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废水生物处理的基本概念及生化反应动力学基础

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(作业解答提要)2014-水污染控制工程

(作业解答提要)2014-水污染控制工程
4、影响废水处理微生物生长的环境因素有哪些？ 解答：
(1) 微生物的营养 (2) 温度 (3) pH 值 (4) DO (5) 有毒物质
5、某种污水在一连续进水和完全均匀混合的反应器中进行处理，反应不可逆， 符合一级反应，V=kSA，K=0.15 d-1，求当反应池容积为 20 m3，反应效率为 98％时， 该反应池能够处理的污水流量为多大？ 解答：设 Q 为污水流量，S 为底物浓度：则 Q*S=20*v=k*S*20 则:Q=20k=0.15*20=3m3/d Q(实)=Q/98%=3.06 m3/d
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。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解、 转化为简单的化合物，同时释放能量。适用于有机污泥和高浓度有机废水（一般 BOD5≥2000mg/L）。
2、简述发酵和呼吸的区别。 解答：根据氧化还原反应中最终电子受体的不同，分解代谢可分成发酵和呼
2. 解释污泥泥龄的概念，说明它在污水处理系统设计和运行管理中的作用。 解答： 污泥泥龄即生物固体停留时间，其定义为在处理系统（曝气池）中微生物的
平均停留时间。在工程上，就是指反应系统内微生物总量与每日排出的剩余微生 物量的比值。
活性污泥泥龄是活性污泥处理系统设计\运行的重要参数。 （1）在曝气池设计中的活性污泥法，即是因为出水水质、曝气池混合液污 泥浓度、污泥回流比等都与污泥泥龄存在一定的数学关系，由活性污泥泥龄即可 计算出曝气池的容积。 （2）在剩余污泥的计算中也可根据污泥泥龄直接计算每天的剩余污泥。 （3）在活性污泥处理系统运行管理过程中，污泥泥龄也会影响到污泥絮凝 的效果。 （4）污泥泥龄也有助于进步了解活性污泥法的某些机理，而且还有助于说 明活性污泥中微生物的组成。

水污染控制工程：第十一章 污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

水污染控制工程：第十一章 污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础
在去除SOM的生化处理过程中，许多呈 胶体状的不溶性有机物被微生物捕获利用， 并最终转化为稳定的不再受微生物活动影响 的稳定产物，这种稳定产物的形成过程称为 稳定化。
第十一章 污水生物处理的基本概念和生化反应动力 学基础
（1）生化转化：
C、溶解性无机物的转化（氮和磷的转化）
生活废水中氮的形态：氨和有机氮（包括氨基 酸、蛋白质、核苷）的形式存在。
Ⅱ 生物处理基本原理
2、微生物主要种类和作用
• 微生物主要种群：古细菌、细菌和真核生 物。生物处理中起作用的微生物属于古细 菌和细菌类群，但原生动物和其他微型真 核生物也有一定作用。
（1）细菌：细菌的分类方式很多，从水处理 工程角度，最重要的是从操作方式上分类。
第十一章 污水生物处理的基本概念和生化反应动力 学基础
第十一章 污水生物处理的基本概念和生化反应动力 学基础
•依据功能分类：
• 硝化菌
• 硝化反应是将氨氮转化为硝酸盐氮的过程。 在一群自养型好氧微生物的作用下，首先由 亚硝酸菌将氨氮转化为NO2-，称为亚硝酸反 应，第二阶段由硝酸菌将NO2-进一步氧化为 硝酸盐，称为硝化反应。
第十一章 污水生物处理的基本概念和生化反应动力 学基础
（3）真核生物：真菌和原生动物常常在 生物处理中出现。
第十一章 污水生物处理的基本概念和生化反应动力 学基础
第十一章 污水生物处理的基本概念和生化反应动力 学基础
（b）无氧呼吸 是指以含氧无机物，如NO3-, NO2-, SO42-, S2O32-, CO2等代替分子氧，作为最 终受氢体的生物氧化作用。
C6H12O6 + 6H2O —— 6 CO2 + 24 H 24 H + 4 NO3- —— 2N2 + 12 H2O 总反应式：

第三章废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

第三章废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

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：有机物的降解转化 可生物降解底物量：包括有机的和无机的可生物利用物质
厌氧呼吸的受氢体不是分子氧。在厌氧呼吸过程中，底物氧 化不彻底，最终产物不是二氧化碳和水，而是一些较原来底 物简单的化合物。这种化合物还含有相当的能量，故释放能 量较少。
如有机污泥的厌氧消化过程中产生的甲烷，是含有相当能量 的可燃气体。
厌氧呼吸按反应过程中的最终受氢体的不同，可分为发酵和 无氧呼吸。
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。
呼吸方式
好氧呼吸
能量利用率42％
无氧呼吸
发酵
能量利用率26％
1.发酵 指供氢体和受氢体都是有机化合物的生物氧化作用，最
终受氢体无需外加，就是供氢体的分解产物（有机物）。 这种生物氧化作用不彻底，最终形成的还原性产物，是
比原来底物简单的有机物，在反应过程中，释放的自由能较 少，故厌氧微生物在进行生命活动过程中，为了满足能量的 需要，消耗的底物要比好氧微生物的多。
C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 2817.3kJ
C11H 29O7
14O2
H
11CO2
13H2O
NH
4
能量
异氧微生物又可分为化能异氧微生物和光能异氧微生物：

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

第十一章 废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

酶促反应
微生物的酶是微生物体内合成的对生物化学反应具 有高度专一催化功能的特殊蛋白质。
酶促反应速度受酶浓度、底物浓度、pH、温度、 反应产物、活化剂和抑制剂等因素的影响。
3.5.1米 氏 方 程 式
1913年前后，米歇里斯和门坦提出了表示整个反应 中底物浓度与酶促反应速度之间关系的式子，称为米 歇里斯－门坦方程式，简称米氏方程式，即：
C6H12O6 6H 2O 6CO 2 24[H]
24[H] 4NO3 2N2 12H2O
总反应式： C6H12O6 4NO3 6CO2 6H2O 2N2 1755.6kJ
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。
呼吸方式 受氢体
化学反应式
好氧呼吸
能量利用率42％
分子氧
C6H12O6+6O2→ 6CO2+6H2O+2817.3kJ
无氧呼吸
发酵
能量利用率26％
无机物 有机物
C6H12C6+4NO3 - → 6CO2+6H2O+2N2↑+1755.6kJ
C6H12C6 →2CO2+2CH3CH2OH+92.0kJ
3.2.1 废水的好氧生物处理
v k，dA k
dt
A A0 kt
式中：v——反应速度； t——反应时间； k——反应速度常数
反应速度与反应物浓度的一次方成正比关系，称 这种反应为一级反应。对反应物A而言，一级反应：
v

k
，dA
A dt
kA
lg
A

lg
A0

kt 2.3

第十四章生化反应动力学 - 第六章水体污染与自净

第十四章生化反应动力学 - 第六章水体污染与自净

已被底物所饱和，只有增加酶浓度，才有可能提高
反应速度。
（2）当底物浓度 较小时， 速度和底物浓度成正比例关系，即
反应。
,酶反应 ，呈一级
（11-17）
3.米氏常数的意义及测定
（1） 值是酶的特征常数之一，只与酶的性质有关， 而与酶浓度无关。不同的酶，数值不同。
（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 。
定义：单位时间，底物减少量或产 物增加量衡量。一般以底物减少量。因为 产物增加量需要鉴定，成本较高。
产率系数 观测产率系数（净增长系数）：降 解1kgBOD5有机物所净增加的细胞量。
以S表示废物（污染物），X表示微生物细胞，P 表示分解最终产物，生化反应可以下式表示
S→y·X+z·P （11-7） 以及
厌氧微生物和兼性微生物
产物 无机物，微生物增长（多） 可燃气体，无机物，微生物增长（少）
条件（微生物生长）氧
无氧
特点 快、效果好、所需容积小 慢、不彻底、所需容积小
受环境影响 小
难启动，条件苛刻
对环境影响 污泥量大
酸臭、但污泥量小
适用 BOD5<500mg/L
BOD5>2000mg/L（为什么）
二、微生物的生长规律和生长环境 1.微生物的生长规律
由（11-20）式，
以及
代入（11-19）式得：
（11-21）
式中q及 为底物的比降解速度及其最大值； 为底物浓度；
为饱和常数，即 度常数。
时的底物浓度，故又称半速
及 值可通过实验，采用如前介绍的双倒数作图法 去求得，并由此定出11-21式。
（11-21）式和（11-19）式是废水生物处理工程中目前常 用的二个基本的反应动力学方程式。在实践中，可以结合物

污水生物处理的基本概念生化反应动力学基础省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件

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（二）、温度
各类微生物生长旳温度范围不同，约为5℃~80℃。 此范围内可提成最低生长温度、最高生长温度和最适 生长温度。
以微生物适应旳范围，可分为：中温性（2045℃）、高温性（ 45℃以上）、低温性（20℃下列）
好氧生物处理中以中温菌细菌为主，最适温度2037℃；
厌氧生物处理中，中温性甲烷菌最适温度范围为 25-40℃，高温性为50-60℃，厌氧处理常采用温度为 33-38℃ 和 52-57℃。
（四） 溶解氧DO
好氧生物处理中假如DO不足，因为得不到足够旳 氧，其活性受到影响，新陈代谢能力降低，同步对氧 要求低旳微生物应运而生，影响正常旳生化反应过程， 造成处理效果下降。好氧生物处理旳溶解氧一般以24mg/L为宜。
（五）有毒物质
对微生物具有克制和杀害作用旳化学物质 (工业废水中) 。
其毒害作用主要体现于细胞旳正常构造遭到 破坏以及菌体内旳酶变质，并失去活性。如重金 属离子（砷、铅、镉、铬、铁、铜、锌等）能与 细胞内旳蛋白质结合，使它变质，致使酶失去活 性。
不同旳有机碳将造成反硝化速率旳不同。碳源 按其起源可分为三类：
①外加碳源，多采用甲醇，因为甲醇被分解后旳产 物为CO2，H2O，不产生其他难降解旳中间产物， 但其费用较高；
②原水中具有旳有机碳；
③内源呼吸碳源——细菌体内旳原生物质及其贮存 旳有机物。
反硝化反应旳合适pH值为6.5～7.5。pH 值高于8或低于6时，反硝化速率将迅速 下降。
➢因为硝化菌是自养菌，若水中BOD5值过高，将有利 于异养菌旳迅速增殖，微生物中旳硝化菌旳百分比下 降。
硝化细菌生长影响因子：
➢ 硝化菌旳生长世代周期较长，为了确保硝化作用 旳进行，泥龄应取不小于硝化菌最小世代时间 （3～10d）两倍以上。

污水生物处理基本概念和生化反应动力学基础精品PPT课件

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1.定义 有游离氧（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。 微生物利用废水中存在的有机污染物（以溶解状与 胶体状的为主），作为营养源进行好氧代谢。
2. 好氧生物处理过程的生化反应方程式： • ① 分解反应（又称氧化反应、异化代谢、分解代谢）
② 合成反应（也称合成代谢、同化作用） ③ 内源呼吸（也称细胞物质的自身氧化）
污水处理技术离尽善尽美还相差很远， 主要缺点：生化环境不够理想、微生物数量不够 多、反应速率尚低、处理设施的基建投资和运行 费用很高、运行不够稳定、难降解有机物处理效 果差等。
从可持续发展的战略观点来衡量： 废水生物处理还有消耗大量有机碳、剩余污
泥量大、释放较多二氧化碳等缺点。
利用微生物的无穷潜力和反应设备的发展及相关 学科技术的进步，与其他工艺相交叉，利用协同 作用。废水生物处理工艺必将取得更大的发展， 发挥更大的作用。
W. B. Whitman (U. Of Georgia)细菌普查 ，地球上存在51030个细菌, 非常活跃的 群体在海、陆、空等一般环境和极端环境 中的极端环境微生物；
Pseudomonas cepacia：能降解90种以上有 机物甲基汞、有毒氰、酚类化合物等都能 被微生物作为营养物质分解利用。
(3)繁殖快、易变异、适应性强
C6H12C6+4NO3 - → 6CO2+6H2O+2N2↑+1755.6kJ C6H12C6 →2CO2+2CH3CH2OH+92.0kJ
2.污水生物处理分类
分类依据
–生化环境：好氧、缺氧、厌氧 –反应器构型：依据微生物在反应器中
的生长方式：悬浮型、附着型和混合型.
2.1 废水的好氧生物处理

污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础





求得：
1 Xa Y S S V 1 b Q
0


V Q

为水力停留时间
在恒化器处于静态的时候， x
x 为固体停留时间（SRT），也称为平均细胞停留时间
（MCRT）或者污泥龄
系统中的活性生物量 x 1 活性生物量的产率
即泥龄是净比生长速率的倒数
第 1章
污水生物处理的基本概念 和生化反应动力学基础
1.1 基本速率表达式 Basic Rate Expressions
细菌生长动力学，最常用的是莫诺特方程
1 dX a S μ syn μ X dt K S a syn
syn 为合成的比生长速率，T-1
x min
S 随着 x 增加而单调下降
S min ， S min 是维持稳态 接近极小值 S
b Y q b

菌体需要的最小基质浓度
S min K
如果 S S min ，细胞的净生长速率就是负数，菌体不会累积 而将逐渐消失，只有 S S min ，才能维持稳态菌体。 4）当
无穷大，可以将 S 从 S 0 降低到 S min
不能去除基质，没有活性菌体累积
刚刚产生污泥流失时的 x 值称为 x min
0 K S x min 0 S Y q b bK
min 增大，逐渐达到其极限值： 随着 S 0 增大， x

min x
lim

1 Y q b

2）对于所有的 x 3）对于很大的 x
X a为活性菌体的浓度，MxL-3
S 为限制生长速率的基质浓度，MsL-3

江苏师范大学《水污染控制工程》课后练习题及答案第11章污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

江苏师范大学《水污染控制工程》课后练习题及答案第11章污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

第11章污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础1.厌氧生物处理和好氧生物处理比较,对同类有机物分解后产生的不同产物是( )。

A. CO2 B. H2O C. SO42-等 D. CH42.好氧呼吸的最终电子受体是（）A. CO2 B. H2O C. O2D. CH43. 在实际中常将活性污泥控制稳定在（）初期。

A.停滞期B.增长期C.稳定期D.衰亡期4. 在微生物的生长环境中，（）会影响微生物的生长。

A.营养B.温度C.有毒物质D.溶解氧5.下列说法不正确的是（）A.微生物的净增长量等于降解有机物所合成的微生物增长量－微生物自身氧化所减少的微生物量B.微生物自身氧化率的单位为1/dC.微生物的耗氧量等于微生物降解有机物所需的氧量－微生物自身氧化所需的氧量D.微生物自身氧化需氧率的单位为gO2/g（微生物.d）6.与好氧生物处理相比，下列选项中哪一项不属于厌氧生物处理的优点（）A.能耗大大降低B.污泥产率低C.启动时间短D.对氮、磷需要量较少7.下列对好氧生物处理的影响因素不正确的是（）A.温度每增加10～15℃，微生物活动能力增加一倍B.当pH<6.5或pH>9时，微生物生长受到抑制C.水中溶解氧应维持2mg/l以上D.微生物对氮、磷的需要量为BOD5:N:P=200:5:18.厌氧生物处理的主要优点是（）A.运行费用低B.剩余污泥量少C.可回收能量D.反应速率快9.大多数反硝化细菌是异养性厌氧细菌。

（）A.对B.错10. 处于对数增长期的活性污泥降解有机物能力强，絮凝性好。

（）A.对B.错11.污水的生物处理主要包括两大类，即好氧生物处理法和厌氧生物处理法，当污水BOD5小于500mg/L时，基本上采用好氧生物处理法，而当BOD5大于2000mg/L时采用厌氧生物处理法（）A.对B.错12.当污水中有机物浓度较低时，宜采用附着生长方式的微生物对污水进行处理。

（）A.对B.错13.兼性细菌在有氧环境中进行好氧呼吸，在缺氧环境中进行厌氧呼吸，大部分细菌都属于兼性细菌。

第四章 污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

第四章 污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础
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以氨基酸为例：
RCHNH2COOH+O2
氨化菌
RCOOH+CO2+NH3
氧化脱氨基
+ O2 → RCOOH+ CO2 + NH3 RCHNH 2COOH
水解脱氨基
+ H2O → RCOOH+ NH3
还原脱氨基
CH3CH2COOH+CH3COOH +2H2+2CO2
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（二）呼吸 呼吸作用与发酵的根本区别：电子载体不是将电子直接交给底物 降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再 交给最终电子受体。 电子传递系统： 多酶氧化还原体系，NADH、FADH2等还原载体上的氢原子以 质子和电子的形式在其上进行定向传递。 电子传递系统的功能： 1、从电子供体接受电子并将电子传递给电子受体； 2、通过合成 ATP 把在电子传递过程中释放的一部分能量保存起来。 氧化还原酶： NADH 脱氢酶、黄素蛋白、铁硫蛋白、细胞色素、醌及其化合物。
有机氮（蛋白质、 尿素）
生物脱氮全过程
细菌分解及水解
氨氮
有机氮 同化 溶解及自氧化
O2
亚硝酸盐
有机氮（净 生长）
NH4+ 同化反硝化
O2
硝酸盐
脱氮
氮气
有机碳
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影响硝化反硝化反应过程的主要因素
硝化反应 细菌特征 反应机理 碳源要求 硝化菌是化能自养菌，生理 活动不需要有机性营养物质 从CO2获取碳源，从无机物的 氧化中获取能量 混合液中有机物含量不应过 高，BOD＜20mg/L 氧是硝化反应的电子受体， DO≮1 mg/L 硝化菌对pH值变化敏感，最 佳pH值：8.0－8.4 适宜温度：20－30℃，低于 5℃时，硝化反应停止 增殖缓慢，污泥龄30d以上 反硝化反应 反硝化菌是异养兼性厌氧菌，在 无氧条件下进行生命代谢活动 以硝酸氮为电子受体，以有机碳 为电子供体，使硝酸盐还原 混合液中有机物含量不应过低， BOD/T-N ≮ 3－5，当碳源不足 时，应考虑外加碳源（甲醇） 反应器内溶解氧较高时，反硝化 菌将利用氧进行呼吸，阻碍硝酸 氮的还原，DO ≯ 0.5mg/L 反硝化菌对pH值变化敏感，最佳 pH值：6.5－7.5，当pH值高于8或 低于6时，反硝化速率降低 适宜温度：20－40℃，低于15℃ 时，反硝化速率降低 污泥龄无特殊要求

环境教学课件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

环境教学课件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
K=B•e-Ea/RT
K2 = K1 • Q(T2-T1) 其中Q 为温度系数
当T1 = 20 0 c T= 4~20 0 c Q=1.135 T= 20~30 0 c Q=1.056
第12页，共18页。
第四节 米歇里斯——门坦方程（M—-M方程）方程式
米歇里斯——门坦方程（M—-M方程），也称作米氏方程：底物降解速率与底
基本概念：
生物化学反应:一种以生物酶为催化挤的化学反应(由微生物参加以生物好氧生物 化学反应,三大要素:底物 ；微生物；氧气。
底物:一切在生物体内可通过酶的催化作用而进行的生化变化的物质
微生物:通过显微镜能看到的生物 氧：在一个大气压下200 c下，氧溶解度10mg/g. 底物降解:废水中有的营养物质,被微生物从利用和转化,使得厚有复杂的高分子氧化分 解为低分子的过程..
（1） 整个处理系统处于稳定状态
dx/dt=0 -ds/dt=0 （2） 反应器中的物质按完全混合及均布的情况考虑
dx/dt=0 -ds/dt=0
(3) 整个反应过程中，氧的供应是充分的。
d[s]
d[s]
dt
=Y
g
dt g
kd [s]
H 式 方程
第17页，共18页。
THANKS！
第18页，共18页。
的最适底物或天然底物。
第15页，共18页。
寞 诺 特 （Monod) 方 程 式
莫诺特方程：微生物增长速率与底物浓度关系。
U=Umax[s]/[ Ks+ s]
—— [s]底物浓度 —— Ks为饱和常数
q=qmax [s]/[ Ks+ s]
——q底物比降解速度
第16页，共18页。
H 式 方程
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13
3.PH值：活性污泥最适宜的PH值范围是6.5-8.5。
4.溶解氧：是影响生物处理效果的重要因素。好氧生 物处理溶解氧一般以2-4mg/L为宜。厌氧生物处理不 能有氧。
5.有毒物质：重金属等有毒物质能使微生物细胞结构 遭到破坏以及生物酶变性，失去活性。
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14
生化反应动力学内容及任务
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6
有机物+氧ຫໍສະໝຸດ 分解代谢 H2O、CO2、NH3、SO42-、PO43- +能量
1/3 （有氧呼 吸） M
2/3 原生质
内源呼吸 M、O2
放
热
H2O、CO2、 +
能量
NH3
合成代谢
净增细胞物质
图11-1 好氧生物处理过程中有机物转化示意图
合成代谢方程式：
CXHYOZ+NH3+O2 →C5H7NO2+CO2+H2O-能量
任务： 1研究各种因素对反应速度的影响。 2研究反应机理。 内容： 1底物降解速率与底物浓度、微生物量等因素
之间的关系。 2微生物的增长速率与底物浓度、微生物量等
因素之间的关系。
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15
第三节 反应速度和反应级数
一、反应速度 二、反应速率方程和反应级数
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16
一、反应速度
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12
二、微生物的生长环境
1.微生物的营养：碳源、氮源、磷源是微生物生长 所需的必要营养物质，其比例一般为BOD5：N： P=100：5：1(COD:N:P=800:5:1)。
2.温度：按温度可把微生物分为低温性（5-20℃）、 中温性（20-45℃）、高温性（45-80 ℃）三类。 好氧生物处理中，以中温性微生物为主，所以适 宜温度为25-40 ℃。厌氧生物处理甲烷菌为中温 菌，其它阶段为高温菌，所以厌氧生物处理如果 产甲烷温度控制在33-38 ℃，如果不产甲烷，只 是发酵产酸温度控制在52-57 ℃比较适宜。
好氧生物处理是利用微生物的新陈代谢功能，把1/3有机 物分解为无机物，把2/3有机物合成为微生物自身，当活性污 泥进入二沉池时，作为剩余污泥排放，达到了有机物的稳定化 和无害化。
三、废水的厌氧生物处理
在断绝与空气接触的条件下，依赖兼性厌氧菌和专 性厌氧菌的生物化学作用，对有机物进行生物降解 的过程，称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。
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2
第一节 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理
一、微生物的呼吸类型 二、废水的好氧生物处理 三、废水的厌氧生物处理
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3
一、微生物的呼吸类型
微生物的呼吸指微生物利用营养物质获取能 量的生理功能。 微生物的呼吸按呼吸过程与氧的关系分为好 氧呼吸和厌氧呼吸。
完整版课件ppt
在生化反应中，反应速度是指单位时间单位体 积内底物的减少量、细胞质或产物的增加量。例 生化反应：S→y·X+z ·P
反应速度：
S
dn S Vdt
X
dn X Vdt
P
dn P Vdt
如果反应过程V恒定，则反应速度：
S
dCS dt
X
dC X dt
P
dCP dt
三个组分的反应速度之间的关系：S X P
厌氧生物处理法的处理对象是：高浓度有机工业废 水、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。
适用范围：有机污泥和高浓度有机废水（一般 BOD5≥2000mg/l）
特点：不需加氧，故运行费用低，剩余污泥少，可 回收能量。缺点反应速度慢，反应时间长，处理构
筑物容积大。
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8
发
发
废水或污泥 中不溶态大
4
微生物的呼吸类型
项目
受氢体 供氢体 实质 最终产物 特点
好氧 异养型（有机物） 自养型（无机物）
分子氧
厌氧 发酵（有机物） 无氧（无机物）
有机物 无机物
底物
有机物 无机物
脱氢氧 化
脱氢还 原
二氧化碳 水 热能
简单化合 物 热能
氧化彻底 热能大 脱氢酶和氧化酶 系统
氧化不彻底 热能小 脱氢酶系统
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水污染控制工程
第3章 废水生物处理的基本概念 和生化反应动力学基础
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目录
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摸式
1 y z
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二、反应速率方程和反应级数
废水的厌氧生物处理可分为三个阶段，大分子有机 物（不溶性）→小分子有机物（溶解性） 、无机物→有 机酸、无机物→CH4、CO2、NH3、H2S，使有机物得 以降解和稳定。
第二节 微生物的生长规律和生长环境
一、微生物的生长规律 按微生物的生长速
度，其生长可分为四个 期： 停滞期、 对数期、 静止期、 衰老期。
蛋白质 多糖
酵 菌
氨基酸 C6H12O6
酵 菌
分子有机物 脂类
甘油
脂肪酸
I 甲酸 类 甲醇 产 甲胺 物 乙酸等
II 丙酸 类 丁酸 产 乳酸
产氢 产乙 酸菌
CO2 [H]
物 乙醇等
乙酸
水解酸化
产氢产乙酸
甲 烷 菌
通过不同 途径转化 为CH4、CO2
等
产甲烷
图3-2 厌氧生物处理过程中有机物转化示意图
静止期：微生物生长速度开始下降，细菌总 数达到平衡。当废水中有机物浓度降低，污 泥浓度较高时，微生物可能处于静止期。此 时污泥絮凝性好，二沉池出水水质最好。
衰老期：微生物生长速度变为负值，细菌总 数下降。当有机物浓度低，营养物明显不足， 则可能处于衰老期。此时污泥较松散，沉降 性能好，出水中有细小泥花。
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二、废水的好氧处理
好氧生物处理指有分子氧存在的条件下，好氧 微生物降解有机物为无机物，使其稳定、无害 化的处理方法。
处理对象：以胶体或溶解态存在的有机物。 适用范围：中、低浓度有机废水，或BOD5小
于500mg/l的有机废水。 特点：反应速度较快，所需反应时间较短，故
处理构筑物容积小，处理过程散发臭气较少
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停滞期：微生物的生长速度从零逐渐开始增 加，细菌总数增加。出现于污泥培养驯化阶 段，或水质发生变化、停产后又生产阶段。
对数期：微生物以最大速度增长，细菌总数 快速增加。当废水中有机物浓度高，且培养 条件适宜，可能处于对数期。处于对数期的 微生物降解有机物速度快，但沉降性能差。