生物處理基礎(chǔ)

廢水生物處理的目的、重要性主要目的：①不可自然沉淀的膠體狀固體物②有機(jī)物③氮和磷重要性：①60%以上的有機(jī)物只有用生物法去除最經(jīng)濟(jì)。②廢水中氮的去除一般來說只有依靠生物法。③城市污水處理廠有90%以上是生物處理法。④大多數(shù)工業(yè)廢水處理廠以生物法為主體。微生物在廢水生物處理中的作用①溶解性有機(jī)物→CO2和H2O

溶解性無機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素：N→N2P→富含磷的剩余污泥從水中分離出來②絮凝沉淀和降解膠體狀固體物③穩(wěn)定有機(jī)物一、微生物生理學(xué)特性及基本概念1、新陳代謝生物體在生命活動(dòng)過程中從外界吸取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并在體內(nèi)進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化地交換作用。底物或基質(zhì)污水中可被微生物通過酶的催化作用而進(jìn)行生物化學(xué)變化的物質(zhì)。可生物降解有機(jī)物量：有機(jī)物的降解轉(zhuǎn)化可生物降解底物量：包括有機(jī)的和無機(jī)的可生物利用物質(zhì)。一、微生物生理學(xué)特性及基本概念新陳代謝

分解代謝(異化作用）)復(fù)雜物質(zhì)分解為簡(jiǎn)單物質(zhì)簡(jiǎn)單物質(zhì)合成為復(fù)雜物質(zhì)吸收能量釋放能量能量代謝物質(zhì)代謝

合成代謝(同化作用)2、微生物的呼吸類型微生物的呼吸指微生物獲取能量的生理功能好氧呼吸厭氧呼吸根據(jù)受氫體的不同分為項(xiàng)目受氫體供氫體實(shí)質(zhì)最終產(chǎn)物特點(diǎn)好氧呼吸分子氧底物脫氫氧化CO2H2O熱能氧化徹底熱能大脫氫酶系統(tǒng)氧化酶系統(tǒng)厭氧呼吸有機(jī)物無機(jī)物有機(jī)物無機(jī)物脫氫還原簡(jiǎn)單化合物熱能氧化不徹底熱能小脫氫酶系統(tǒng)2、微生物的呼吸類型微生物的呼吸指微生物獲取能量的生理功能。2、微生物的呼吸類型微生物的呼吸指微生物獲取能量的生理功能好氧呼吸厭氧呼吸根據(jù)氧化的底物、氧化產(chǎn)物的不同

按反應(yīng)過程中的最終受氫體的不同

自養(yǎng)型微生物（無機(jī)物）

無氧呼吸（無機(jī)物）異養(yǎng)型微生物（有機(jī)物）

發(fā)酵（有機(jī)物）根據(jù)受氫體的不同分為二、微生物的生長(zhǎng)規(guī)律和生長(zhǎng)環(huán)境（一）微生物的生長(zhǎng)規(guī)律按微生物的生長(zhǎng)速度，其生長(zhǎng)可分為四個(gè)期：停滯期對(duì)數(shù)期靜止期衰老期

微生物要求的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)必須包括組成細(xì)胞的各種原料和產(chǎn)生能量的物質(zhì)，主要有：水、碳素營(yíng)養(yǎng)源、氮素營(yíng)養(yǎng)源、無機(jī)鹽及生長(zhǎng)因素。

（二）微生物的生長(zhǎng)環(huán)境

影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素微生物的營(yíng)養(yǎng)

溫度

pH值

溶解氧

有毒物質(zhì)

各類微生物所生長(zhǎng)的溫度范圍不同，約為5℃～80℃。低溫性（5-20℃）中溫性（20-45℃）高溫性（45-80℃）好氧生物處理中溫性微生物適宜溫度為25-40℃。厭氧生物處理甲烷菌為中溫菌，在33-38℃

發(fā)酵產(chǎn)酸溫度控制在52-57℃

微生物的生長(zhǎng)環(huán)境

影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素微生物的營(yíng)養(yǎng)

溫度

pH值

溶解氧

有毒物質(zhì)

微生物的生長(zhǎng)環(huán)境

影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素微生物的營(yíng)養(yǎng)

溫度

pH值

溶解氧

有毒物質(zhì)

不同的微生物有不同的pH值適應(yīng)范圍。細(xì)菌、放線菌、藻類和原生動(dòng)物的pH值適應(yīng)范圍是在4～10之間。大多數(shù)細(xì)菌適宜中性和偏堿性（pH＝6.5～7.5）的環(huán)境。廢水生物處理過程中應(yīng)保持最適

pH范圍。當(dāng)廢水的pH值變化較大時(shí)，應(yīng)設(shè)置

調(diào)節(jié)池，使進(jìn)入反應(yīng)器（如曝氣池）的廢水，保持在合適的pH值范圍。

微生物的生長(zhǎng)環(huán)境

影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素微生物的營(yíng)養(yǎng)

溫度

pH值

溶解氧

有毒物質(zhì)

溶解氧是影響生物處理效果的重要因素。好氧微生物處理的溶解氧一般以2～4mg/L為宜。

微生物的生長(zhǎng)環(huán)境

影響微生物生長(zhǎng)的環(huán)境因素微生物的營(yíng)養(yǎng)

溫度

pH值

溶解氧

有毒物質(zhì)

在工業(yè)廢水中，有時(shí)存在著對(duì)微生物具有抑制和殺害的化學(xué)物質(zhì)，這類物質(zhì)我們稱之有毒物質(zhì)。其毒害作用主要表現(xiàn)在細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)遭到破壞以及菌體內(nèi)的酶變質(zhì)，并失去活性。在廢水生物處理時(shí)，對(duì)這些有毒物質(zhì)應(yīng)嚴(yán)加控制，但毒物濃度的允許范圍，需要具體分析。三、生化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)任務(wù)：1、研究各種因素對(duì)反應(yīng)速度的影響。2、研究反應(yīng)機(jī)理。內(nèi)容：1、底物降解速率與底物濃度、微生物量等因素之間的關(guān)系。

(米式方程式)2、微生物的增長(zhǎng)速率與底物濃度、微生物量等因素之間的關(guān)系。

(莫式方程式）米式方程式

米歇里斯-門坦（Michaelis-Menten）米氏在一切生化反應(yīng)都是在酶催化進(jìn)行的前提下，提出微生物分解代謝的酶反應(yīng)方程式：米氏方程式：式中ν—酶反應(yīng)速度

νmax—最大酶反應(yīng)速度

S—底物濃度

Km—米氏常數(shù)（半速度常數(shù)）莫諾特（Monod）方程式Monod于1942年以純菌種對(duì)單一底物的分批培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上提出了描述微生物增長(zhǎng)的動(dòng)力學(xué)方程。式中：μ