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1、第三章第三章 废水处理的基废水处理的基本概念本概念第1页，本讲稿共34页新陈代谢的两个作用新陈代谢的两个作用n n异化作用-释放能量，分解营养n n同化作用-消耗能量、营养，合成细胞 分解代谢酶复杂分子 简单分子+能+H（有机物）合成代谢酶第2页，本讲稿共34页2、微生物的呼吸 微生物的呼吸指微生物的异化作用，其类型分为两种：n n好氧呼吸好氧呼吸n n厌氧呼吸厌氧呼吸第3页，本讲稿共34页好氧呼吸好氧呼吸定义：好氧呼吸是在有氧分子（O2）参与 下 的生物氧化过程。底物进入细胞底物进入细胞 脱氢酶脱氢酶 氧化酶氧化酶 受氢体受氢体OO2 2电子供体电子供体 脱氢放出电子脱氢放出电子 电子激活电
2、子激活OO2 2 生成水（生成水（HH2 2OO）第4页，本讲稿共34页分两类分两类分两类分两类以有机物为底物、以无机物为底物以有机物为底物、以无机物为底物以有机物为底物、以无机物为底物以有机物为底物、以无机物为底物以有机物为底物的呼吸：以有机物为底物的呼吸：C C6 6H H1212OO6 6+6O+6O2 2=6CO=6CO2 2+H+H2 2O+2817.3kJO+2817.3kJ以无机物为底物的呼吸：以无机物为底物的呼吸：H H2 2S+2OS+2O2 2=H=H2 2 S S OO4 4+能量能量NHNH4 4+2O+2O2 2=NO=NO3 3-+2H+2H+H+H2 2O+O+能
3、量能量第5页，本讲稿共34页厌氧呼吸厌氧呼吸定义：厌氧呼吸是在无氧分子（O2）的情况 下 进行的生物氧化过程。脱氢酶 经辅酶 底物 脱氢 传递给其他物质第6页，本讲稿共34页分两类分两类分两类分两类发酵（以有机物受氢体）、无氧呼吸（以无发酵（以有机物受氢体）、无氧呼吸（以无发酵（以有机物受氢体）、无氧呼吸（以无发酵（以有机物受氢体）、无氧呼吸（以无机氧化物为受氢体）机氧化物为受氢体）机氧化物为受氢体）机氧化物为受氢体）n n发酵 脱氢脱氢C C6 6H H1212OO6 6 2CH 2CH3 3COCOOH+4COCOOH+4H H （丙酮酸）（丙酮酸）分解分解2CH2CH3 3COCOOH
4、2COCOCOOH 2CO2 2+2CH+2CH3 3CHCH3 3CHOCHO （乙醛）（乙醛）受氢受氢4 4H H+2CH+2CH3 3CHCH3 3CHO 2CHCHO 2CH3 3CHCH3 3OHOH （乙醇）（乙醇）第7页，本讲稿共34页n n无氧呼吸 脱氢：脱氢：C C6 6HH1212OO6 6+6H+6H2 2O=6COO=6CO2 2+24+24H H 受氢：受氢：2424H H+4NO+4NO3 3-=2N=2N2 2+12H+12H2 2OO 第8页，本讲稿共34页3、微生物的种类两种方法分类两种方法分类按营养、能量分按呼吸类型分第9页，本讲稿共34页按营养、能量分按营
5、养、能量分按营养、能量分按营养、能量分异养微生物营养：有机物能量：异化作用产生的能自养微生物化能自养微生物营养：无机物能量：化学反应能光能自养微生物营养：二氧化碳能量：光能第10页，本讲稿共34页按呼吸类型分好氧微生物厌氧微生物兼性微生物发酵微生物（受氢体是有机物）无氧呼吸微生物（受氢体是无机物）第11页，本讲稿共34页二、废水的好氧处理二、废水的好氧处理第12页，本讲稿共34页优点：反应速度快、停留时间短、容积小适用：中、低浓度有机废水（BOD2000mg/l）第15页，本讲稿共34页第二节、微生物的生长规律和环境第二节、微生物的生长规律和环境第二节、微生物的生长规律和环境第二节、微生物的生
6、长规律和环境一、微生物的生长规律一、微生物的生长规律一、微生物的生长规律一、微生物的生长规律n n停止期：适应环境过程停止期：适应环境过程n n对数期：有机物浓度高；污泥絮凝性差对数期：有机物浓度高；污泥絮凝性差n n静止期：有机物浓度较低，污泥多；絮凝性好静止期：有机物浓度较低，污泥多；絮凝性好n n衰老期：有机物浓度低；污泥松散，有泥花衰老期：有机物浓度低；污泥松散，有泥花第16页，本讲稿共34页污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物细菌细菌细菌细菌n n细菌是单细胞生物细菌是单细胞生物n n有球菌、杆菌、螺旋菌有球菌、杆菌、螺旋菌n n采
7、用分裂方式繁殖，繁殖快采用分裂方式繁殖，繁殖快第17页，本讲稿共34页污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物菌胶团菌胶团菌胶团菌胶团 n n细胞壁分泌出的细胞壁分泌出的粘液粘液(荚膜）将细荚膜）将细菌粘合在一起形菌粘合在一起形成菌胶团成菌胶团n n菌胶团是活性污菌胶团是活性污泥的主要组成部泥的主要组成部分，在污水处理分，在污水处理过程起主要作用过程起主要作用第18页，本讲稿共34页污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物丝状菌丝状菌丝状菌丝状菌 丝状菌过度繁殖，可产生污泥膨胀，使污泥沉降性能恶化第
8、19页，本讲稿共34页污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物丝状菌丝状菌丝状菌丝状菌 从菌胶从菌胶团中伸团中伸出的丝出的丝状菌状菌第20页，本讲稿共34页污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物甲藻甲藻甲藻甲藻第21页，本讲稿共34页污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物蓝藻蓝藻蓝藻蓝藻第22页，本讲稿共34页污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物原生动物（变形虫）原生动物（变形虫）原生动物（变形虫
9、）原生动物（变形虫）n n原生动物是最原生动物是最低等的单细胞低等的单细胞动物动物n n在活性污泥中在活性污泥中可提高沉降性可提高沉降性能能n n变形虫占优势时变形虫占优势时处理效果差（活处理效果差（活性污泥培养初期、性污泥培养初期、污水变化大时）污水变化大时）第23页，本讲稿共34页污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物原生动物（鞭毛虫）原生动物（鞭毛虫）原生动物（鞭毛虫）原生动物（鞭毛虫）鞭毛虫占优势，出水水质差鞭毛虫占优势，出水水质差鞭毛虫占优势，出水水质差鞭毛虫占优势，出水水质差第24页，本讲稿共34页污水处理中常见的微生物污水处理中常
10、见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物原生动物（纤毛虫）原生动物（纤毛虫）原生动物（纤毛虫）原生动物（纤毛虫）纤毛虫占优势，出水水质差纤毛虫占优势，出水水质差纤毛虫占优势，出水水质差纤毛虫占优势，出水水质差第25页，本讲稿共34页污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物原生动物（钟虫）原生动物（钟虫）原生动物（钟虫）原生动物（钟虫）钟虫占优势，除处理效果好，沉降性能好，生物活性良好钟虫占优势，除处理效果好，沉降性能好，生物活性良好钟虫占优势，除处理效果好，沉降性能好，生物活性良好钟虫占优势，除处理效果好，沉降性能好，生物活性良好第
11、26页，本讲稿共34页污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物原生动物（钟虫）原生动物（钟虫）原生动物（钟虫）原生动物（钟虫）第27页，本讲稿共34页污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物后生动物（后生动物（后生动物（后生动物（轮虫轮虫轮虫轮虫）n n后生动物是后生动物是有多细胞组有多细胞组成成n n常见的有轮常见的有轮虫和线虫虫和线虫n n它们的存在它们的存在说明处理效说明处理效果好果好第28页，本讲稿共34页污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生物污水处理中常见的微生
12、物后生动物（后生动物（后生动物（后生动物（线虫线虫线虫线虫）第29页，本讲稿共34页活性污泥活性污泥由细菌、原由细菌、原生动物、微生动物、微型后生动物型后生动物等大量微生等大量微生物所组成的物所组成的絮状体，呈絮状体，呈绒粒状，绒粒状，,比比水稍重，具水稍重，具沉降性，比沉降性，比表面积大。表面积大。其作用是吸其作用是吸附、生物解附、生物解污水中的有污水中的有机污染物机污染物第30页，本讲稿共34页二、微生物的生长环境二、微生物的生长环境二、微生物的生长环境二、微生物的生长环境1 1、营养、营养n n水水n n碳源碳源作用：构成细胞、提供能源作用：构成细胞、提供能源 来源：有机物（工业废水缺碳
13、）来源：有机物（工业废水缺碳）n n氮源氮源作用：细胞合成蛋白质作用：细胞合成蛋白质 来源：无机氮化合物、有机来源：无机氮化合物、有机氮化合物氮化合物n n磷磷n n好氧过程好氧过程BODBOD：NN：P=100P=100：5 5：1 1 厌氧过程厌氧过程BODBOD：NN：P=100P=100：2.52.5：0.50.52 2、温度、温度n n生长温度范围生长温度范围5-805-80n n好冷性微生物好冷性微生物20 20 以下以下n n中温性微生物中温性微生物20-4520-45n n高温习微生物高温习微生物4545以上以上n n好氧处理好氧处理最佳温度最佳温度20-3720-37 太高蛋
14、白质变性太高蛋白质变性 太低活力降低太低活力降低n n厌氧处理厌氧处理中温中温33-3833-38 高温高温52-5752-573 3、PHPHn n 活性污泥法活性污泥法6.5-8.56.5-8.5为宜，为宜，pHpH达达到到9 9时原生动物呆滞，菌胶团解体，时原生动物呆滞，菌胶团解体，处理效果下降处理效果下降n n厌氧法厌氧法PH=6.5-7.5PH=6.5-7.54 4、溶解氧、溶解氧2-4mg/l2-4mg/l第31页，本讲稿共34页5 5、有毒物质、有毒物质、有毒物质、有毒物质毒物名称毒物名称允许浓度（允许浓度（mg/lmg/l）毒物名称毒物名称允许浓度（允许浓度（mg/lmg/l）
15、锌锌5-205-20游离氯游离氯0.1-10.1-1铜铜5-205-20氯苯氯苯100100铅铅1 1硝酸根硝酸根50005000铬酸盐铬酸盐5-205-20硫酸根硫酸根50005000氰氰5-205-20醋酸根醋酸根100-150100-150硫硫10-3010-30苯苯100100氨氨100-1000100-1000酚酚100100亚砷酸盐亚砷酸盐5 5甲醛甲醛100-150100-150砷酸盐砷酸盐2020丙酮丙酮90009000油脂油脂30-5030-50第32页，本讲稿共34页第三节、反应速度和反应级数第三节、反应速度和反应级数一、反应速度定义：在时间（t）内，底物（s）的减少量 (
16、-ds/dt)或细胞（x）的增加量(dx/dt)。定义 y=dx/ds 为产率系数，则 dx/dt=-yds/dt第33页，本讲稿共34页二、反应级数二、反应级数二、反应级数二、反应级数底物的反应速度底物的反应速度v v：V=ds/dtV=ds/dts sn nV=ds/dt=ksV=ds/dt=ksn n其中：其中：nn反应级数反应级数 k k反应速度常数反应速度常数当当n=0n=0时，时，v=k v=k，0 0级反应级反应当当n=1n=1时，时，v=k sv=k s，一级反应，一级反应当当0n10n1时，时，v=ksv=ksn n，混合级反应，混合级反应当当n=2n=2时，时，v=ksv=ks2 2 ，2 2级反应级反应n=0n=1n=20n1vs第34页，本讲稿共34页