第四章废水生物处理的基本概念介绍.ppt

第四章 废水生物处理的基本概念 主要内容 好氧 、无氧 、厌氧生物处理 莫诺特方程 废水生物处理工程的基本数学模式 4.1 废水的好氧与厌氧生物处理 微生物的呼吸类型依据电子受氢体不同分为好氧呼吸和厌氧呼吸： 好氧呼吸是在分子氧参与下的生物氧化，反应的最终受氢体是分子氧，包括脱氢和氧化两个过程。底物（营养物质）进入微生物细胞后，其中的氢被脱氢酶活化、脱出传递给辅酶（递氢体），同时放出电子，氧化酶利用放出的电子激活游离氧，活化氧和底物中脱出的氢结合形成水。 厌氧呼吸是在无分子氧的情况下进行的生物氧化，只有脱氢过程，没有氧化过程，氢受体不是氧分子，而是一些简单的有机物或无机物。 好氧呼吸 异养型微生物，以有机物为底物（供氢体），氧气为受氢体，终点产物为二氧化碳、铵和水等无机物，同时放出能量，如下式： C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量(2817.3kJ) C11H29O7N+14O2+H 11CO2+13H2O+NH4++能量 自养型微生物，以无机物为底物（供氢体），氧气为受氢体，终点产物也是无机物，同时放出能量，如下式： NH4++2O2 NO3- +2H++H2O+能量 厌氧呼吸 发酵：指供氢体和受氢体都是有机物的生物氧化作用，最终受氢体无需外加，就是供氢体的分解产物，这种生物氧化作用不彻底，释放的能量较少，如葡萄糖发酵为乙醇 无氧呼吸：供氢体是有机物，无机氧化物代替分子氧作为受氢体，如NO-3,NO-2,SO42-,CO2作为最终氢受体的生物氧化作用，如在反硝化作用中，受氢体为NO-2 C6H12O6 2CH3CH2OH + 2CO2 + 能量(92.0kJ) C6H12O6 + 4 NO-3 6CO2 + 6H2O+2N2+能量(1755.6kJ) 废水的好氧处理 好氧生物处理是在有游离氧（分子氧）存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。 好氧生物处理反应速度快，时间短，处理构筑物容积小，适宜于处理中低浓度的有机废水（BOD5500mg/L），废水处理工程中好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类 废水的好氧与厌氧生物处理 厌氧生物处理反应速度慢，时间长，处理构筑物容积大，但不需要另加氧源，运行费用低，适宜于处理高浓度的有机废水（BOD52000mg/L）。 厌氧生物处理是在没有氧（分子氧）的条件下，兼性细菌和厌氧细菌降解和稳定有机物的处理方法。 4.2 莫诺特(Monod)方程 微生物增长速度和微生物本身的浓度、底物之间的关系 4.2 莫诺特(Monod)方程 可用莫诺特(Monod)方程反映： ρS:限制微生物增长的底物浓度 μ：微生物的比增长速率，单位生物量的增长速度 μmax:最大比增长速率 ρX:微生物的浓度 KS：饱和常数 Ks，μmax的求解，双倒数法： 4.3 废水生物处理工程的基本数学模式 推导污水生物处理工程的数学模式的几点假定： 整个处理系统处于稳定状态，即反应器中的微生物浓度和底物浓度不随时间变化，维持一个常数 反应器中的物质按完全混合及均匀分布的情况考虑，即反应器中的微生物浓度和底物浓度不随位置变化，维持一个常数 整个反应过程中，氧的供应是充分的（对于好氧处理） 微生物增长与底物降解的基本关系式 dρX/dt:微生物净增长速度 dρS/dt:底物利用速度 Y:产率系数 Kd:内源呼吸系数 ρX:反应器中微生物浓度 污水生物处理法的分类 生物处理法 天然半天然生物处理 人工强化生物处理 生物稳定塘 土地处理系统 好氧生物处理 厌氧生物处理 活性污泥法 生物膜法 传统厌氧消化 现代高速厌氧反应器 本章重点掌握的知识点 生物处理基本类型及机理 Monod方程的意义及求解 废水好氧生物处理中有机物的迁移转化 内源呼吸产物 + 能量 (CO2、H2O、NH3、SO42-…) 污水中的可 降解有机物 新细胞物质 （C5H7NO2） 代谢产物 (CO2、H2O、NH3、SO42-…) (1/3) 分解代谢 (2/3) 合成代谢 + 异养微生物 O2 ＋ 能量 净增细胞物质 内源呼吸 ～80% ～20% 内源呼吸残留物 O2 无机代谢产物 少量能量 剩余污泥 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 * *