y(qu y n n)呼吸呼吸呼吸呼吸是指在无分子氧但有化合态氧的情况下，以无机氧化物，如是指在无分子氧但有化合态氧的情况下，以无机氧化物，如是指在无分子氧但有化合
5、态氧的情况下，以无机氧化物，如是指在无分子氧但有化合态氧的情况下，以无机氧化物，如NO3-,NO3-,NO2-,SO42-,S2O32-,CO2NO2-,SO42-,S2O32-,CO2等代替分子氧，作为最终受氢体的生等代替分子氧，作为最终受氢体的生等代替分子氧，作为最终受氢体的生等代替分子氧，作为最终受氢体的生物氧化作用。物氧化作用。物氧化作用。物氧化作用。C6H12O6+6H2O 6 CO2+24 HC6H12O6+6H2O 6 CO2+24 H24 H+4 NO3-2N2+12 H2O24 H+4 NO3-2N2+12 H2O总反应式：总反应式：总反应式：总反应式：C6H12O6+4 N
6、O3-6 CO2+6H2O+2N2+1755.6 kJC6H12O6+4 NO3-6 CO2+6H2O+2N2+1755.6 kJ第5页/共46页第五页，共46页。一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢一、微生物的新陈代谢(xnchndixi)(xnchndixi)呼吸方式呼吸方式受氢体受氢体化学反应式化学反应式好氧呼吸好氧呼吸分子氧分子氧C6H12O6+6O2-6CO2+6H2O+2817.3 kJ缺氧呼吸缺氧呼吸无机物无机物C6H12O6+4 NO3-6 CO2+6H2O+2N2+1755.6 kJ发酵发酵有机物有机物C6H12O6 2CH3CH2OH+2 CO2+9
7、2.0kJ三种代谢方式获得的能量水平三种代谢方式获得的能量水平(shupng)(shupng)比较比较第6页/共46页第六页，共46页。二、废水的好氧生物二、废水的好氧生物二、废水的好氧生物二、废水的好氧生物(shngw)(shngw)处理处理处理处理 内源代谢产物内源代谢产物+能能量量CO2、H2O、NH3内源代谢残留物内源代谢残留物内源内源代谢代谢8020第7页/共46页第七页，共46页。可生物降解可生物降解(shnwjinji)有机物有机物呼吸呼吸(hx)氧化氧化O2CO2CO2、H2OH2O、能量、能量(nngling)(nngling)合成新细胞合成新细胞O2内源呼吸内源呼吸剩余污泥
8、排出剩余污泥排出第8页/共46页第八页，共46页。三、废水三、废水三、废水三、废水(fishu(fishu)的厌氧生物处理的厌氧生物处理的厌氧生物处理的厌氧生物处理 无分子氧及化合态氧无分子氧及化合态氧厌氧微生物只有脱氢酶系统厌氧微生物只有脱氢酶系统(xtng)，没有氧化酶系统，没有氧化酶系统(xtng)厌氧跟好氧污泥(wn)产率的差别？第9页/共46页第九页，共46页。好氧反应速度较快，反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。目前对中、低浓度的有机废水，或者说好氧反应速度较快，反应时间较短，故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。目前对中、低浓度的有机废水，
9、或者说BOD5小于小于500mg/L的有机废水，基本采用好氧生物处理。的有机废水，基本采用好氧生物处理。由于厌氧生物处理不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量（由于厌氧生物处理不需另加氧源，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收能量（CH4）等优点）等优点(yudin)。其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。此外，需维持较高的反应温度，就要消耗能源。对于有机污泥和高浓度有机废水（一般。其主要缺点是反应速度较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。此外，需维持较高的反应温度，就要消耗能源。对于有机污泥和高浓度有机废水（一般BOD52000
10、mg/L）可采用厌氧处理法。）可采用厌氧处理法。好氧生物处理好氧生物处理(chl)与厌氧生物处理与厌氧生物处理(chl)的比较：的比较：第10页/共46页第十页，共46页。四、脱四、脱四、脱四、脱N N N N除除除除P P P P基础理论基础理论基础理论基础理论（一）生物（一）生物(shngw)脱氮脱氮 氨化氨化 硝化硝化 反硝化反硝化第11页/共46页第十一页，共46页。1.1.氨化反应氨化反应氨化反应氨化反应(fnyng)(fnyng)n n在氨化微生物的作用下，有机在氨化微生物的作用下，有机N N化合物可以化合物可以(ky)(ky)在好氧或厌在好氧或厌氧条件下分解转化为氨态氮。氧条件下
11、分解转化为氨态氮。以氨基酸为例：以氨基酸为例：第12页/共46页第十二页，共46页。在在好好氧氧条条件件下下，将将NH4+转转化化为为NO2-和和NO3-的的过过程程。此此作作用用(zuyng)是是由由亚亚硝硝酸酸菌菌和和硝硝酸酸菌菌两两种种菌菌共共同同完完成成的的。其其反反应应如如下：下：2NH4 3O2 2NO2-2H2O4H 2NO2-O22 NO3-2.硝硝化化(xio hu)反反应应化能自养化能自养(zyn)型型第13页/共46页第十三页，共46页。硝化细菌生长硝化细菌生长硝化细菌生长硝化细菌生长(shngzhng)(shngzhng)影响因子：影响因子：影响因子：影响因子：硝化细菌
12、是化能自养菌，生长率低，对环境条件变化较为硝化细菌是化能自养菌，生长率低，对环境条件变化较为敏感。温度，溶解氧，污泥龄，敏感。温度，溶解氧，污泥龄，pH，有机负荷等都会对它，有机负荷等都会对它产生影响。产生影响。硝化反应的适宜温度为硝化反应的适宜温度为2030。低于。低于15时，反应速时，反应速度迅速下降，度迅速下降，5时反应几乎完全时反应几乎完全(wnqun)停止。停止。由于硝化菌是自养菌，若水中由于硝化菌是自养菌，若水中BOD5值过高，将有助于异值过高，将有助于异养菌的迅速增殖，微生物中的硝化菌的比例下降。养菌的迅速增殖，微生物中的硝化菌的比例下降。第14页/共46页第十四页，共46页。硝
13、化细菌生长硝化细菌生长硝化细菌生长硝化细菌生长(shngzhng)(shngzhng)影响因子：影响因子：影响因子：影响因子：硝化菌的生长世代周期较长，为了保证硝化作用的进硝化菌的生长世代周期较长，为了保证硝化作用的进硝化菌的生长世代周期较长，为了保证硝化作用的进硝化菌的生长世代周期较长，为了保证硝化作用的进行，泥龄应取大于硝化菌最小世代时间（行，泥龄应取大于硝化菌最小世代时间（行，泥龄应取大于硝化菌最小世代时间（行，泥龄应取大于硝化菌最小世代时间（3 310d10d）两）两）两）两倍以上。倍以上。倍以上。倍以上。硝化反应对溶解氧有较高的要求，处理系统中的溶解硝化反应对溶解氧有较高的要求，处理
14、系统中的溶解硝化反应对溶解氧有较高的要求，处理系统中的溶解硝化反应对溶解氧有较高的要求，处理系统中的溶解氧量最好保持在氧量最好保持在氧量最好保持在氧量最好保持在2mg/L2mg/L以上。以上。以上。以上。在硝化反应过程中，有在硝化反应过程中，有在硝化反应过程中，有在硝化反应过程中，有H+H+释放出来，使释放出来，使释放出来，使释放出来，使pHpH值下降。值下降。值下降。值下降。硝化菌受硝化菌受硝化菌受硝化菌受pHpH值的影响很敏感，为了保持适宜的值的影响很敏感，为了保持适宜的值的影响很敏感，为了保持适宜的值的影响很敏感，为了保持适宜的pHpH值值值值7 78 8，应在废水中保持足够的碱度，以调
15、节，应在废水中保持足够的碱度，以调节，应在废水中保持足够的碱度，以调节，应在废水中保持足够的碱度，以调节pHpH值的变值的变值的变值的变化化化化(binhu)(binhu)。1g1g氨态氮氨态氮氨态氮氨态氮(以以以以N N计计计计)完全硝化，需碱度完全硝化，需碱度完全硝化，需碱度完全硝化，需碱度(以以以以CaCO3CaCO3计计计计)7.1g)7.1g。第15页/共46页第十五页，共46页。污污污污水水水水中中中中的的的的硝硝硝硝态态态态氮氮氮氮NO3-NO3-N N和和和和亚亚亚亚硝硝硝硝态态态态氮氮氮氮NO2-NO2-N N，在在在在无无无无氧氧氧氧或或或或低低低低氧氧氧氧条条条条件件件件
16、下下下下被被被被反反反反硝硝硝硝化化化化细细细细菌菌菌菌还还还还原原原原成成成成氮氮氮氮气气气气的的的的过过过过程程程程。具体具体具体具体(jt)(jt)反应如下：反应如下：反应如下：反应如下：6NO2-6NO2-3CH3OH 3N23CH3OH 3N23CO2+3H2O3CO2+3H2O6OH6OH6NO3-6NO3-5CH3OH 3N25CH3OH 3N27H2O7H2O5CO2+6OH5CO2+6OH 3.反硝化作用反硝化作用(xio hu zu yn)第16页/共46页第十六页，共46页。反反硝硝化化菌菌属属异异养养型型兼兼性性厌厌氧氧菌菌，在在有有氧氧存存在在时时，它它会会以以O2为
17、为电电子子(dinz)受受体体进进行行好好氧氧呼呼吸吸；在在无无氧氧而而有有NO3-或或NO2-存存在在时时，则则以以NO3-或或NO2-为为电电子子(dinz)受受体体，以以有有机机碳碳为为电电子子(dinz)供供体体和和营养源进行反硝化反应。营养源进行反硝化反应。第17页/共46页第十七页，共46页。n n在反硝化反应中，最大的问题就是在反硝化反应中，最大的问题就是污水中可用于反硝化的有机碳的污水中可用于反硝化的有机碳的多少及其可生化程度。多少及其可生化程度。n n当污水中当污水中BOD5TKN35时，时，可认为碳源充足。可认为碳源充足。n n不同的有机碳将导致反硝化速率不同的有机碳将导致
18、反硝化速率(sl)的不同。碳源按其来源可的不同。碳源按其来源可分为三类：分为三类：n n外加碳源，多采用甲醇，因为甲外加碳源，多采用甲醇，因为甲醇被分解后的产物为醇被分解后的产物为CO2，H2O，不产生其它难降解的中间产物，不产生其它难降解的中间产物，但其费用较高；但其费用较高；n n原水中含有的有机碳；原水中含有的有机碳；n n内源呼吸碳源内源呼吸碳源细菌体内的原细菌体内的原生物质及其贮存的有机物。生物质及其贮存的有机物。第18页/共46页第十八页，共46页。n n反硝化反应的适宜反硝化反应的适宜pH值为值为6.57.5。pH值高于值高于8或低于或低于6时，时，反硝化速率将迅速反硝化速率将迅
19、速(xn s)下下降。降。n n反硝化反应的温度范围较宽，反硝化反应的温度范围较宽，在在540范围内都可以进范围内都可以进行。但温度低于行。但温度低于15时，反硝时，反硝化速率明显下降。化速率明显下降。第19页/共46页第十九页，共46页。4.4.同化作用同化作用同化作用同化作用(tnghu zuyng)(tnghu zuyng)n n污水中的一部分氮（氨氮或有污水中的一部分氮（氨氮或有机氮）被同化成微生物细胞的机氮）被同化成微生物细胞的组成成分组成成分(chng fn)，并以剩，并以剩余污泥的形式得以从污水中去余污泥的形式得以从污水中去除的过程，称为同化作用。除的过程，称为同化作用。以反硝化
20、菌为例，在反硝化菌代谢活动的同以反硝化菌为例，在反硝化菌代谢活动的同时，伴随着反硝化菌的生长时，伴随着反硝化菌的生长(shngzhng)繁繁殖，即菌体合成过程殖，即菌体合成过程.第20页/共46页第二十页，共46页。用于细胞体用于细胞体(C5H7O2N)合成合成(hchng)4%96%第21页/共46页第二十一页，共46页。（二）生物（二）生物（二）生物（二）生物(shngw)(shngw)除磷除磷除磷除磷聚磷菌（聚磷菌（PAOs）厌氧释磷厌氧释磷 好氧（缺氧好氧（缺氧(qu yn)）超量）超量吸磷吸磷第22页/共46页第二十二页，共46页。n n厌氧放磷：在厌氧状态下，兼性菌厌氧放磷：在厌氧
21、状态下，兼性菌将溶解性有机物转化成将溶解性有机物转化成VFAVFA；活性；活性污泥中的聚磷菌污泥中的聚磷菌(PAOs)(PAOs)将体内积将体内积聚的聚磷分解，分解产生的能量部聚的聚磷分解，分解产生的能量部分供聚磷菌生存，另一部分能量供分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主动吸收易降解聚磷菌主动吸收易降解(jin(jin ji)ji)的的CODCOD（如（如VFAVFA）转化为）转化为PHBPHB（聚（聚羟基丁酸）的形态储藏于体羟基丁酸）的形态储藏于体内。聚磷分解形成的无机磷释放回内。聚磷分解形成的无机磷释放回污水中，这就是厌氧放磷。污水中，这就是厌氧放磷。第23页/共46页第二十三页，共46
22、页。n n好氧吸磷：进入好氧吸磷：进入好氧吸磷：进入好氧吸磷：进入(jnr)(jnr)(jnr)(jnr)好（缺）氧状态后，聚磷菌将储存好（缺）氧状态后，聚磷菌将储存好（缺）氧状态后，聚磷菌将储存好（缺）氧状态后，聚磷菌将储存于体内的于体内的于体内的于体内的PHBPHBPHBPHB进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖，进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖，进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖，进行好氧分解并释出大量能量供聚磷菌增殖，部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于部分供其主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于部分供其
23、主动吸收污水中的磷酸盐，以聚磷的形式积聚于体内，这就是好氧吸磷。体内，这就是好氧吸磷。体内，这就是好氧吸磷。体内，这就是好氧吸磷。n n由于活性污泥在运行中不断增殖，为了系统的稳定运行，由于活性污泥在运行中不断增殖，为了系统的稳定运行，由于活性污泥在运行中不断增殖，为了系统的稳定运行，由于活性污泥在运行中不断增殖，为了系统的稳定运行，必须从系统中排除和增殖量相当的活性污泥，也就是剩余必须从系统中排除和增殖量相当的活性污泥，也就是剩余必须从系统中排除和增殖量相当的活性污泥，也就是剩余必须从系统中排除和增殖量相当的活性污泥，也就是剩余污泥。剩余污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌，也就是从污污泥。剩余污泥
24、中包含过量吸收磷的聚磷菌，也就是从污污泥。剩余污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌，也就是从污污泥。剩余污泥中包含过量吸收磷的聚磷菌，也就是从污水中去除的含磷物质。水中去除的含磷物质。水中去除的含磷物质。水中去除的含磷物质。(正常细胞含磷正常细胞含磷正常细胞含磷正常细胞含磷1 1 1 13 3 3 3，聚磷菌，聚磷菌，聚磷菌，聚磷菌吸磷量可达吸磷量可达吸磷量可达吸磷量可达12121212)第24页/共46页第二十四页，共46页。11.2 11.2 微生物的生长规律微生物的生长规律微生物的生长规律微生物的生长规律(gul)(gul)和生长环境和生长环境和生长环境和生长环境 一、微生物的生长一、微生物的生
25、长(shngzhng)规律规律1、停滞期、停滞期2、对数期、对数期3、静止期、静止期4、衰老期、衰老期 实际运用实际运用(ynyng)中，将活性污泥控制在哪个生长期？为什么？中，将活性污泥控制在哪个生长期？为什么？第25页/共46页第二十五页，共46页。11.2 11.2 微生物的生长微生物的生长微生物的生长微生物的生长(shngzhng)(shngzhng)规律和生长规律和生长规律和生长规律和生长(shngzhng)(shngzhng)环境环境环境环境 后生动物原生动物5第26页/共46页第二十六页，共46页。11.2 11.2 微生物的生长微生物的生长微生物的生长微生物的生长(shngzh
26、ng)(shngzhng)规律和生长规律和生长规律和生长规律和生长(shngzhng)(shngzhng)环境环境环境环境 二、微生物的生长二、微生物的生长(shngzhng)环境环境（一）、微生物的营养（一）、微生物的营养 水处理中微生物对水处理中微生物对C、N、P三大营养元素的要求：三大营养元素的要求：对好氧生物处理对好氧生物处理 BOD5：N：P=100：5：1，对厌氧生物处理对厌氧生物处理 C/N=（1020）：）：1碳源碳源-异养菌利用异养菌利用(lyng)有机碳源。有机碳源。氮源氮源-无机氮（无机氮（NH3及及NH4+）和有机氮（尿素，氨基酸，蛋白质等）。）和有机氮（尿素，氨基酸，
27、蛋白质等）。补充氮、磷补充氮、磷：1）与生活污水混合；与生活污水混合；2）添加药剂：硫酸铵，硝酸铵，尿素（补添加药剂：硫酸铵，硝酸铵，尿素（补充氮源）；充氮源）；磷酸钠、磷酸钾等磷酸钠、磷酸钾等（补充磷源）（补充磷源）P277第27页/共46页第二十七页，共46页。（二）、温度（二）、温度（二）、温度（二）、温度 各类微生物生长的温度范围不同各类微生物生长的温度范围不同各类微生物生长的温度范围不同各类微生物生长的温度范围不同(b tn)(b tn)，约为，约为，约为，约为5 58080。此范围内可分成最低生长温度、最高生长温。此范围内可分成最低生长温度、最高生长温。此范围内可分成最低生长温度、
28、最高生长温。此范围内可分成最低生长温度、最高生长温度和最适生长温度。度和最适生长温度。度和最适生长温度。度和最适生长温度。以微生物适应的范围，可分为：中温性（以微生物适应的范围，可分为：中温性（以微生物适应的范围，可分为：中温性（以微生物适应的范围，可分为：中温性（20-4520-45）、）、）、）、高温性（高温性（高温性（高温性（45 45以上）、低温性（以上）、低温性（以上）、低温性（以上）、低温性（2020以下）以下）以下）以下）好氧生物处理中以中温菌细菌为主，最适温度好氧生物处理中以中温菌细菌为主，最适温度好氧生物处理中以中温菌细菌为主，最适温度好氧生物处理中以中温菌细菌为主，最适温度
29、20-20-3737；厌氧生物处理中，中温性甲烷菌最适温度范围为厌氧生物处理中，中温性甲烷菌最适温度范围为厌氧生物处理中，中温性甲烷菌最适温度范围为厌氧生物处理中，中温性甲烷菌最适温度范围为25-25-4040，高温性为，高温性为，高温性为，高温性为50-6050-60，厌氧处理常采用温度为，厌氧处理常采用温度为，厌氧处理常采用温度为，厌氧处理常采用温度为 33-33-3838 和和和和 52-57 52-57。第28页/共46页第二十八页，共46页。（三）pH不同的微生物有不同的不同的微生物有不同的pH适应范围。细菌、放线菌、藻适应范围。细菌、放线菌、藻类和原生物的类和原生物的pH值适应范围
30、是在值适应范围是在410之间；之间；大多数细菌适宜中性或偏碱性环境大多数细菌适宜中性或偏碱性环境(hunjng)（6.5-7.5）；）；氧化硫化杆菌，喜酸性环境氧化硫化杆菌，喜酸性环境(hunjng)，最适，最适pH值为值为3；酵母菌和霉菌要求在酸性或偏酸性的环境酵母菌和霉菌要求在酸性或偏酸性的环境(hunjng)中中生活，最适生活，最适pH为为3.06.0。活性污泥法处理废水，曝气池混合液的最适活性污泥法处理废水，曝气池混合液的最适pH宜为宜为6.5-8.5。当废水的。当废水的pH值变化较大时，应设置调节池。值变化较大时，应设置调节池。第29页/共46页第二十九页，共46页。（四）（四）溶解
31、氧溶解氧DO 好氧生物处理中如果好氧生物处理中如果DO不足，由于得不到足够的不足，由于得不到足够的氧，其活性受到影响氧，其活性受到影响(yngxing)，新陈代谢能力降，新陈代谢能力降低，同时对氧要求低的微生物应运而生，影响低，同时对氧要求低的微生物应运而生，影响(yngxing)正常的生化反应过程，造成处理效果下正常的生化反应过程，造成处理效果下降。好氧生物处理的溶解氧一般以降。好氧生物处理的溶解氧一般以2-4mg/L为宜。为宜。第30页/共46页第三十页，共46页。（五）有毒物质（五）有毒物质 对微生物具有抑制和杀害对微生物具有抑制和杀害作用的化学物质作用的化学物质(工业废水中工业废水中)
32、。其毒害作用主要表现于细其毒害作用主要表现于细胞的正常结构遭到破坏胞的正常结构遭到破坏(phui)以及菌体内的酶变质，以及菌体内的酶变质，并失去活性。如重金属离子并失去活性。如重金属离子（砷、铅、镉、铬、铁、铜、（砷、铅、镉、铬、铁、铜、锌等）能与细胞内的蛋白质结锌等）能与细胞内的蛋白质结合，使它变质，致使酶失去活合，使它变质，致使酶失去活性。性。第31页/共46页第三十一页，共46页。11.2 11.2 11.2 11.2 微生物的生长微生物的生长微生物的生长微生物的生长(shngzhng)(shngzhng)(shngzhng)(shngzhng)规律和生长规律和生长规律和生长规律和生长(
33、shngzhng)(shngzhng)(shngzhng)(shngzhng)环境环境环境环境 第32页/共46页第三十二页，共46页。11.3 11.3 反应速度反应速度反应速度反应速度(f(f n yng s d)n yng s d)和反应级数和反应级数和反应级数和反应级数一、反应速度一、反应速度(fnyngsd)第33页/共46页第三十三页，共46页。底物底物(dw)浓度浓度微生物浓度微生物浓度(nngd)第34页/共46页第三十四页，共46页。二、反应二、反应二、反应二、反应(fnyng)(fnyng)(fnyng)(fnyng)级数级数级数级数 SASA、SBSASA2SA.SB2S
34、SSSSSSS第35页/共46页第三十五页，共46页。11.4 11.4 微生物生长微生物生长微生物生长微生物生长(shngzhng)(shngzhng)动力学动力学动力学动力学 一、细胞增长速率一、细胞增长速率(sl)二、莫诺特（二、莫诺特（Monod）方程）方程三、底物利用速率三、底物利用速率(sl)四、微生物生长与底物降解的基本关系式四、微生物生长与底物降解的基本关系式第36页/共46页第三十六页，共46页。一、细胞增长一、细胞增长一、细胞增长一、细胞增长(zngzhng)(zngzhng)速率速率速率速率 微生物比增长微生物比增长(zngzhng)速率速率的提出的提出微生物的增长微生物
35、的增长(zngzhng)速率速率当微生物生长不受外界条件限制（营养充足）时，当微生物生长不受外界条件限制（营养充足）时，现有微生物群体浓度现有微生物群体浓度第37页/共46页第三十七页，共46页。二、莫诺特（二、莫诺特（二、莫诺特（二、莫诺特（Monod Monod）方程）方程）方程）方程(fngchng)(fngchng)1942年，现代细胞生长动力学奠基人年，现代细胞生长动力学奠基人Monod提出提出(t ch)，在微，在微生物生长曲线的对数期和平衡期，细胞的比生长速率与限制性底物生物生长曲线的对数期和平衡期，细胞的比生长速率与限制性底物浓度的关系可用下式表示：浓度的关系可用下式表示：微生
36、物比生长速率，（微生物比生长速率，（s-1）；）；max微生物最大比生长速率，（微生物最大比生长速率，（s-1）；）；S限制性底物限制性底物(d w)浓度，（浓度，（g/L）；）；Ks饱和常数，即当饱和常数，即当=1/2max时的底物时的底物(d w)浓度。浓度。第38页/共46页第三十八页，共46页。Monod方程是典型的均衡生长模型，其基本假设方程是典型的均衡生长模型，其基本假设如下：如下：细胞的生长为均衡式生长，因此描述细胞生长的细胞的生长为均衡式生长，因此描述细胞生长的唯一变量是细胞的浓度；唯一变量是细胞的浓度；培养基中只有一种基质是生长限制性基质，而其培养基中只有一种基质是生长限制性
37、基质，而其他组分为过量，不影响他组分为过量，不影响(yngxing)细胞的生细胞的生长；长；细胞的生长视为简单的单一反应，细胞得率为一细胞的生长视为简单的单一反应，细胞得率为一常数。常数。第39页/共46页第三十九页，共46页。(1)当限制性基质当限制性基质(j zh)浓度很低时，浓度很低时，S Ks此时此时(c sh)，(2)当当SKs时，时，此时此时(c sh)，(3)当当S处于两种情况之间时，处于两种情况之间时，Monod方程方程=max第40页/共46页第四十页，共46页。三、底物利用三、底物利用三、底物利用三、底物利用(lyng)(lyng)速率速率速率速率微生物增长(zngzhng
38、)污染物（底物(dw)降解）比底物利用速率比底物利用速率污水处理中关注点变化污水处理中关注点变化第41页/共46页第四十一页，共46页。四、微生物生长四、微生物生长四、微生物生长四、微生物生长(shngzhng)(shngzhng)与底物降解的基与底物降解的基与底物降解的基与底物降解的基本关系式本关系式本关系式本关系式 在一切生化反应中，微生物增长是底物降解的结果在一切生化反应中，微生物增长是底物降解的结果(ji gu)，彼此之间存在着一，彼此之间存在着一个定量关系，可通过下式表示：个定量关系，可通过下式表示：其中其中(qzhng)微生物总增长速度微生物总增长速度总底物利用速度总底物利用速度微
39、生物比增长速度微生物比增长速度 比底物利用速度比底物利用速度若定义若定义 rmax=max/Y，则可得则可得其中，其中，rmax最大比底物降解速度最大比底物降解速度或或Lawrance-Mccarty方程第42页/共46页第四十二页，共46页。四、微生物生长与底物四、微生物生长与底物四、微生物生长与底物四、微生物生长与底物(d w)(d w)降解的基本关系式降解的基本关系式降解的基本关系式降解的基本关系式在水处理中，为了获得较好的处理效果，通常在水处理中，为了获得较好的处理效果，通常(tngchng)控制微生物处于平衡期或内源代谢期。控制微生物处于平衡期或内源代谢期。Kd微生物衰减系数微生物衰
40、减系数因此因此(ync)，微生物体的净生长速率为，微生物体的净生长速率为即即 内源呼吸时，微生物体的内源呼吸时，微生物体的自身氧化速率自身氧化速率与微生物与微生物浓度成正比：浓度成正比：第43页/共46页第四十三页，共46页。四、微生物生长与底物降解四、微生物生长与底物降解四、微生物生长与底物降解四、微生物生长与底物降解(jin ji)(jin ji)的基本的基本的基本的基本关系式关系式关系式关系式 在实际在实际(shj)工程中，产率系数（或称微生物增长系数）工程中，产率系数（或称微生物增长系数）Y常以实际常以实际(shj)测得的观测产率系数（或称微生测得的观测产率系数（或称微生物净增长系数）物净增长系数）Yobs代替代替由由(A)可得可得由由(B)可得可得其中其中(qzhng)，为微生物比为微生物比(净净)增长速率增长速率（B）(Sherrard 和Schroeder)1973年（A）第44页/共46页第四十四页，共46页。反应了微生物净增长和底物降解之间的关系，是废水生物处理工程(gngchng)的基本数学模式。第45页/共46页第四十五页，共46页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第46页/共46页第四十六页，共46页。