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要点

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。
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（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：

第十一章污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础一、选择题活性污泥法中，为了既获得好的处理效果，又使污泥有良好的沉降性能，一般将活性污泥控制在（）。

[中国地质大学（武汉）2011年研]A．延迟期末期B．对数增长期末期C．稳定期末期D．衰亡期末期【答案】C【解析】A项，延迟期末期微生物细胞进入新环境开始吸收营养物质合成新的酶系，一般不繁殖，活细胞数目不会增加甚至减少。

B项，对数增长期末期微生物维持在活力很强的状态，因为若要维持较高的生物活性，就需要有充足的营养物质，含有高浓度有机物的进水容易造成出水有机物超标，使出水达不到排放要求；另外，对数增长期的微生物活力强，使活性污泥不易凝聚和沉降，给泥水分离造成一定困难。

D项，衰亡期末期，此时处理过的污水中含有的有机物浓度固然很低，但由于微生物氧化分解有机物能力很差，所需反应时间较长，因此，在实际工作中是不可行的。

所以，为了获得既具有较强氧化和吸附有机物能力，又具有良好的沉降性能的活性污泥，在实际中常将活性污泥控制在稳定期末期和衰亡期初期。

二、填空题1．反硝化脱氮中，当碳源不足时，可以补充______或______。

[宁波大学2017年研]【答案】糖类；有机酸类【解析】反硝化细菌在反硝化过程中利用各种有机底质（包括糖类、有机酸类、醇类、烷烃类、苯酸盐类和其他苯衍生物）作为电子供体，NO3－作为电子受体，逐步还原NO3－至N2。

2．EBPR的英文全称是______，主要包括______和______两个过程。

[中国科学技术大学2015年研]【答案】Enhanced biological phosphorus removal；厌氧释磷；好氧吸磷【解析】EBPR是指强化生物除磷系统，即Enhanced biological phosphorus removal。

生物除磷最基本的原理是在厌氧—好氧或厌氧—缺氧交替运行的系统中，利用聚磷微生物具有厌氧释磷及好氧（或缺氧）超量吸磷的特性，使好氧或缺氧段中混合液磷的浓度大量降低，最终通过排放含有大量富磷污泥而达到从污水中除磷的目的。

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

硝化反应的适宜温度为20℃～30℃。低于15℃时， 反应速度迅速下降，5℃时反应几乎完全停止。
由于硝化菌是自养菌，若水中BOD5值过高，将有助 于异养菌的迅速增殖，微生物中的硝化菌的比例下降。
硝化细菌生长影响因子：
硝化菌的生长世代周期较长，为了保证硝化作用 的进行，泥龄应取大于硝化菌最小世代时间（3～ 10d）两倍以上。
对好氧生物处理 BOD5：N：P=100：5：1， 对厌氧生物处理 C / N = （10－20）：1
P277
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
碳源--异养菌利用有机碳源。
氮源--无机氮（NH3及NH4+）和有机氮（尿素，氨基酸，蛋白质 等）。
补充氮、磷 ：1） 与生活污水混合；2） 添加药剂：硫酸铵，硝酸 铵，尿素（补充氮源）； 磷酸钠、磷酸钾等 （补充磷源）
NH4+ +2O2——NO3－ +2H+ +H2O + 能量
一、微生物的新陈代谢
（三）缺氧呼吸 是指在无分子氧但有化合态氧的情况下，以无机氧化物，
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： C6H12O6 + 4 NO3-——6 CO2 + 6H2O + 2N2 + 1755.6 kJ
氨化
硝化
反硝化
1.氨化反应
在氨化微生物的作用下，有机N化合物可以 在好氧或厌氧条件下分解转化为氨态氮。
以氨基酸为例：