污水生物处理的基本概念生化反应动力学基础课件

1、第十一章废水生物处理的基本概念和生化反应动力学的基础，第一节污水生物处理的基本原理，第二节微生物的生长规律和生长环境，第三节反应速度和反应级数，第四节微生物生长动力学，1，交流PPT，11.1污水生物处理的基本原理，微生物的新陈代谢二，废水的好氧生物处理三，废水的厌氧生物处理二， 学习沟通PPT，一，微生物的新陈代谢，微生物的能量代谢：微生物的新陈代谢=分解代谢合成代谢：基质或基质(substrate )，3，沟通PPT，一，学习微生物的新陈代谢，(一)发酵，供氢体和氢受体都是有机化合物的生物c6h 12 o 633542 ch3cocooh4ch3co 22 ch3ho4ch3ho 3354

2、2 ch3ch2oh总反应式： c6h12o62ch3ch2oh2co292.0kj，4通信PPT，另一方面异养型微生物以有机物为基质(电子供体)，终点产物为二氧化碳、氨、水等，同时释放能量。 c6h 12 o6o 233546 co 26 h2o 2817.3 kjc 11 h 29 o7n 14o2h 11 co 213 h2onh 4能量自营养微生物以无机物为基质，终点产物也是无机物，同时释放能量。 H2S 2O2H2SO4能量NH4 2O2NO3- 2H H2O能量、5、交流PPT，一、学习微生物的新陈代谢，(三)缺氧呼吸是指，分子无氧但有化合态氧的情况下，无机氧化物，例如NO3-、N

3、O2-、SO42-、S2O32- c6h 12 o6h2o co 224 h4no3- n2o 12 h2o总反应式： c6h 12 o6no3- 6 co 26 h2o2n 1755.6 kj， 6、交流PPT，一、微生物新陈代谢、三种代谢方式得到的能量水平比较，7、交流PPT，二、废水好氧生物处理，8、交流PPT，可生物分解有机物，呼吸氧化，O2、CO2、H2O，能量，合成新细胞，O2，内源性呼吸，剩馀污泥废水的厌氧生物处理，9、好氧反应速度快，反应时间短，所以处理构筑物的容积小。 处理中产生的臭气少。 目前，中低浓度有机废水或BOD5小于500mg/L的有机废水基本上采用好氧生物处理。

4、因为厌氧生物处理不需要别的氧气源，所以运行成本很低。 另外，还具有剩馀污泥量少、可回收能源(CH4 )等优点。 其主要缺点是反应速度慢、反应时间长、处理结构物容积大等。 另外，为了维持高反应温度，需要消耗能量。 有机污泥和高浓度有机废水(一般BOD52000mg/L )可以采用厌氧处理法。好氧生物处理和厌氧生物处理的比较：11，学习交流PPT，四，脱n除p基础理论，(一)生物脱氮、氨氮化、12，交流PPT，1 .在氨氮化微生物的作用下，有机n化合物可以在好氧或厌氧条件下分解成氨氮以氨基酸为例，13、学习交流PPT，在好氧条件下将NH4转化为NO2-和NO3-的过程。 这个作用是亚硝酸菌和硝酸菌

5、两种菌共同完成的。 其反应为2nhh43 o 22 no22 h2o4h2no2o 22 no 3，2 .硝化反应、化能自营养型，14、交流PPT、硝化细菌生长影响因素：硝化细菌为化能自营养菌，生长率低，对环境条件的变化敏感。 温度、溶解氧、污泥龄、pH、有机负荷等影响。硝化反应的适当温度为2030。 不足15时反应速度迅速降低，5时反应几乎完全停止。 由于硝化菌是自我培养菌，因此水中BOD5的值过高，就有助于异养菌的迅速增殖，微生物中硝化菌的比例降低。15、交流PPT、硝化细菌生长影响因素：为了硝化菌的生长世代周期长，保证硝化作用的进行，泥龄设定为硝化菌最小世代时间(310d )的2倍以上。

6、 硝化反应对溶解氧有很高的要求，处理系统中的溶解氧量最好保持在2mg/L以上。 硝化反应过程中h被释放，pH值降低。 硝化菌对pH值的影响敏感，为了将适当的pH值保持在78，必须在废水中保持足够的碱度，调节pH值的变化。 1g氨态氮(用n计算)完全硝化，碱度(用CaCO3计算)需要7.1g。 学习16、交流PPT、污水中的硝酸态氮NO3-N和亚硝酸态氮NO2-N在无氧或低氧条件下被脱氮菌还原为氮的过程。 具体反应是学习6 NO2-3c h3oh3 n23 co 23 H2O 6oh-6 NO3-5c h3oh3 N2 7h2o5co 26oh -、3 .脱氮作用、17、交流PPT，脱氮菌是异养

7、型的厌氧菌，在氧存在时， 以o2为电子受体进行好氧呼吸，无氧中存在no 3或no 2时，以no 3或no 2为电子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行脱氮反应。 18、学习交流PPT，脱氮反应中最大的问题是污水中脱氮用有机碳的量及其生化程度。 污水中的BOD5/TKN35的情况下，认为碳源足够。 不同的有机碳会导致脱氮速度的不同。 碳源按其源分为三种：加上碳源，多采用甲醇，甲醇分解的是CO2、H2O，不产生其他难分解的中间产物，但费用高原水中含有的有机碳内源性呼吸碳源细菌体内的原生物量及其储存有机物学习交流PPT，脱氮反应的适当pH为6.57.5。 如果pH高于8或低于6，脱氮速度就会迅速下降

8、。 反硝化反应的温度范围宽，可以在540的范围内进行。 但是，温度低于15时，脱氮速度显着降低。 20、学习沟通PPT，4 .同化作用，污水中的一部分氮(氨氮和有机氮)被微生物细胞的组成成分同化，以剩馀污泥的形式从污水中去除的过程被称为同化作用。 以反硝化菌为例，在进行反硝化菌代谢活动的同时，学习伴随反硝化菌生长的繁殖，即菌体合成过程. 21、细胞(C5H7O2N )合成所用的交流PPT，学习4%、96%、22、交流PPT，(2)生物脱磷、聚磷菌(PAOs )厌氧脱磷好氧(缺氧)。 学习交流PPT，厌氧脱磷：在厌氧状态下，两性菌将溶解性有机物转换成VFA的活性污泥中的聚磷菌(PAOs )分解体

9、内蓄积的聚磷，分解的一部分能量供给到聚磷菌中生存，另一部分能量通过聚磷菌容易分解的COD (如v 聚磷分解形成的无机磷释放到污水中，这就是厌氧磷释放。 24、学习交流PPT，好氧吸磷：进入氧气状态后，多磷菌会好氧分解体内储存的PHB，释放出大量的能量供多磷菌增殖，一部分积极吸收污水中的磷酸盐，以多磷的形式积累在体内，这就是好氧磷由于活性污泥在运转中增殖，为了系统的稳定运转，必须将相当于增殖量的活性污泥，即剩馀污泥从系统中排除。 剩馀污泥中含有过量吸收磷的多磷菌，即从污水中除去的含磷物质。(正常细胞的磷含量达到1%3%，多磷菌的磷吸收量达到12% )，25，学习通信PPT，11.2微生物的生长规

10、律和生长环境：一，微生物的生长规律1，停滞期2，对数期3，静止期4，老化期，实际运用控制活性污泥在哪个生长期为什么？学习26、交流PPT、11.2微生物的生长规律和生长环境、27、交流PPT、11.2微生物的生长规律和生长环境、二、学习微生物的生长环境、微生物在营养水处理中的微生物c、n、 对p三种营养元素的要求：好氧生物处理BOD5:N:P=100:5:1，厌氧生物处理C/N=(10-20):1碳源-异养菌利用有机碳源。 作为氮源的无机氮(NH3和NH4 )和有机氮(尿素、氨基酸、蛋白质等)。 氮、磷的补充：1)与生活污水混合2 )添加药剂：硫酸铵、硝酸铵、尿素(氮源的补充)磷酸钠、磷酸钾等

11、(补充磷酸源)，学习p277、28、交流PPT，(二)，温度各微生物生长的温度范围不同，约5 该范围内分为最低生长温度、最高生长温度和最佳生长温度。 微生物适应的范围为，中温性(20-45)、高温性(45以上)、低温性(20以下)的好氧生物处理中以中温菌细菌为主，最佳温度为20-37； 在厌氧生物处理中，中温性甲烷菌的最佳温度范围为25-40，高温性为50-60，厌氧处理中为33-38和52-57。 学习29、交流PPT，(3)pH值、微生物不同，ph值适应范围也不同。 细菌、放线菌、藻类和原生生物的pH值适应范围在410之间，大多数细菌适合中性或偏碱性环境(6.5-7.5 )。 氧化硫化杆菌

12、，嗜酸性环境，最佳pH值为3； 酵母菌和霉菌要求生活在酸性或酸度低的环境中，最佳pH值为3.06.0。 用活性污泥法处理废水时，曝气池混合液的最佳pH值为6.5-8.5。 废水pH值变化较大时，应设置调节池。 30、学习交流PPT，在溶解氧DO的好氧生物处理中，如果DO不足，则得不到足够的氧，因此其活性受到影响，新陈代谢能力降低，同时产生低氧要求的微生物，影响正常的生化反应过程，处理效果降低。 好氧生物处理的溶解氧一般优选为2-4mg/L。 31、学习沟通PPT，(5)有毒物质对微生物有抑制和杀害作用的化学物质(工业废水中) 。 其毒作用主要是破坏细胞的正常结构，菌体内的酶变质，失去活性。 例

13、如重金属离子(砷、铅、镉、铬、铁、铜、锌等)与细胞内的蛋白质结合变质，失去酶的活性。 32、学习交流PPT、11.2微生物的生长规律和生长环境，33、学习交流PPT、11.3反应速度和反应阶段数，一、学习反应速度、34、交流PPT，微生物浓度、35、学习交流PPT，二、反应阶段数，36、学习交流PPT 11.4微生物生长动力学：11.4微生物生长动力学细胞生长速度二，Monod方程式三，基质利用速度四，微生物生长和基质分解的基本关系式37，交流PPT，一，细胞生长速度，微生物比生长速度的提案，微生物生长速度不受外界条件的限制时， 微生物生长速度学习了现在的微生物群浓度，38，交流PPT，二，M

14、onod方程，1942年，现代细胞生长动力学创始人Monod提出，在微生物生长曲线的对数期和平衡期，细胞的比生长速度和限制基质浓度的关系用下式表示： 微生物比生长速度： (s-) max微生物的最大比生长速度(s-1) S限制基质浓度，(g/L) Ks的饱和常数，即=1/2max时的基质浓度。39、学习交流PPT、Monod方程是典型的均衡生长模型，其基本假设如下：因为细胞的生长是均衡生长，描述细胞生长的唯一变量是细胞浓度培养基中唯一的基质是生长限制基质，其他组被过度划分，不影响细胞生长的细胞的学习交流PPT，学习、学习、学习、学习、学习、学习、学习、学习、学习、学习、学习。 学习污水处理中关注点的变化、42、交流PPT、4、微生物的生长和基质的分解的基本关系式，、所有的生物化学反应中，微生物的生长是基质的分解的结果，彼此有定量的关系，可以用下式表示：其中，微生物的总生长速度、总基质利用速度， 微生物比生长速度，比基质利用速度，rmax=max/Y定义为其中rmax最大比基质的分解速度，或者Lawrance-Mc carty方程式，43，通信PPT，四，微生物的生长和基质的分解的基本关系式，水处理中，比较好的处理效果由于是kd-微生物衰减系数，所以微生物体的净生长速度