水处理工程二

1、department of environmental science and engineering水处理工程（二）水处理工程（二）department of environmental science and engineering水处理工程水处理工程生化处理1对废水生物处理的原理及各种工艺进行全面介绍对废水生物处理的原理及各种工艺进行全面介绍1对影响微生物代谢过程的因素进行介绍对影响微生物代谢过程的因素进行介绍1对在废水处理过程中起主要作用的微生物进行介绍对在废水处理过程中起主要作用的微生物进行介绍1对控制和影响微生物生长及废水处理动力学的关键对控制和影响微生物生长及废水处理动力学的关键

2、因素进行讨论因素进行讨论本课程的主要内容本课程的主要内容department of environmental science and engineering参考书目参考书目& 排水工程排水工程，第四版，张自杰等，中国建筑工业出版社，第四版，张自杰等，中国建筑工业出版社，1996&水处理工程水处理工程，第一版，顾夏声等，清华大学出版社，第一版，顾夏声等，清华大学出版社，1985&废水生物处理数学模型废水生物处理数学模型，第二版，顾夏声，清华大学出版社，第二版，顾夏声，清华大学出版社，1995&wastewater engineeringtreatmentl an

3、d reuse，fourth edition, metcalf & eddy inc. copyright 2003 by the mcgraw-hill companies inc.& 现代废水生物处理新技术现代废水生物处理新技术，钱易等，中国科技出版社，钱易等，中国科技出版社，1993&环境工程设计手册环境工程设计手册之之水污染控制篇水污染控制篇& 水污染治理工程水污染治理工程，黄铭荣、胡纪萃，高教出版社，黄铭荣、胡纪萃，高教出版社，1995& 水处理微生物学水处理微生物学，第三版，顾夏声等，中国建筑工业出版社，第三版，顾夏声等，中国建筑工业出版社，

4、1998& 当代给水与废水处理原理当代给水与废水处理原理，许保玖，高教出版社，许保玖，高教出版社，1991department of environmental science and engineering 课课 程程 内内 容容1 1 废水生化处理理论基础废水生化处理理论基础2 2 活性污泥法活性污泥法3 3 生物膜法生物膜法4 4 厌氧生物处理厌氧生物处理5 5 废水生物脱氮除磷技术废水生物脱氮除磷技术6 6 污泥的处理与处置污泥的处理与处置department of environmental science and engineering兴趣是最好的老师n1、影响水处理微生物

5、生长的主要因素？n2、酶反应的基本特点？米门公式是污水生物处理动力学建立的基础方程!n3、概略了解微生物废水处理方法的分类！n4、污水处理中主要起作用的微生物类型有哪些？n5、废水的可生化性衡量污水的什么特性？department of environmental science and engineering 1 1 废水废水生化处理理论基础生化处理理论基础1.1 1.1 简简 介介1.2 1.2 基本理论基本理论1.3 1.3 酶及酶反应酶及酶反应1.4 1.4 废水生化处理方法废水生化处理方法1.5 1.5 生物处理中的重要微生物生物处理中的重要微生物1.6 1.6 废水的可生化性废水的

6、可生化性department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介1污水生物处理的原理污水生物处理的原理1污水生物处理的作用及重要性污水生物处理的作用及重要性1污水的来源及危害污水的来源及危害1我国城市污水处理的发展及现状我国城市污水处理的发展及现状废水生化处理理论基础department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介废水生化处理理论基础污水生物处理的原理污水生物处理的原理污染物污染物水体的自净作用稀释稀释水解水解光解光解氧化氧化微生物的降解微生物

7、的降解净化净化主要作用主要作用o2department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介废水生化处理理论基础污水生物处理的原理污水生物处理的原理稀释稀释水解水解光解光解氧化氧化微生物的降解主要作用污染物污染物污染物污染物o2未净化未净化水体污染水体污染主要作用微生物的降解微生物的降解污染物污染物department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介废水生化处理理论基础污水生物处理的原理污水生物处理的原理稀释稀释水解水解光解光解氧化氧化o2o2o2微

8、生物的降解微生物的降解微生物的降解微生物的降解微生物的降解微生物的降解净化（工程化）净化（工程化）污染物污染物污染物污染物污染物污染物department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介废水生化处理理论基础污水生物处理的作用及重要性污水生物处理的作用及重要性（1）去除有机物（以）去除有机物（以cod或或bod5表示）表示），去除其它无机营养元素如去除其它无机营养元素如n、p等；等；（2）絮凝沉淀和降解胶体状固体物；）絮凝沉淀和降解胶体状固体物；（3）稳定有机物。）稳定有机物。微生物在废水生物处理中的作用微生物在废水生物

9、处理中的作用department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介废水生化处理理论基础污水生物处理的重要性污水生物处理的重要性城市污水中约有城市污水中约有60%以上的有机物只有用生物法去除才最以上的有机物只有用生物法去除才最经济；经济；废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法；废水中氮的去除一般来说只有依靠生物法；目前世界上已建成的城市污水处理厂有目前世界上已建成的城市污水处理厂有90%以上是生物处以上是生物处理法；理法；大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。大多数工业废水处理厂也是以生物法为主体的。污水生物处理的作用及

10、重要性污水生物处理的作用及重要性department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介废水生化处理理论基础污水生物处理的重要性污水生物处理的重要性1）有机物在废水中的存在形式及其主要去除方法）有机物在废水中的存在形式及其主要去除方法颗粒状有机物颗粒状有机物(1 m)胶体状有机物胶体状有机物(1nm100nm)溶解性有机物溶解性有机物(1nm)机械沉淀法机械沉淀法不能采用机械沉淀法去除不能采用机械沉淀法去除分子状态存在于水中分子状态存在于水中生物法处理的主要对象生物法处理的主要对象污水生物处理的作用及重要性污水生物处理的作

11、用及重要性department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介废水生化处理理论基础污水生物处理的重要性污水生物处理的重要性2）生物处理在废水处理程度的分级阶段）生物处理在废水处理程度的分级阶段一级处理一级处理预处理或前处理预处理或前处理二级处理二级处理生物处理生物处理三级处理三级处理深度处理深度处理大量去除胶体状和溶解状有机大量去除胶体状和溶解状有机物，保证出水达标排放物，保证出水达标排放各种形式的生物处理工艺各种形式的生物处理工艺污水生物处理的作用及重要性污水生物处理的作用及重要性department of envi

12、ronmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介污水的来源及危害污水的来源及危害石化废水：石化废水：12m3废水废水/吨原油，吨原油，cod=100010多万多万mg/l啤酒废水：啤酒废水：820m3废水废水/m3酒，酒，cod = 20003500mg/l酒精废水：酒精废水：1215 m3废水废水/m3酒，酒，cod = 36 万万mg/l味精废水：味精废水：2535 m3废水废水/吨味精，吨味精，cod = 610 万万mg/l造纸黑液：造纸黑液：120600 m3废水废水/吨纸浆，吨纸浆，cod = 1015万万mg/l生活污水生活污水工业废水

13、工业废水cod = 400500mg/l, bod5 = 200300mg/l主要有石油化工、轻工、食品等行业主要有石油化工、轻工、食品等行业来源来源废水生化处理理论基础department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介污水的来源及危害污水的来源及危害有毒有毒 直接危害水生生物及人类直接危害水生生物及人类慢性中毒慢性中毒 直接危害水生生物及人类直接危害水生生物及人类三致三致 致癌、致畸、致突变等，严重危害人类的健康致癌、致畸、致突变等，严重危害人类的健康危害危害有机物污染的危害消耗水中的溶解氧消耗水中的溶解氧do 水

14、生生物受害水生生物受害 水质变差水质变差无毒的有机物无毒的有机物有毒的有机物有毒的有机物废水生化处理理论基础department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介污水的来源及危害污水的来源及危害危害危害有机物污染的危害有机污染的三个层次有机污染的三个层次影响观感、灌溉、农渔业生产影响观感、灌溉、农渔业生产污染水源地，造成生活用水危机污染水源地，造成生活用水危机地下水水质也会受到影响地下水水质也会受到影响污染的现状污染的现状x地表水：地表水： 全国全国532532条河流中条河流中80%80%以上已受严重污染以上已受严重污染

15、 “三河三河”： 即海河、即海河、 淮河、辽河；淮河、辽河；“三湖三湖”：即太湖、巢湖、滇池：即太湖、巢湖、滇池x近海海域：近海海域： 赤潮逐年增多赤潮逐年增多x地下水：地下水： 如齐鲁石化如齐鲁石化废水生化处理理论基础department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介我国城市污水处理的发展及现状我国城市污水处理的发展及现状生活污水：生活污水：家庭生活污水家庭生活污水 医院污水医院污水（经过消毒处理后）经过消毒处理后） 公共设施污水（如电影院、办公楼、餐厅等）公共设施污水（如电影院、办公楼、餐厅等）工业废水工业废水经

16、过一定预处理之后经过一定预处理之后初雨径流初雨径流当排水系统为合流制时当排水系统为合流制时其它其它废水生化处理理论基础城市污水的定义城市污水的定义城市污水一般是指通过城市下水道收集到的所有污水城市污水的组成城市污水的组成department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介我国城市污水处理的发展及现状我国城市污水处理的发展及现状始于二十世纪始于二十世纪7070年代年代利用郊区的坑塘洼地、废河道、沼泽地等稍加整修或围堤筑坝，建成稳定塘，对城市污水进行净化处理在全国已建成各种类型的稳定塘有38座，日处理城市污水约173万m3

17、。其中生活污水量占一半，其余包括石油、化工、造纸、印染等多种工业废水。department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介我国城市污水处理的发展及现状我国城市污水处理的发展及现状8080年代，日益重视，有了较快发展年代，日益重视，有了较快发展国家适时调整政策，推动了一大批城市污水处理设施的兴建。我国第一座大型城市污水处理厂天津市纪庄子污水处理厂于1982年破土动工，1984年4月28日竣工投产运行，处理规模为26万m3/d。在此成功经验的带动下，北京、上海、广东、广西、陕西、山西、河北、江苏、浙江、湖北、湖南等省市根据

18、各自的具体情况分别建设了不同规模的污水处理厂几十座。始于二十世纪始于二十世纪7070年代年代department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介我国城市污水处理的发展及现状我国城市污水处理的发展及现状“八五八五”期间，发展高潮时期间，发展高潮时期期l排水系统配套：到1995年，我国城市排水系统排水管道长度约为110062km，按服务面积计算，城市排水管网普及率为64.8%。l处理厂建设 ：城市污水处理厂169座(其中二级生化处理厂116座)，日处理污水479万m3，处理率8.69%。与1990年相比，城市污水处理厂增加

19、89座(其中有北京高碑店、天津东郊、石家庄桥西、广州大坦沙、无锡芦村、济南等大中型城市污水处理厂)，平均每年建污水处理厂17座。 始于二十世纪始于二十世纪7070年代年代8080年代，日益重视，有了较快发展年代，日益重视，有了较快发展department of environmental science and engineering1.1 1.1 简简 介介我国城市污水处理的发展及现状我国城市污水处理的发展及现状u国家给予相应资金和技术上的支持。19961999年竣工投入运行的城市污水处理项目有22个，投资59.58亿元，日处理规模371.7万m3；在建项目109个，计划投资161.83亿元

20、，日处理规模832.0万m3。 u据统计，到2000年底，全国已建设城市污水处理厂427座，其中二级处理厂282座，二级处理率约为15%。2000年用于城市污水处理工程建设的总投资约为150亿元。但目前绝大多数小城镇尚未建污水处理设施。始于二十世纪始于二十世纪7070年代年代8080年代，日益重视，有了较快发展年代，日益重视，有了较快发展“八五八五”期间，发展高潮时期间，发展高潮时期期“九五九五”期间，期间， “ “三河三河” ” 、“三湖三湖”、 “ “环渤海环渤海” ” 水水污染治理污染治理department of environmental science and engineerin

21、g1.1 1.1 简简 介介我国城市污水处理的发展及现状我国城市污水处理的发展及现状发展规划根据我国国民经济发展计划和水污染防治规划中城市污水处理规划要求：到2010年，我国城市化率将达40，城镇人口总量将从现在的3.8亿增加到6.7亿，城镇需水量将从目前的858亿m3增加到1290亿m3。污水处理率建制镇不低于50，设市城市不低于60，重点城市不低于70。“十五十五”期间，期间，“三河三湖三河三湖”流域规划新建城市污水处理工程流域规划新建城市污水处理工程流域流域项目数项目数投资（亿元）投资（亿元）总处理规模总处理规模(万万m3/d)海河流域海河流域 132214 855淮河淮河1651446

22、15辽河辽河5798464太湖太湖8493376巢湖巢湖117.850城市污水处理系统的城市污水处理系统的规划在我国正受到越规划在我国正受到越来越多的重视。规划来越多的重视。规划目标主要包括：目标主要包括：水源保护目标水源保护目标水环境质量控制目标水环境质量控制目标污水再生利用目标污水再生利用目标department of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论z微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢z微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素department of environment

23、al science and engineeringdepartment of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢有机物有机物合成代谢合成代谢氧气氧气co2、h2o能量等能量等分解代谢分解代谢chons +o2 co2+h2o+nh3+so42-+能量能量c、h、o、n、s+能量能量c5h7no2酶催化反应酶催化反应在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分相对稳定：在正常情况下，各类微生物细胞物质的成分相对稳定：细菌：细菌：c c5 5h h7 7nono2 2；

24、 真菌：真菌：c c1616h h1717nono6 6藻类：藻类：c c5 5h h8 8nono2 2； 原生动物：原生动物：c c7 7h h1414nono3 3atpadpdepartment of environmental science and engineeringdepartment of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论有机物有机物合成代谢合成代谢co2、h2o能量等能量等分解代谢分解代谢分解与合成的相互关系分解与合成的相互关系二者不可分，相互依赖二者不可分，相互依赖对

25、有机物的去除，二者都有重要贡献对有机物的去除，二者都有重要贡献合成量的大小，对后续处理有影响合成量的大小，对后续处理有影响污泥的处理费用一般可以占整污泥的处理费用一般可以占整个城市污水处理厂的个城市污水处理厂的40 50%微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢氧气氧气department of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢不同形式的有机物被生物降解的历程不同结构简单、小分子、可溶性物质，直接进入细胞壁；结构复杂、大分子、胶体状或颗粒状的物质，则首先被微生物吸附，

26、随后在胞外酶的作用下被水解液化成小分子有机物，再进入细胞内。有机物的化学结构不同，其降解过程也会不同department of environmental science and engineering微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素根据微生物对营养要求的不同分类根据所需碳的化学形式根据所需碳的化学形式自养型自养型异养型异养型 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论用用coco2 2或或hcohco3 3作为唯一碳源，利用作为唯一碳源，利用这些碳源构造它们的全部含碳生这些碳源构造它们的全部含碳生物分子的微生物（通常称自养菌）物分子的微生物（通常称自养菌

27、）需要摄取存在于相对复杂的还原态有需要摄取存在于相对复杂的还原态有机化合物中的碳（如葡萄糖中的碳）机化合物中的碳（如葡萄糖中的碳）的微生物（通常称为异养菌）的微生物（通常称为异养菌）department of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素根据微生物对营养要求的不同分类根据所需碳的化学形式根据所需碳的化学形式根据所需的能源根据所需的能源光营养型光营养型化能营养型化能营养型自养型自养型利用光作为能源的微生物利用光作为能源的微生物利用氧化还原

28、反应提供能源的微生物利用氧化还原反应提供能源的微生物异养型异养型department of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素影响微生物生长的因素最重要的是营养条件、温度、ph值、溶解氧以及有毒物质微生物的营养微生物的营养从微生物的细胞组成元素来看，碳和氮是构成菌体成分的重要元素，从微生物的细胞组成元素来看，碳和氮是构成菌体成分的重要元素，对无机营养元素，磷源是主要的，且相互间需满足一定比例。对无机营养元素，磷源是主要的，且相互间需满足一定比

29、例。废水处理中微生物对废水处理中微生物对碳、氮、磷碳、氮、磷三大营养要素的要求三大营养要素的要求l好氧生物处理：好氧生物处理：bod:n:p=100:5:1，碳源以，碳源以bod5值表示，值表示，n以以nh3-n计，计，p以以po4-3中的中的p计；计；l对厌氧消化处理：对厌氧消化处理：c/n比值在（比值在（1020）:1的范围内时，消化效率最佳的范围内时，消化效率最佳department of environmental science and engineering类 别最低温度最适温度最高温度高温菌3050607080中温菌10304050常温菌5103040低温菌051030 1.2

30、1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素反应温度反应温度根据各类微生物所适应的温度范围（根据各类微生物所适应的温度范围（0-80）高温性（嗜热菌）、中温性、常温性和低温性（嗜冷菌）高温性（嗜热菌）、中温性、常温性和低温性（嗜冷菌）影响微生物生长的因素最重要的是营养条件、温度、ph值、溶解氧以及有毒物质department of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素反应温度反应温度v

31、微生物的全部生长过程都取决于化学反应，而这些反应速率都受温度微生物的全部生长过程都取决于化学反应，而这些反应速率都受温度的影响。在最低生长温度和最适温度范围内，的影响。在最低生长温度和最适温度范围内， 若反应温度升高，则反若反应温度升高，则反应速率增快，微生物增长速率也随之增加，处理效果相应提高。应速率增快，微生物增长速率也随之增加，处理效果相应提高。v温度超高时，使微生物的蛋白质变性及酶系统遭到破坏而失去活性，温度超高时，使微生物的蛋白质变性及酶系统遭到破坏而失去活性，导致发生凝固而使微生物死亡。导致发生凝固而使微生物死亡。 v在废水的好氧处理中以中温性为主（在废水的好氧处理中以中温性为主（

32、20203535），厌氧处理中以中温），厌氧处理中以中温性（性（25254040）和高温性（）和高温性（50506060）为主。）为主。影响微生物生长的因素最重要的是营养条件、温度、ph值、溶解氧以及有毒物质department of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素ph值值l废水生物处理中通常为微生物的混合群体所以可以在较废水生物处理中通常为微生物的混合群体所以可以在较宽的宽的phph值范围内进行，但要取得较好的处理效果，则需控制值范围内

33、进行，但要取得较好的处理效果，则需控制在较窄的在较窄的phph范围内。范围内。l一般一般好氧生化处理好氧生化处理phph值可在值可在6.56.58.58.5之间变化之间变化，厌氧生物厌氧生物处理要求较严格，处理要求较严格，phph值在值在 6.76.77.47.4之间之间l一级处理后排出废水的一级处理后排出废水的phph值变化较大时，应设调节池。值变化较大时，应设调节池。影响微生物生长的因素最重要的是营养条件、温度、ph值、溶解氧以及有毒物质department of environmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理

34、的基本理论微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素溶解氧溶解氧影响微生物生长的因素最重要的是营养条件、温度、ph值、溶解氧以及有毒物质根据微生物对氧的要求，可分为好氧微生物、厌氧微生物根据微生物对氧的要求，可分为好氧微生物、厌氧微生物及兼性微生物。及兼性微生物。u好氧微生物：溶解氧浓度在好氧微生物：溶解氧浓度在2 24mg/l4mg/l左右为宜。左右为宜。u厌氧微生物：隔绝空气厌氧微生物：隔绝空气, ,脱氢酶活化的氢与氧结合形成脱氢酶活化的氢与氧结合形成h h2 2o o2 2，厌氧微生物缺乏分解，厌氧微生物缺乏分解h h2 2o o2 2酶。酶。department of env

35、ironmental science and engineering 1.2 1.2 污水生物处理的基本理论污水生物处理的基本理论微生物生长的营养及影响因素微生物生长的营养及影响因素影响微生物生长的因素最重要的是营养条件、温度、ph值、溶解氧以及有毒物质有毒物质有毒物质工业废水中含有对微生物具有抑制和杀害作用的化学物质，工业废水中含有对微生物具有抑制和杀害作用的化学物质，即有毒物质。即有毒物质。 重金属类重金属类 有机物类有机物类 无机物类无机物类department of environmental science and engineering有毒物质有毒物质允许浓度允许浓度有毒物质有毒物

36、质允许浓度允许浓度铜化合物铜化合物(以以cu计计)0.5 1.0苯苯10锌化合物锌化合物(以以zn计计)5 13氯苯氯苯10镍化合物镍化合物(以以ni计计)2对苯二酚对苯二酚15铅化合物铅化合物(以以pb计计)1.0间苯二酚间苯二酚450锑化合物锑化合物(以以sb计计)0.2邻苯二酚邻苯二酚100镉化合物镉化合物(以以cd计计)1 5间苯三酚间苯三酚100钒化合物钒化合物(以以v计计)5邻苯三酚邻苯三酚100银化合物银化合物(以以ag计计)0.25苯胺苯胺100铬化合物铬化合物(以以cr计计)2 5二硝基甲苯二硝基甲苯12 (以以cr3+计计)2.7甲醛甲醛160 (以以cr6+计计)0.5乙

37、醛乙醛1000硫化物硫化物(以以s2-计计)5 25二甲苯二甲苯7 (以以h2s计计)20甲苯甲苯7氢氰酸氰化钾氢氰酸氰化钾1 8氯苯氯苯10硫氰化物硫氰化物36吡啶吡啶400砷化合物砷化合物(以以as3+计计)0.7 2.0烷基苯磺酸盐烷基苯磺酸盐15汞化合物汞化合物(以以hg计计)0.5甘油甘油5有有毒毒物物质质department of environmental science and engineering1.3 1.3 酶及酶反应酶及酶反应酶及其特点酶及其特点酶促反应速度酶促反应速度department of environmental science and engineerin

38、g1.3 1.3 酶及酶反应酶及酶反应酶及其特点酶及其特点酶是由活细胞产生的能在生物体内和体外起催化作用的生物催化酶是由活细胞产生的能在生物体内和体外起催化作用的生物催化剂。酶有单成分酶和双成分酶之分剂。酶有单成分酶和双成分酶之分酶具有一般无机催化剂所共有的特点，更有其独具的特殊性能，酶具有一般无机催化剂所共有的特点，更有其独具的特殊性能，主要有以下表现：主要有以下表现： 催化效率高；比一般化学催化剂速度高催化效率高；比一般化学催化剂速度高106103倍倍 专属性；对其作用底物的严格的选择性专属性；对其作用底物的严格的选择性 对环境条件极为敏感。就是一种蛋白质组成。对环境条件极为敏感。就是一种

39、蛋白质组成。 另外，酶能在常温、常压和中性环境下进行催化反应，而一另外，酶能在常温、常压和中性环境下进行催化反应，而一般非酶催化剂往往需要在高温、高压的环境下才能使催化反应般非酶催化剂往往需要在高温、高压的环境下才能使催化反应正常进行。正常进行。department of environmental science and engineering1.3 1.3 酶及酶反应酶及酶反应酶促反应速度酶促反应速度酶催化反应酶催化反应也称为酶促反应、酶反应。也称为酶促反应、酶反应。反应速度受酶浓度、基质浓度、反应速度受酶浓度、基质浓度、ph值、值、 温度、反应产物、活温度、反应产物、活化剂和抑制剂等因素

40、的影响化剂和抑制剂等因素的影响中间产物学说中间产物学说：酶促反应分两步进行，首先酶与底物形成中间：酶促反应分两步进行，首先酶与底物形成中间络合物，这个反应可逆，然后络合物再分解为产物和游离态酶。络合物，这个反应可逆，然后络合物再分解为产物和游离态酶。米凯利斯（michaelis）和门坦(menten)利用纯酶做大量实验研究，提出米-门方程epessekk321kdepartment of environmental science and engineeringsksvvmmax米门公式（1913）michaelismentenv 酶反应速度；vmax 最大酶反应速度；s 基质浓度；km 米氏

41、常数。基质浓度（s）酶反应速度（v）max21vmaxv一级反应区（n=1）混合级反应区（0n1）零级反应区（n=0）km1.3 1.3 酶及酶反应酶及酶反应酶促反应速度酶促反应速度department of environmental science and engineering1.3 1.3 酶及酶反应酶及酶反应酶促反应速度酶促反应速度基质浓度（s）酶反应速度（v）max21vmaxv一级反应区（n=1）混合级反应区（0n1）零级反应区（n=0）kmsksvvmmax米门公式（1913）michaelismenten1maxvvskm当当v=1/2vmax时，时，km=s， km是是v=

42、1/2vmax时的底物浓时的底物浓度，所以又称半速度常数度，所以又称半速度常数底物浓度底物浓度s很大时，很大时，km+ss，v=vmax，零级反应，零级反应底物浓度底物浓度s较小时，较小时， km+skm ，酶反应速度，酶反应速度和底物浓度成正比，一级反应和底物浓度成正比，一级反应skvvmmaxdepartment of environmental science and engineering1.4 1.4 废水生化处理方法废水生化处理方法生物处理法生物处理法厌氧处理厌氧处理好氧处理好氧处理人工条件下人工条件下自然条件下自然条件下土壤净化土壤净化水体自净水体自净固着生物法固着生物法悬浮生物

43、法悬浮生物法厌氧塘厌氧塘高温堆肥高温堆肥人工条件下人工条件下自然条件下自然条件下固着生物法固着生物法悬浮生物法悬浮生物法department of environmental science and engineering 1.5 1.5 生物处理中的重要微生物生物处理中的重要微生物!细菌细菌!真菌真菌!原生动物和后生动物原生动物和后生动物department of environmental science and engineering细菌细菌 单细胞原生生物，以可溶性有机物为食。单细胞原生生物，以可溶性有机物为食。 包括真细菌包括真细菌(eubacteria)和古细菌和古细菌(archa

44、ebacteria) 是废水生物处理工程中最主要的微生物；是废水生物处理工程中最主要的微生物；根据需氧情况不同：根据需氧情况不同： 好氧细菌、兼性细菌和厌氧细菌；好氧细菌、兼性细菌和厌氧细菌；根据能源碳源利用情况的不同：根据能源碳源利用情况的不同： 光合细菌光合细菌光能自养菌、光能异养菌；光能自养菌、光能异养菌； 非光合细菌非光合细菌化能自养菌、化能异养菌化能自养菌、化能异养菌根据生长温度的不同：根据生长温度的不同： 低温菌、常温菌、中温菌和高温菌低温菌、常温菌、中温菌和高温菌 1.5 1.5 生物处理中的重要微生物生物处理中的重要微生物细菌细菌department of environmen

45、tal science and engineering 1.5 1.5 生物处理中的重要微生物生物处理中的重要微生物真菌真菌一种多细胞、非光合的异养型原生生物，也有单细胞的。一种多细胞、非光合的异养型原生生物，也有单细胞的。前者霉菌，后者为酵母菌前者霉菌，后者为酵母菌真菌的三个主要特点：真菌的三个主要特点：1)能在低温和低能在低温和低ph值的条件生长值的条件生长2)在生长过程中对氮的要求较低（是一般细菌的在生长过程中对氮的要求较低（是一般细菌的1/2）3)能降解纤维素能降解纤维素真菌在废水处理中的应用：真菌在废水处理中的应用：1)处理某些特殊工业废水处理某些特殊工业废水2)固体废弃物的堆肥处理

46、固体废弃物的堆肥处理department of environmental science and engineering 1.5 1.5 生物处理中的重要微生物生物处理中的重要微生物原生动物和后生动物原生动物和后生动物l原生动物原生动物主要以细菌为食；肉足类、鞭毛类、孢子虫类、纤主要以细菌为食；肉足类、鞭毛类、孢子虫类、纤毛类、吸管类；毛类、吸管类；其种属和数量随处理出水的水质而变化，可作为指示生物其种属和数量随处理出水的水质而变化，可作为指示生物l后生动物后生动物以原生动物为食；轮虫、甲壳类、线虫。以原生动物为食；轮虫、甲壳类、线虫。也可作为也可作为指示生物指示生物活性污泥中，轮虫的数量是

47、处理效果良好与否的标志。氧化塘活性污泥中，轮虫的数量是处理效果良好与否的标志。氧化塘中，甲壳类动物存在，表明处理效果好中，甲壳类动物存在，表明处理效果好department of environmental science and engineering1.6 1.6 废水的可生化性废水的可生化性l废水中所含的污染物通过微生物的生命活动来改变污染物的废水中所含的污染物通过微生物的生命活动来改变污染物的化学结构，从而改变污染物的化学和物理性能所能达到的程度化学结构，从而改变污染物的化学和物理性能所能达到的程度了解污染物质的分子结构能否在生物作用下分解到环境所能允许了解污染物质的分子结构能否在生物

48、作用下分解到环境所能允许的结构形态的结构形态! !是否有足够快的分解速度是否有足够快的分解速度不研究分解生成什么产物，即使是有机物被生物污泥吸附而去除不研究分解生成什么产物，即使是有机物被生物污泥吸附而去除! !也可以也可以! !表表12-412-4各类有机物的可将降解性及其特例各类有机物的可将降解性及其特例研究目的研究目的department of environmental science and engineering1.6 1.6 废水的可生化性废水的可生化性注意点注意点（1）一些有机物在低浓度时毒性较小，可以被微生物所降）一些有机物在低浓度时毒性较小，可以被微生物所降解，高浓度时有强

49、烈的毒性。酚、氰、苯如此解，高浓度时有强烈的毒性。酚、氰、苯如此（2）多种污染物混合后出现复合、聚合等现象，增大抗降）多种污染物混合后出现复合、聚合等现象，增大抗降解性，不能用单一成分判定其生化处理难易程度；解性，不能用单一成分判定其生化处理难易程度；（3）微生物的种属是极为重要的影响因素。采用特效菌种）微生物的种属是极为重要的影响因素。采用特效菌种和变异菌种处理有毒废水。和变异菌种处理有毒废水。（4）ph值值 、水温、溶解氧、重金属离子等环境因素影响。、水温、溶解氧、重金属离子等环境因素影响。department of environmental science and engineerin

50、g分类分类方法方法方法要点方法要点方法评价方法评价 根据氧化所根据氧化所耗氧量耗氧量水质指标法水质指标法采用采用bod5/cod作为有机物评价指标。方法改进：日本通产省作为有机物评价指标。方法改进：日本通产省测试法，以测试法，以thod代替代替cod，采用，采用bod自动测定仪测定有机物自动测定仪测定有机物28天的生化需氧量，并以天的生化需氧量，并以bod28/thod来评价有机物的生物降来评价有机物的生物降解性能；解性能；比较简单，但精度不高，比较简单，但精度不高，可粗略反映有机物的降解可粗略反映有机物的降解性能；性能；瓦呼仪法瓦呼仪法根据有机物的生化呼吸线与内源呼吸线的比较来判断有机物的根

51、据有机物的生化呼吸线与内源呼吸线的比较来判断有机物的生物降解性能。测试时，接种物可采用活性污泥，接种量为生物降解性能。测试时，接种物可采用活性污泥，接种量为1 3 gss/l；较好地反应微生物氧化分较好地反应微生物氧化分解特性，但试验水量少，解特性，但试验水量少，对结果有影响；对结果有影响； 根据有机物根据有机物的去除效果的去除效果静置烧瓶筛选静置烧瓶筛选试验试验以以10ml沉淀后的生活污水上清液作为接种物，沉淀后的生活污水上清液作为接种物，90ml含有含有5mg酵酵母膏和母膏和5mg受试物的受试物的bod标准稀释水作为反应液，两者混合，标准稀释水作为反应液，两者混合，室温下培养，室温下培养，

52、1周后测受试物浓度，并以该培养液作为下周培周后测受试物浓度，并以该培养液作为下周培养的接种物，如此连续养的接种物，如此连续4周，同时进行已知降解化合物的对照周，同时进行已知降解化合物的对照试验；试验；操作简单，但在静态条件操作简单，但在静态条件下混合及充氧不好；下混合及充氧不好；振荡培养试验振荡培养试验法法在烧瓶中加入接种物、营养液及受试物等，在一定温度下振荡在烧瓶中加入接种物、营养液及受试物等，在一定温度下振荡培养，在不同的反应时间内测定反应液中受试物含量，以评价培养，在不同的反应时间内测定反应液中受试物含量，以评价受试物的生物降解性；受试物的生物降解性；生物作用条件好，但吸附生物作用条件好

53、，但吸附对测定有影响；对测定有影响；半连续活性污半连续活性污泥法泥法测试时，采用试验组及对照组二套反应器间歇运行，测定反应测试时，采用试验组及对照组二套反应器间歇运行，测定反应器内器内cod、tod或或doc的变化，通过二套反应器结果的比较的变化，通过二套反应器结果的比较来评价；来评价；试验结果可靠，但仍不能试验结果可靠，但仍不能模拟处理厂实际运行条件；模拟处理厂实际运行条件；活性污泥模型活性污泥模型试验试验模拟连续流活性污泥法生物处理工艺，采用试验组与对照组，模拟连续流活性污泥法生物处理工艺，采用试验组与对照组，通过两套系统对比和分析来评价；通过两套系统对比和分析来评价；结果最为可靠，但方法

54、较结果最为可靠，但方法较复杂；复杂；根据根据co2量量斯特姆测试法斯特姆测试法采用活性污泥上清液作为接种液，反应时间采用活性污泥上清液作为接种液，反应时间28天，温度天，温度25 c，有机物降解以有机物降解以co2产量占理论产量占理论co2产量的百分率来判断；产量的百分率来判断；系统复杂，可反映有机物系统复杂，可反映有机物的无机化程度；的无机化程度；根据微生物根据微生物生理生化指生理生化指标标主要有：主要有：atp测试法、脱氢酶测试法、细菌标准平板计数测试法等测试法、脱氢酶测试法、细菌标准平板计数测试法等试验结果可靠，但测试程试验结果可靠，但测试程序较为复杂。序较为复杂。确定有机物生物降解性能

55、的方法department of environmental science and engineering1.6 1.6 废水的可生化性废水的可生化性测定方法：耗氧速率法测定方法：耗氧速率法（1 1）有氧条件下，微生物代谢底物时需要消耗氧）有氧条件下，微生物代谢底物时需要消耗氧（2 2）耗氧曲线）耗氧曲线 ：耗氧速度或累积耗氧量随时间变化：耗氧速度或累积耗氧量随时间变化的曲线的曲线（3 3）底物耗氧曲线）底物耗氧曲线 ：投加底物测得的好氧曲线：投加底物测得的好氧曲线（4 4）内源呼吸曲线）内源呼吸曲线 ：处于内源呼吸期的污泥耗氧曲：处于内源呼吸期的污泥耗氧曲线线l微生物生化活性、温度、微生物

56、生化活性、温度、phph值不变的情况下，耗氧值不变的情况下，耗氧速度将随可生物降解有机物浓度的提高而提高，可用速度将随可生物降解有机物浓度的提高而提高，可用好氧速率来评价废水的可生化性好氧速率来评价废水的可生化性department of environmental science and engineering耗氧量随时间变化作图： l内源呼吸曲线：耗氧量仅与微生物浓度有关，较长的一段时间内耗氧速度恒定，所以内源呼吸线为一条直线l若有机物耗氧曲线和其重合-无分解；也无抑制无分解；也无抑制a内源呼吸曲线时间(d)耗氧量(mg/l)0department of environmental sci

57、ence and engineeringb基质耗氧曲线（底物）a内源呼吸曲线时间(d)耗氧量(mg/l)lb为可降解有机污染物的耗氧曲线。始终在a曲线上方。l开始时，反应器内有机污染物浓度高，微生物代谢快，耗氧速度也大；随着有机物浓度减小，耗氧速度下降，最后进入呼吸期，与a曲线平行 0department of environmental science and engineeringc基质耗氧曲线（底物）b基质耗氧曲线（底物）a内源呼吸曲线时间(d)耗氧量(mg/l)nc对微生物有抑制作用的有机污染物的耗氧曲线。n越接近横坐标，离内源呼吸线越远，废水中对微生物抑制作用的物质毒性越强 0dep

58、artment of environmental science and engineering根据作图结果评价其可生化性：nb类耗氧曲线相应的废水是可生物处理的n在一定时间内，b与a之间间距越大，废水中有机污染物越容易降解！n曲线b上微生物进入内源呼吸的时间ta，可以认为微生物氧化分解废水中可生物降解有机物所需要的时间。n氧化分解效率如何计算氧化分解效率如何计算？department of environmental science and engineeringc基质耗氧曲线（底物）b基质耗氧曲线（底物）a内源呼吸曲线时间(d)耗氧量(mg/l)at1o2o%10021codmlssooe废水中有