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3. 废水生物处理基础 生物处理是利用微生物的生命活动，代谢废水中的有机物，使废水得到净化的过程。 微生物新陈代谢：微生物不断从外界环境中摄取营养物质，通过生物酶催化的复杂生化反应，在体内不断进行物质转化和交换的过程。 分解代谢：分解复杂营养物质，降解高能化合物，获得能量。 合成代谢：通过一系列的生化反应，将营养物质转化为复杂的细胞成分，即进行微生物自身生长。 生物处理的优点： 经济，无需或极少投加药剂，无须高温、高压，常温下可完成； 反应相对彻底，二次污染相对低或无； 适用： 几乎所有城市污水厂都以生物处理为主； 多数工业废水也是以生物处理为主； 氮的去除主要依靠生物法。 分类： 好氧生物处理和厌氧生物处理 分类： 自然处理 ：生物塘和土地处理 人工处理： 好氧：活性污泥和生物膜； 厌氧：传统厌氧工艺和现代高速厌氧反应器 好氧处理优点： 反应速度较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小； 出水水质好； 处理过程中散发的臭气较少； 目前对BOD5小于500mg/l有机污水基本都用好氧法处理。 缺点：能耗较高，运行费用高。 适用：中、低浓度的有机废水。 厌氧处理优点： 运行费用低； 剩余污泥量少、可回收甲烷气体； 营养盐需求少。 缺点： 速度慢，反应时间长，池积大，出水差； 需要维持一定的温度，需消耗一定的能量； 适用：高、中、低浓度的有机废水。 生物处理中的主要微生物 细菌：以有机物为食。 原生动物：指示性生物，以细菌为食。其种属和数量随处理出水的水质而变化。 后生动物（主要指轮虫）：指示性生物，以原生动物和细菌为食。不经常出现，仅在处理水质优异的时段出现，因此，轮虫的出现是水质非常稳定的标志。 此温度范围，可分为:最低生长温度、最高生长温度和最适生长温度（是指微生物生长速度最快时温度）。 依微生物适应的温度范围，微生物可以分为中温性（20～45℃ ） 、好热性（高温性）（45℃以上）和好冷性（低温性）（20℃以下）三类。 好氧菌(中温性)：20~37?C 厌氧菌：低温：10~20?C 中温：35~38?C 高温：52~55?C 反 应 速 度 化学反应速度是指单位时间里反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量。 生物化学反应是一种以生物酶为催化剂的化学反应。 生化反应速度是指单位时间里底物浓度的减少量、最终产物的增加量或细胞的增加量。 在废水生物处理中，是以单位时间里底物的减少或细胞的增加来表示生化反应速度的。 污水生物处理中，人们总是努力创造合适的环境条件去得到希望的反应速度。 3.4 微生物增长动力学 （1） 米歇里斯-门坦（Michaelis-Menten）方程式 1913年，米歇里斯和门坦利用纯种酶做试验，得到：底物浓度与反应速度之间的关系方程： 式中:V——酶促反应速度；Vmax——最大酶反应速度； S——底物浓度； Km——米氏常数。 上式表明，当Km和Vmax已知时，酶反应速度与酶底物浓度之间的定量关系。 上式可改写成： 该式表明，当Vmax/V=2或V=1/2Vmax时，Km=S，即Km是V=1/2Vmax时的底物浓度，故又称半速度常数。 米氏常数的意义 （3） 废水生物处理物料衡算 通式：进入量=排出量+变化量(降解量) 间歇式反应器（批量进、出）： 降解量=增殖量 连续式反应器： 进入量=排出量+降解量 Q—进入反应器的水量 S0—进入反应器的底物浓度 Se—流出反应器的底物浓度 公式表明： ①当底物浓度S很大时，S?Km，Km+S≈S，酶反应速度达到最大值，即v=vmax,呈零级反应，在这种情况下，只有增大底物浓度，才有可能提高反应速度。 ② 实际应用时，我们采用了微生物浓度cx代替酶浓度cE。通过试验，得出底物降解速度和底物浓度之间的关系式，类同米氏方程式，如下： 式中：Km为饱和常数，即当时的底物的浓度，故又称半速度常数。 当底物浓度S较小时，S?Km，Km+S=Km，酶反应速 度和底物浓度成正比例关系，即 S 呈一级反应。