1、第四章第四章 廢水生物處理的基本概念廢水生物處理的基本概念主要內(nèi)容n好氧 、無(wú)氧 、厭氧生物處理n莫諾特方程n廢水生物處理工程的基本數(shù)學(xué)模式4.1 廢水的好氧與厭氧生物處理 微生物的呼吸類型依據(jù)電子受氫體電子受氫體不同分為好氧好氧呼吸和厭氧呼吸呼吸和厭氧呼吸：好氧呼吸是在分子氧參與下的生物氧化，反應(yīng)的最終受氫體是分子氧分子氧，包括脫氫和氧化氫和氧化兩個(gè)過(guò)程。底物（營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)）進(jìn)入微生物細(xì)胞后，其中的氫被脫氫酶活化、脫出傳遞給輔酶（遞氫體），同時(shí)放出電子，氧化酶利用放出的電子激活游離氧，活化氧和底物中脫出的氫結(jié)合形成水。厭氧呼吸是在無(wú)分子氧的情況下進(jìn)行的生物氧化，只只有脫氫過(guò)程，沒(méi)有氧化過(guò)程有脫氫

2、過(guò)程，沒(méi)有氧化過(guò)程，氫受體不是氧分子，而是一些簡(jiǎn)單的有機(jī)物或無(wú)機(jī)物有機(jī)物或無(wú)機(jī)物。好氧呼吸異養(yǎng)型微生物，以有機(jī)物為底物有機(jī)物為底物（供氫體），氧氣為受氫體，終點(diǎn)產(chǎn)物為二氧化碳、銨和水等無(wú)機(jī)物，同時(shí)放出能量，如下式：C6H12O6+6O26CO2+6H2O+能量(2817.3kJ)C11H29O7N+14O2+H11CO2+13H2O+NH4+能量自養(yǎng)型微生物，以無(wú)機(jī)物為底物無(wú)機(jī)物為底物（供氫體），氧氣為受氫體，終點(diǎn)產(chǎn)物也是無(wú)機(jī)物，同時(shí)放出能量，如下式：NH4+2O2NO3- +2H+H2O+能量厭氧呼吸發(fā)酵發(fā)酵：指供氫體供氫體和受氫體受氫體都是有機(jī)物有機(jī)物的生物氧化作用，最終受氫體無(wú)需外加，就

3、是供氫體的分解產(chǎn)物，這種生物氧化作用不徹底，釋放的能量較少，如葡萄糖發(fā)酵為乙醇無(wú)氧呼吸無(wú)氧呼吸：供氫體供氫體是有機(jī)物，無(wú)機(jī)氧化物有機(jī)物，無(wú)機(jī)氧化物代替分子氧作為受受氫體氫體，如NO-3,NO-2,SO42-,CO2作為最終氫受體的生物氧化作用，如在反硝化作用中，受氫體為NO-2C6H12O62CH3CH2OH + 2CO2 + 能量(92.0kJ)C6H12O6 + 4 NO-36CO2 + 6H2O+2N2+能量(1755.6kJ)廢水的好氧處理好氧生物處理好氧生物處理是在有游離氧（分子氧）存在的條件下，好氧微生物降解有機(jī)物，使其穩(wěn)定、無(wú)害化的處理方法。好氧生物處理反應(yīng)速度快，時(shí)間短，處理構(gòu)

4、筑物容積小，適宜于處理中低濃度的有機(jī)廢水（BOD52000mg/L）。 厭氧生物處理厭氧生物處理是在沒(méi)有氧（分子氧）的條件下，兼性細(xì)菌和厭氧細(xì)菌降解和穩(wěn)定有機(jī)物的處理方法。4.2 莫諾特(Monod)方程微生物增長(zhǎng)速度和微生物本身的濃度、底物之間的關(guān)系4.2 莫諾特(Monod)方程可用莫諾特(Monod)方程反映：S SSKmaxS:限制微生物增長(zhǎng)的底物濃度：微生物的比增長(zhǎng)速率，單位生物量的增長(zhǎng)速度max:最大比增長(zhǎng)速率X:微生物的濃度KS：飽和常數(shù)1/tdtdXXKs，max的求解，雙倒數(shù)法：的求解，雙倒數(shù)法：4.3 廢水生物處理工程的基本數(shù)學(xué)模式推導(dǎo)污水生物處理工程的數(shù)學(xué)模式的幾點(diǎn)假定：

5、整個(gè)處理系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，即反應(yīng)器中的微生物濃度和底物濃度不隨時(shí)間變化，維持一個(gè)常數(shù)反應(yīng)器中的物質(zhì)按完全混合及均勻分布的情況考慮，即反應(yīng)器中的微生物濃度和底物濃度不隨位置變化，維持一個(gè)常數(shù)整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中，氧的供應(yīng)是充分的（對(duì)于好氧處理）微生物增長(zhǎng)與底物降解的基本關(guān)系式XdSXKdtdYdtddX/dt:微生物凈增長(zhǎng)速度dS/dt:底物利用速度Y:產(chǎn)率系數(shù)Kd:內(nèi)源呼吸系數(shù)X:反應(yīng)器中微生物濃度污水生物處理法的分類污水生物處理法的分類生物處理法生物處理法天然半天然生天然半天然生物處理物處理人工強(qiáng)化生物人工強(qiáng)化生物處理處理生物穩(wěn)定塘生物穩(wěn)定塘土地處理系統(tǒng)土地處理系統(tǒng)好氧生物處理好氧生物處理厭氧生物

6、處理厭氧生物處理活性污泥法活性污泥法生物膜法生物膜法傳統(tǒng)厭氧消化傳統(tǒng)厭氧消化現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器現(xiàn)代高速厭氧反應(yīng)器本章重點(diǎn)掌握的知識(shí)點(diǎn) 生物處理基本類型及機(jī)理 Monod方程的意義及求解廢水好氧生物處理中有機(jī)物的遷移轉(zhuǎn)化廢水好氧生物處理中有機(jī)物的遷移轉(zhuǎn)化內(nèi)源呼吸產(chǎn)物內(nèi)源呼吸產(chǎn)物 + 能量能量(CO2、H2O、NH3、SO42-)污水中的可污水中的可降解有機(jī)物降解有機(jī)物新細(xì)胞物質(zhì)新細(xì)胞物質(zhì)（C5H7NO2）代謝產(chǎn)物代謝產(chǎn)物 (CO2、H2O、NH3、SO42-)(1/3)分解代謝分解代謝(2/3)合成代謝合成代謝+ 異養(yǎng)微生物異養(yǎng)微生物O2 能量能量?jī)粼黾?xì)胞物質(zhì)凈增細(xì)胞物質(zhì)內(nèi)源呼吸內(nèi)源呼吸80%20%內(nèi)源呼吸殘留物內(nèi)源呼吸殘留物O2無(wú)機(jī)代謝產(chǎn)物無(wú)機(jī)代謝產(chǎn)物少量能量少量能量剩余污泥剩余污泥人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書(shū)，廣泛閱讀，所以我們要勤懇讀書(shū)，廣泛閱讀，古人說(shuō)古人說(shuō)“書(shū)中自有黃金屋。書(shū)中自有黃金屋?！蓖ㄟ^(guò)閱讀科技書(shū)籍，我們能豐富知識(shí)，通過(guò)閱讀科技書(shū)籍，我們能豐富知識(shí)，培養(yǎng)邏輯思維能力；培養(yǎng)邏輯思維能力；通過(guò)閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，通過(guò)閱讀文學(xué)作品，我們能提高文學(xué)鑒賞水平，培養(yǎng)文學(xué)情趣；培養(yǎng)文學(xué)情趣；通過(guò)閱讀報(bào)刊，我們