環(huán)保設(shè)備控制原理

四、細(xì)菌的生長生物量及其表征污泥沉降比(SV%)污泥沉降比又稱30min沉降比，即混合液在量筒內(nèi)靜置30min后形成沉淀污泥的容積占原混合容積的百分?jǐn)?shù)。第五章廢水的好氧生物處理原理第一頁，共四十八頁。生物量及其表征污泥體積指數(shù)（SVI）污泥體積指數(shù)是曝氣池出口處混合液經(jīng)30min靜止沉降后，每克干污泥所形成的沉淀污泥所占的容積，單位是ml/g。第五章廢水的好氧生物處理原理第二頁，共四十八頁。生物量及其表征SVI的值與活性污泥性質(zhì)的關(guān)系：SVI<100時，活性污泥沉淀性能良好；SVI=100~200時，沉淀性能一般；SVI>200時，沉淀性較差，污泥易膨脹。第五章廢水的好氧生物處理原理第三頁，共四十八頁。細(xì)菌的生長微生物的測量方法一、測定微生物的數(shù)量1、全數(shù)測定法（直接計數(shù)法）2、活菌計數(shù)法（間接計數(shù)法）二、測定細(xì)胞物質(zhì)的質(zhì)量三、DNA含量的測定法四、ATP測定法第五章廢水的好氧生物處理原理第四頁，共四十八頁。細(xì)菌的生長化學(xué)計量式用于估算生物量產(chǎn)率和需氧量：1、由化學(xué)計量式估算生物產(chǎn)率2、由化學(xué)計量式估算需氧量3、不同條件下生物量合成產(chǎn)率系數(shù)第五章廢水的好氧生物處理原理第五頁，共四十八頁。由化學(xué)計量式估算生物產(chǎn)率第五章廢水的好氧生物處理原理第六頁，共四十八頁。由化學(xué)計量式估算生物產(chǎn)率在工程實際中，COD與VSS分別用來表示有機(jī)底物和新細(xì)胞物質(zhì)。為了利用COD來表示生物產(chǎn)量，就必須確定葡萄糖的COD。第五章廢水的好氧生物處理原理第七頁，共四十八頁。由化學(xué)計量式估算生物產(chǎn)率基于以上計算，按照COD表示的理論生物量產(chǎn)率則為：第五章廢水的好氧生物處理原理第八頁，共四十八頁。細(xì)菌的生長由化學(xué)計量式估算需氧量公式：第五章廢水的好氧生物處理原理第九頁，共四十八頁。由化學(xué)計量式估算需氧量細(xì)胞生物量通常由VSS的測定結(jié)果表示，生物量的氧當(dāng)量可以近似為1.42gCOD/gVSS。COD消耗量=細(xì)胞合成量（以COD計）+被氧化底物的量考慮到被氧化底物的等耗氧量，O2消耗量=COD消耗量-細(xì)胞合成量（以COD計）第五章廢水的好氧生物處理原理第十頁，共四十八頁。由化學(xué)計量式估算需氧量第五章廢水的好氧生物處理原理第十一頁，共四十八頁。由化學(xué)計量式估算需氧量因此消耗單位質(zhì)量COD的耗氧量為：第五章廢水的好氧生物處理原理第十二頁，共四十八頁。不同條件下生物量合成產(chǎn)率系數(shù)生物合成產(chǎn)率與從電子供體到電子受體間電子傳遞產(chǎn)生的能量有關(guān)。生長條件電子供體電子受體合成產(chǎn)量好氧有機(jī)物氧氣0.40gVSS/gCOD好氧氨氮氧氣0.12gVSS/gNH4+-N缺氧有機(jī)物硝酸氮0.30gVSS/gCOD厭氧有機(jī)物有機(jī)物0.06gVSS/gCOD厭氧乙酸二氧化碳0.05gVSS/gCOD第五章廢水的好氧生物處理原理第十三頁，共四十八頁。微生物生長動力學(xué)可溶性底物的利用速率：生物處理中可溶性底物的利用速率的模型為：rsu——可溶性底物利用速率，g/(m3?d)rmax——可溶性底物的最大比利用速率，g底物/（g微生物?d）X——微生物濃度，g/m3S——限制微生物生長的可溶性底物濃度，g/m3ks——飽和常數(shù)，當(dāng)r=0.5rmax時的底物濃度，也稱為半速度常數(shù)，g/m3第五章廢水的好氧生物處理原理第十四頁，共四十八頁。微生物生長動力學(xué)同樣，微生物生長也遵循飽和型方程，即Monod方程。μ——微生物生長速率，g/(m3?d)μmax——微生物最大比生長速率，g新細(xì)胞/(g新細(xì)胞?d)第五章廢水的好氧生物處理原理法國科學(xué)家諾貝爾獎得主雅克·莫諾

第十五頁，共四十八頁。微生物生長動力學(xué)兩條重要的曲線：第五章廢水的好氧生物處理原理第十六頁，共四十八頁。微生物生長動力學(xué)微生物生長速率μmax與底物的最大利用速率rmax之間的關(guān)系：公式：μmax=YrmaxY——微生物真實產(chǎn)率，g/g第五章廢水的好氧生物處理原理第十七頁，共四十八頁。微生物生長動力學(xué)可溶性底物的生物增長速率：rg——微生物凈產(chǎn)率，gVSS/(m3?d)Y——微生物合成產(chǎn)率系數(shù)，gVSS/(g生物消耗COD)kd——內(nèi)源呼吸衰減系數(shù)，gVSS/(gVSS?d)第五章廢水的好氧生物處理原理第十八頁，共四十八頁。微生物生長動力學(xué)將上式兩邊同時除以污泥濃度X，則比增長速率為：μ——微生物生長速率，gVSS/(gVSS?d)第五章廢水的好氧生物處理原理第十九頁，共四十八頁。微生物生長動力學(xué)總揮發(fā)性懸浮固體和活性生物量反應(yīng)器內(nèi)的揮發(fā)性懸浮固體量（VSS）不僅包括了活性物生物量，而且還包括了內(nèi)源呼吸產(chǎn)生的細(xì)胞殘余物、進(jìn)出水中的不可生物降解的VSS（記作nbVSS），活性物生物量所占的比例取決于廢水特性和操作運行條件。第五章廢水的好氧生物處理原理第二十頁，共四十八頁。微生物生長動力學(xué)細(xì)胞殘余物的生成速率與內(nèi)源呼吸衰減系數(shù)有關(guān)：rxd——細(xì)胞殘余物生成速率，gVSS/(m3?d)fd——生物量中細(xì)胞殘余物所占的比例，通常為0.10~0.15gVSS/gVSS。第五章廢水的好氧生物處理原理第二十一頁，共四十八頁。微生物生長動力學(xué)針對曝氣池內(nèi)總揮發(fā)性固體的生成速率：rx，vss——總VSS產(chǎn)率，gVSS/(m3?d)Q——廢水流量，m3/d。X0,i——進(jìn)水中的nbVSS濃度，g/m3V——曝氣池容積，m3第五章廢水的好氧生物處理原理第二十二頁，共四十八頁。微生物生長動力學(xué)由上式可知，在曝氣池混合液揮發(fā)性懸浮固體MLVSS中，活性生物量所占的比例就是微生物生長與總MLVSS之比，即：FX,act——曝氣池MLVSS中活性生物量的比例，g/g第五章廢水的好氧生物處理原理第二十三頁，共四十八頁。微生物生長動力學(xué)攝氧速率攝氧速率與底物利用速率及微生物的增長速率相關(guān)。r0——攝氧速率，gO2/(m3·d)rg——微生物比增長速率，gVSS/(m3·d)1.42——微生物細(xì)胞折算成COD的數(shù)值，gbsCOD/(m3·d)第五章廢水的好氧生物處理原理第二十四頁，共四十八頁。微生物生長動力學(xué)溫度對微生物生長的影響kT——水溫為T℃時的反應(yīng)速率常數(shù)k20——水溫為20℃時的反應(yīng)速率常數(shù)θ——溫度活性系數(shù)，生物處理系統(tǒng)中一般為1.02~1.25T——水溫，℃第五章廢水的好氧生物處理原理第二十五頁，共四十八頁。有機(jī)物的好氧生物氧化有機(jī)物（COHNS）的生物轉(zhuǎn)化：細(xì)菌內(nèi)源性呼吸的化學(xué)計量式為：第五章廢水的好氧生物處理原理第二十六頁，共四十八頁。有機(jī)物的好氧生物氧化微生物生長的基本營養(yǎng)元素需求配比：BOD5:N:P=100:5:1第五章廢水的好氧生物處理原理第二十七頁，共四十八頁。生物硝化與反硝化生物硝化生物硝化指的是氨氮（）被氧化成亞硝酸鹽（）、亞硝酸鹽最終被氧化成硝酸鹽（）的兩步生物處理工藝過程。第五章廢水的好氧生物處理原理第二十八頁，共四十八頁。生物硝化生物硝化的微生物類群：亞硝化菌和硝化菌兩大類。第五章廢水的好氧生物處理原理第二十九頁，共四十八頁。生物硝化生物硝化的過程化學(xué)計量式：氨化過程第五章廢水的好氧生物處理原理第三十頁，共四十八頁。生物硝化

硝化反應(yīng)第五章廢水的好氧生物處理原理第三十一頁，共四十八頁。生物硝化生長動力學(xué)溶解氧充足情況下：μn—硝化細(xì)菌比生長速率，g新細(xì)胞/(g新細(xì)胞·d)μnm—硝化細(xì)菌最大比增長速率，g新細(xì)胞/(g新細(xì)胞·d)N—氨濃度，g/m3Kn—半飽和常數(shù)，g/m3kdn—硝化細(xì)菌內(nèi)源呼吸系數(shù),gVSS/(gVSS·d)第五章廢水的好氧生物處理原理第三十二頁，共四十八頁。生物硝化生長動力學(xué)考慮到溶解氧濃度影響的情況：DO—溶解氧濃度，g/m3KO—溶解氧半飽和常數(shù)，g/m3第五章廢水的好氧生物處理原理第三十三頁，共四十八頁。生物硝化微生物的停留時間為了使硝化菌群能夠在連續(xù)流系統(tǒng)中存活，微生物在反應(yīng)器中的停留時間SRTN必須大于自養(yǎng)型硝化菌最小的世代時間SRTNmin。一般地，SRTN>2SRTNmin

第五章廢水的好氧生物處理原理第三十四頁，共四十八頁。生物反硝化生物反硝化生物反硝化是指通過生物作用將硝酸氮還原成NO2、N2O并最終成為氮氣的廢水生物處理工藝過程。第五章廢水的好氧生物處理原理第三十五頁，共四十八頁。生物反硝化生物反硝化的兩種途徑：第五章廢水的好氧生物處理原理第三十六頁，共四十八頁。生物反硝化同化反硝化：硝酸氮還原為氨并為細(xì)胞合成所利用，此途徑不存在，也與DO無關(guān)。異化反硝化：硝酸氮分解，最終產(chǎn)物是氣態(tài)氮。第五章廢水的好氧生物處理原理第三十七頁，共四十八頁。生物反硝化生物反硝化的微生物類群：假單胞菌屬是最常見和分布最廣的異養(yǎng)反硝化菌。第五章廢水的好氧生物處理原理第三十八頁，共四十八頁。生物反硝化硝酸氮還原反應(yīng)的步驟：第五章廢水的好氧生物處理原理第三十九頁，共四十八頁。生物反硝化生長動力學(xué)不考慮溶解氧的情況下：η——活性污泥中的反硝化菌比例，

gVSS/(gVSS·d)第五章廢水的好氧生物處理原理第四十頁，共四十八頁。生物反硝化生長動力學(xué)考慮溶解氧的情況：—DO對硝化還原的抑制系數(shù)，mg/L—硝酸鹽為限制性因子時的半飽和系數(shù)，mg/L第五章廢水的好氧生物處理原理第四十一頁，共四十八頁。生物除磷生物除磷生物除磷是指利用微生物將廢水中的磷去除的工藝。第五章廢水的好氧生物處理原理第四十二頁，共四十八頁。生物除磷生物除磷的微生物類群：生物除磷的微生物主要是聚磷菌。第五章廢水的好氧生物處理原理第四十三頁，共四十八頁。生物除磷乙酸的攝取量對聚磷菌的產(chǎn)量以及由此去除的磷含量起決定性作用。第五章廢水的好氧生物處理原理第四十四頁，共四十八頁。生物除磷好氧條件下磷酸鹽的吸收速率方程：

μmax,P—聚磷菌的最大比生長速率，g/(g·d)Ymax,P—最大比增長速率，mg/mgSPO4—磷酸鹽磷濃度，mg/LKS,PO4—聚磷鹽磷的飽和常數(shù)，mg/L第五章廢水的好氧生物處理原理第四十五頁，共四十八頁。氧的傳遞理論請大家閱讀課本第131頁至135頁相關(guān)章節(jié)。第五章廢水的好氧生物處理原理第四十六頁，共四十八頁。感謝大家!請同學(xué)們提出寶貴意見！第四十七頁，共四十八頁。內(nèi)容總結(jié)四、細(xì)菌的生長。污泥沉降比又稱30min沉降比，即混合液。2、活菌計數(shù)法（間接計數(shù)法）。COD消耗量=細(xì)胞合成量（以COD