污水生物處理的基本概念和生化反應動力學基礎

污水生物處理的基本概念和生化反應動力學基礎第1頁/共16頁第1章污水生物處理的基本概念和生化反應動力學基礎

1.1

基本速率表達式BasicRateExpressions

細菌生長動力學，最常用的是莫諾特方程為合成的比生長速率，T-1為活性菌體的濃度，MxL-3為限制生長速率的基質(zhì)濃度，MsL-3為最大比生長速率，T-1為生長速率為最大比生長速率的1/2時的基質(zhì)濃度，MsL-3第2頁/共16頁

莫諾方程又稱為飽和函數(shù)，在基質(zhì)濃度S很大時，比生長速率接近

圖1-1

隨基質(zhì)濃度變化的合成和凈生長速率示意圖第3頁/共16頁

活性菌體需要能量以維持生命活動（包括運動、修復和再合成、調(diào)節(jié)滲透壓、運輸和散熱等細胞功能）b為內(nèi)源衰減系數(shù)，T-1。主要取決于細菌的種類和溫度，通常包括多種損失現(xiàn)象，溶菌作用、捕食、溶解物質(zhì)排泄和死亡為考慮衰減的比生長速率，T-1

內(nèi)源衰減來維持生長的能量和電子流，也就是細胞氧化自身以滿足維持所需求的能量。內(nèi)源衰減速率第4頁/共16頁

但并非所有損失的活性菌體都被氧化，產(chǎn)生微生物維持所需要的能量。而是以惰性菌體累積。氧化速率為：為活性菌體中可生物降解的部分，McCarty1975年發(fā)現(xiàn)，對于大部分微生物，其值接近0.8第5頁/共16頁活性菌體的凈比生長速率（）是生長的和衰減的和：在S足夠低的情況下，可能為負值第6頁/共16頁為基質(zhì)利用速率，MsL-3T-1為最大比基質(zhì)利用速率，MsMx-1T-1細胞生長速率來源于基質(zhì)利用速率，則莫諾特方程又有下列形式基質(zhì)利用和菌體生長關系為：Y為細胞合成的實際產(chǎn)率，MxMs-1第7頁/共16頁1.2參數(shù)估值此表表明，生長速度快的細胞具有較大的，直接使產(chǎn)率Y增大，間接地得到大的值。第8頁/共16頁

當溫度達到微生物生長的最適宜溫度時，溫度每升高10℃，基質(zhì)利用速率大約提高1倍，可近似表示為

是在20℃時的值，如未知，則該式可表示為是任何一個已知的參考溫度第9頁/共16頁1.3基本質(zhì)量平衡出水進水體積V底物S活性菌體Xa惰性菌體Xi恒化器示意圖第10頁/共16頁根據(jù)穩(wěn)態(tài)質(zhì)量平衡，則有：活性菌體基質(zhì)又：分別代入得：活性菌體基質(zhì)第11頁/共16頁聯(lián)立

和求得：為水力停留時間第12頁/共16頁為固體停留時間（SRT），也稱為平均細胞停留時間（MCRT）或者污泥齡在恒化器處于靜態(tài)的時候，即泥齡是凈比生長速率的倒數(shù)對于恒化器，系統(tǒng)產(chǎn)生的所有菌體都隨出水排出，則第13頁/共16頁所以有：圖1-2

S和Xa隨的θx的變化示意圖以及θx，S和Xa的極限值第14頁/共16頁從圖中可以看出：1）當非常小時，這種情況稱污泥流失，不能去除基質(zhì)，沒有活性菌體累積剛剛產(chǎn)生