《废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础.ppt（34页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、第十一章 废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础,第一节 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理,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 米歇里斯-门坦（Michaelis-Menten）方程式,第五节 莫诺特（Monod）方程式,第六节 废水生物处理工程的 基本数学模式,第一节 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理,一、微 生 物 的 新 陈 代 谢,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
2、杂的细胞成分，机体制造自身。,底物降解：污水中可被微生物通过酶的催化作用而进行生物化学变化的物质称为底物或基质。可生物降解有机物量：可通过生物的降解转化的量。可生物降解底物量：包括有机的和无机的可生物利用物质。,二、微 生 物 的 呼 吸 类 型,微生物的呼吸指微生物获取能量的生理功能,1、好氧呼吸-有分子氧参与的情况下进行的生物氧化，反应的最终受氢体是分子氧。异养型微生物：自养型微生物：,C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O+能量,H2S+2O2 H2SO4+能量 NH4+2O2 NO3-+2H+H2O+能量,BOD碳化阶段,BOD硝化阶段,2、厌氧呼吸-无分子氧（O2）的情况下进行的
3、生物氧化。1）发酵：2）无氧呼吸：,最终受氢体是有机物分解的中间产物,最终受氢体是一些无机氧化物,好氧呼吸、无氧呼吸、发酵三种呼吸方式，获得的能量水平不同，如下表所示。,三、废水的好氧生物处理(),好氧生物处理：在有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。有机物分解的最终产物:CO2、H2O 注意:低浓度有机物废水:500mg/L,保持溶解氧、营养物和微生物三者的平衡。,活性污泥法和生物膜法,四、废水的厌氧生物处理(),厌氧生物处理：在没有游离氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法。,第二节 微生物的生长规律和生长环境,一、微 生 物
4、的 生 长 环 境,影响微生物生长的环境因素,微生物的营养,温 度,pH,溶 解 氧,有 毒 物 质,一、微 生 物 的 生 长 环 境,影响微生物生长的环境因素,微生物的营养,温 度,pH,溶 解 氧,有 毒 物 质,一、微 生 物 的 生 长 环 境,影响微生物生长的环境因素,微生物的营养,温 度,pH,溶 解 氧,有 毒 物 质,一、微 生 物 的 生 长 环 境,影响微生物生长的环境因素,微生物的营养,温 度,pH,溶 解 氧,有 毒 物 质,一、微 生 物 的 生 长 环 境,影响微生物生长的环境因素,破坏细菌细胞的正常结构，使菌体内的酶变质，并失去活性。,微生物的营养,温 度,pH
5、 值,溶 解 氧,有 毒 物 质,例，氰化物强烈抑制细胞色素呼吸酶,二、微生物的生长规律,微生物的生长规律一般是以生长曲线来反映。,按微生物生长速率，其生长可分为四个生长期(),混合微生物群体的生长：,第三节 反应速度和反应级数,在生化反应中，反应速度是指单位时间里底物的减少量、最终产物的增加量或细胞的增加量。图中的生化反应可以用下式表示：即,一、反 应 速 度,及,式中：反应系数 又称产率系数，mg（生物量）/mg（降解的底物）。,n=0 零级反应，v=kS=S0-ktn=1 一级反应，v=kSlgS=lgS0-t n=2 二级反应，v=kS2 1/S=1/S0+kt,（112）,二、反 应
6、 级 数,第四节 米歇里斯-门坦（Michaelis-Menten）方程式,一、中间产物学说()酶促反应速度和底物浓度的关系见（P68图1110）。中间产物学说：根据此学说，酶促反应分两步进行。第一步，酶（E）与底物（S）作用形成中间产物（ES），此中间产物被看作稳定的络合物；第二步，络合物被进一步分解为产物（P）和游离态的酶（E）。,S+E,ES,P+E,K1,K2,K3,浓度对酶反应速度的影响,1913年前后，米歇里斯和门坦提出：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。由上式得：该式表明，当vmax/v=2或v=1/2vmax时，Km=S，即Km是v=1/2
7、vmax时的底物浓度，故又称半速度常数。,二、米 氏 方 程 式(),（1）当S Km时，Km S S，v=vmax，呈零级反应，酶促反应速度达到最大值。,（2）当S Km时，Km S Km，呈一级反应，酶促反应速度和底物浓度呈正比关系,1、物理意义（1）Km值只与酶的性质有关，而与酶浓度无关。（2）如果一个酶有几种底物，则对每一种底物，各有一个特定的Km（表113）。（3）同一种酶有几种底物，就有几个Km值，Km值最小的底物，称为该酶的最适合底物。,三、米 氏 常 数 的 意 义 及测定（P70),2、测定图解法（双倒数作图法）（115）在指定的实验条件下：（1）选择不同的S v；（2）求倒数（3）作曲线,第五节 莫诺特（Monod）方程式,反映了微生物增长速率和微生物本身的浓度,底物浓度之间的关系:,第六节 废水生物处理工程的基本数学模式,反映:有机质、微生物、DO之间的数量关系一、推导废水生物处理工程数学模式的几点假设 二、微生物增长与底物降解的基本关系式,(1)整个处理系统处于稳定状态(2)反应器中的物质按完全混合及均匀分布的情况考虑(3)整个反应过程中,氧的供应充足,
