反应速度和反应级数.pptVIP

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第四节 反应速度和反应级数 一 、 生化反应的反应速度 单位时间的底物减少量 单位时间的最终产物增加量 单位时间的微生物细胞增加量 S=y·X+z·P (式中:P-Product难以计量,所以一般用S-Substrate、X-Mass来表示反应速度) 二、反应级数 若反应 pA+qB→mC+nD的反应速度为: v=k[A]p·[B]q 这个反应称为(p+q)级反应; (p+q)称为反应的级数。 也可称这个反应是A的p级反应,或B的q级 反应。 零级反应——p+q=0; 一级反应——p+q=1; 二级反应——p+q=2; 对于生化反应: S=y·X+z·P 生化反应速度: v=d[S]/dt=k[S]n 或: lgv=nlg[S]+lgk n称为生化反应的级数 三、米-门(Michaelis-Menten)方程式 (一) 生物酶的特点 1、催化效率高,是一般催化剂的106-1013倍; 2、高度专一性 3、对环境敏感,化学组成类似蛋白质 4、在常温、常压、中性环境下进行催化反应 (二) 酶促反应 S+E=ES→P+E S—Substrate,基质或底物; E—Enzyme,酶; ES—中间产物,酶与基质的复合物; P—Product,产物。 (三) 米氏方程式 v=vmax·S/Km+S v—酶反应速度 vmax —最大酶反应速度 S—底物浓度 Km —米氏常数,半速率常数 (四) 米氏常数的意义及测定 1、Km是酶的特征常数,不同酶的Km值不同; 2、一种酶如果能催化几种底物,就有几个特定的Km; 3、 Km值最小的底物,称为该酶的最适底物; 4、由于vmax难以达到,所以Km值常用双倒数图解法测定。 第五节 微生物生长动力学----莫诺特 (Monod)方程式 (一)基本方程式 μ=Y·q μmax=Y·qmax Y---dx/ds,产率系数,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 (二) 莫诺方程式的推论 1、在高浓度有机底物的条件下, S>>Ks,上式简化为: q=qmax 二式说明,在高浓度有机底物的条件下,有机底物以最大的速度进行降解,而与有机底物的浓度无关,呈零级反应关系。dS/dt表示有机底物的降解速度。 即图上所表示的S’—S,区段。有机底物的浓度再行提高,降解速率也不会提高,因为在这一条件下,微生物处于对数增殖期,其酶系统的活性位置都为有机底物所饱和。 有机底物的降解速度与污泥浓度(生物量)有关,并呈一级反应关系 2、在低底物浓度的条件下,SKs,与Ks值相较,S值可忽略不计,这样,上式可分别简化为: 可见,有机底物降解遵循一级反应,有机底物的含量已成为有机底物降解的控制因素,因为在这种条件下,混合液中有机底物浓度已经不高,微生物增殖处于减速增殖期或内源呼吸期,微生物酶系统多未被饱和,在图中即为横坐标S=0到S=S”这样的一个区段。 这个区段的曲线在表现形式上为通过原点的直线,其斜率即为K2。 * Ks—饱和常数,也称之为半速度常数; S—有机底物浓度。 μ—比增长速率,μ=(dx/dt)/x ; dx/dt----微生物群体增长速率。 q q q q q 思考题: 1.什么是活性污泥膨胀?污泥膨胀可分为几种? 2.污泥膨胀的危害有哪些?如何识别? 3.丝状菌污泥膨胀的原因有哪些?非丝状菌污 泥膨胀的原因有哪些? 4.曝气池活性污泥膨胀的原因有哪些?解决的 对策有哪些? 污泥膨胀是活性污泥法系统常见的一种异常现象,是指由于某种因素的改变,活性污泥质量变轻、膨大、沉降性能恶化,SVI值不断升高,不能在二沉池内进行正常的泥水分离,二沉池的污泥面不断上升,最终导致污泥流失,使曝气池的MLSS浓度过度降低,从而破坏正常工艺运行的污泥,这种现象称污泥膨胀。 污泥膨胀时,SVI值异常高,有时可达400以上。

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