活性污泥反應(yīng)動力學(xué)及其應(yīng)用

3.3活性污泥反應(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)

11、基本假設(shè)建立在完全混合式曝氣池為基礎(chǔ)的動力學(xué)方程的四大假設(shè)：①活性污泥運(yùn)行系統(tǒng)條件絕對穩(wěn)定②進(jìn)水有機(jī)物均為溶解性有機(jī)物，且濃度恒定③進(jìn)入曝氣池的原污水中不含活性污泥④活性污泥在二沉池中量不變，而且沒有代謝作用⑤活性污泥系統(tǒng)中沒有毒物質(zhì)和抑制物質(zhì)3.3.1概述22、重點(diǎn)問題①ν與S、X等因素之間的關(guān)系；②μ與S、X等因素之間的關(guān)系；③OUR與ν

、X等因素之間的關(guān)系。3反應(yīng)動力學(xué)研究的由來勞倫斯—麥卡蒂(Lawrence—McCarty)模式酶促反應(yīng)動力學(xué)公式（米—門公式）（Michaelis—Menton）莫諾（Monod）模式43.3.2、反應(yīng)動力學(xué)理論基礎(chǔ)1.有機(jī)物降解與微生物的增殖活性污泥微生物增殖是細(xì)胞合成與內(nèi)源代謝同步進(jìn)行的結(jié)果。單位曝氣池內(nèi)活性污泥凈增殖速度為：

(dx/dt)

g＝(dx/dt)s

－(dx/dt)e

5活性污泥微生物在曝氣池中的每日凈增量

?

X=YQSr—KdVXV

式中?

X：活性污泥微生物凈增殖量，kg/d；

QSr：每日有機(jī)物降解量，kg/d

VXV：曝氣池內(nèi)，混合液中揮發(fā)性懸浮固體總量kg/d

∴1/θc＝Y(jié)q

－Kd

－－勞倫斯－麥卡蒂基本方程6直接氧化分解+合成后再內(nèi)源呼吸降解－－兩部分需氧故其需氧量為：O2＝a′QSr＋b′VXv

a′值：對生活污水為0.4～0.53。

b′值：介于0.11～0.188之間。2.有機(jī)污染物降解與需氧7Michaelis—Menton提出酶的“中間產(chǎn)物”學(xué)說，通過理論推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，提出了含單一基質(zhì)單一反應(yīng)的酶促反應(yīng)動力學(xué)公式，即米—門公式：

其中：Km——飽和常數(shù)，或半速常數(shù)；反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速率一半時，對應(yīng)的底物濃度，mg/L.

1/Km——基質(zhì)親和力

E+SESE+P3.3.3米－門公式8米門公式的圖示

vmaxKmv=vmax/2S0v93.3.4莫諾特(Monod)方程式法國學(xué)者M(jìn)onod于1942年采用純菌種在單一底物的培養(yǎng)基稀溶液中進(jìn)行了微生物生長的實(shí)驗(yàn)研究，并提出了微生物生長速度和底物濃度間的關(guān)系式。1.公式式中：

μ為微生物比增長速度，即單位生物量的增長速度；

μmax為微生物最大比增長速度；

Ks：飽和常數(shù)

S：底物濃度。

102.討論11莫諾德方程式的推論：(1)在高底物濃度的條件下，即S>>Ks，呈零級反應(yīng)，則有：

，

（2）在低底物濃度的條件下，即S<<Ks，則：12莫諾德模式：

一級反應(yīng)區(qū)過渡區(qū)

零級反應(yīng)區(qū)13高底物濃度條件下，有機(jī)物以最大速率降解，與有機(jī)物濃度無關(guān)，呈現(xiàn)零級反應(yīng)關(guān)系。而與為生物量有關(guān)。（吃不過來）

低底物濃度下，有機(jī)物降解遵循一級反應(yīng)，有機(jī)物含量成為控制因素。（不夠吃）城市污水一般有機(jī)物濃度低，常用一級反應(yīng)，描述，積分后：表示活性污泥反應(yīng)系統(tǒng)，經(jīng)過t時間后反應(yīng)混合液殘留s與原污水SO的關(guān)系。14完全混合系統(tǒng)的物料平衡3.應(yīng)用15在穩(wěn)定條件下，曝氣池內(nèi)有機(jī)底物物料平得到：16當(dāng)S<<Ks時：v=k2?S174.常數(shù)k2、Vmax及Ks的確定從污水廠中得到S0、Se、X及t等各項(xiàng)，列表作圖，得到直線的斜率即為K2。Se(mg/L)k2，低底物濃度條件下182)求vmax、Ks191.概念基本1)微生物的比增殖速率μ2)單位基質(zhì)利用率－基質(zhì)比利用速率q(ds/dt)u－－基質(zhì)的利用速率

3)生物固體平均停留時間－污泥齡θC

3.3.5勞倫斯－麥卡蒂方程202.基本方程1)第一基本方程：反應(yīng)器內(nèi)微生物量因增殖而增加，又因內(nèi)源代謝而減少：Y－－增殖系數(shù)（或微生物的產(chǎn)量系數(shù)），mg微生物/mg降解有機(jī)物；Kd－－內(nèi)源代謝的氧化率，衰減系數(shù)，d-1因此有第一基本方程：212）第二基本方程有機(jī)基質(zhì)的降解速率等于其被微生物的利用速率：即：v=q因此有第二基本方程：其中：Vmax＝qmax22總產(chǎn)率系數(shù)Y和表觀產(chǎn)率系數(shù)Yobs產(chǎn)率系數(shù)Y是活性污泥微生物攝取、利用、代謝單位重量有機(jī)物而使自身增殖的重量，實(shí)測的產(chǎn)率系數(shù)Yobs<Y，因?yàn)閷?shí)測的產(chǎn)率系數(shù)沒有包括由于內(nèi)源呼吸作用而減少的那部分微生物質(zhì)量。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和理論整理的到：通常是：通過調(diào)整污泥齡，選定表觀產(chǎn)率系數(shù)。3).推論