水污染控制工程第十二章　废水生化处理理论基础.ppt

第十二章　废水生化处理理论基础;根据污水处理程度;根据污水处理原理; 废水生物处理过程是污水自净的人工化强化过程。;主要参考书;废 水 生 物 处 理;第十二章 废水生化处理理论基础;第一节 废水处理微生物学基础;一 、微生物的新陈代谢;磷酸根;微生物的呼吸;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。;依据细胞炭源、电子供体、电子受体和最终产物对微生物分类;营养物;好氧生物处理中异养微生物代谢途径;好氧生物处理中自养微生物代谢途径;水、碳素营养源、氮素营养源、无机盐、微量元素及生长因子。;各类微生物所生长的温度范围不同，约为5℃ ～80℃ 。 可分为最低生长温度、最高生长温度和最适生长温度（是指微生物生长速度最快时温度）。 中温性（20～45℃ ） 、好热性（高温性）（45℃以上）和好冷性（低温性）（20℃以下）三类。; 不同的微生物有不同的pH适应范围。 细菌、放线菌、藻类和原生动物的pH适应范围是在4～10之间。 大多数细菌适宜中性和偏碱性（pH＝6.5～7.5）的环境。 废水生物处理过程中应保持最适pH范围。 当废水的pH变化较大时，应设置调节池，使进入反应器（如曝气池）的废水，保持在合适的pH范围。; 影 响 微 生 物 生 长 的 环 境 因 素 ;第二节 酶及酶反应; 酶是由活细胞产生的能在生物体内和体外起催化作用的个物催化剂。 酶所具有的独特性能： ①催化效率高。 ②专属性。 ③对环境条件极为敏感。 ;一切生化反应都是在酶的催化下进行的，为酶促反应。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。 在底物足够又不受其他因素影响时，酶促反应速度与酶浓度成正比。 当底物浓度在较低范围内，而其他因素恒定时，这个反应速度与底物浓度成正比，是一级反应。 当底物浓度增加到一定限度时，酶反应速度达到最大值，再增加底物的浓度对速度就无影响，是零级反应，但各自达到饱和时所需的底物浓度并不相同，甚至差异有时很大。;vmax; 中间产物假说： 酶促反应分两步进行，即酶与底物先络合成一个络合物（中间产物），这个络合物再进一步分解成产物和游离态酶，以下式表示： 式中，S代表产物，E代表酶，ES代表酶－产物中间产物（络合物），P代表产物。; 米氏方程式表示整个反应中底物浓度与酶促反应速度之间关系，即： 式中:V——酶促反应速度； Vmax——最大酶反应速度； S——底物浓度； Km——米氏常数。 由上式得： 该式表明，当Vmax/V=2或V=1/2Vmax时，Km=S，即Km是V=1/2Vmax时的底物浓度，故又称半速度常数。 ; ⑴当底物浓度S很大时，S?Km，Km+S≈S，酶反应速度达到最大值，即V=Vmax,呈零级反应，在这种情况下，只有增大底物浓度，才有可能提高反应速度。 ⑵当底物浓度S较小时，S?Km，Km+S=Km，酶反应速度和底物浓度成正比例关系，即 呈一级反应。 此时，增加底物浓度可以提高酶反应的速度。但随着底物浓度的增加，酶反应速度不再按正比例关系上升，呈混合级反应。;1．米氏常数的意义 ①Km值是酶的特征常数之一，只与酶的性质有关 ②如果一种酶有几种底物，则对每一种底物各有一个Km值 . ③同一种酶有几种底物相应有几个Km值，其中Km值最小的 底物称为该酶的最适底物或天然底物。 2.Km与Vmax的测定 一般常用的图解法为Lineweaver-Burk作图法，也称双倒数作图法。此法先将米氏方程式改写为如下形式：;第三节 微生物生长动力学;一、微生物的生长规律;停滞期; 当污水中有机物浓度较低，营养物明显不足时，则可能出现衰老期。 处于衰老期的污泥松散，沉降性能好，混合液沉淀后上清液清澈，但有细小泥花。 注意合成产率系数和观测产率系数。;二、细菌生长和生物体产量;微生物细胞组织氧化分解的COD：;三、微生物生长动力学; 莫诺特方程：微生物增长速度和微生物本身的浓度、底物浓度之间的关系。 式中：S——底物浓度，mg/L； μ——微生物比增长速度，即单位生物量的增长速度。 式中：x——微生物浓度，mg/L； μmax —— μ的最大值，底物浓度很大，不再影响微生物 的增长速度时的μ值； KS——饱和常数，即当μ=μm/2时的底物浓度，故又称半速度常数。 ;μmax;速率与比速率的比较; 在生化反应中，反