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 内蒙古科技大学 环境工程教研室
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 内蒙古科技大学 环境工程教研室
目录 口第一节废水的好氧生物处理和厌氧生物处理 口第二节微生物的生长规律和生长环境 口第三节反应速度和反应级数 口第四节米歇里斯-门坦( Michaelis- Menten) 方程式 口第五节莫诺特(M。onod)方程式 口第六节废水生物处理工程的基本数学摸式
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
第一节废水的好氧生物处理和厌氧生物处理 一口一、微生物的呼吸类型 口二、废水的好氧生物处理 口三、废水的厌氧生物处理
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
微生物的呼吸类型 口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。 口徼生物的呼吸按呼吸过程与氧的关系分为好一 氧呼吸和厌氧呼吸
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
1好氧呼吸 (1)异养微生物的好氧呼吸:以有机物为底物, 最终产物为二氧化碳、氨和水等无机物,同时 释放能量。 C6H12O6+602→6CO2+6H2O+2817.3KJ 1H29O/N+1402+H+→11CO2+13H20+NH4+能量 (2)自养微生物好氧呼吸:以无机物为底物, 其最终产物也是无机物,同时释放能量。 H2S+2O2→H2SO4+能量 NH4++202→NO3+2H++H2O+能量
1.好氧呼吸 （1）异养微生物的好氧呼吸：以有机物为底物， 最终产物为二氧化碳、氨和水等无机物，同时 释放能量。 C6H12O6+6O2→ 6CO2+6H2O+2817.3KJ C11H29O7N+14O2+H+ → 11CO2+13H20+NH4 ++能量 （2）自养微生物好氧呼吸：以无机物为底物， 其最终产物也是无机物，同时释放能量。 H2S+2O2 →H2SO4+能量 NH4++2O2 →NO3 -+2H++H2O+能量
2.厌氧呼吸 (1)发酵:指供氢体和受氢体都是有机物的生 物氧化作用,最终受氢体无需外加,就是供 氢体的分解产物。(大分子→小分子) C6H12062CH3COCOOH+4[H] 2CH3COCOOH2C02+2CH3 CHO 4[H]+2CH3 CH2OH 总反应式: C6H12062CH3 CH2OH+2C0 2+92. 0KJ
2.厌氧呼吸 （1）发酵：指供氢体和受氢体都是有机物的生 物氧化作用，最终受氢体无需外加，就是供 氢体的分解产物。（大分子→小分子） C6H12O6 →2CH3COCOOH+4[H] 2CH3COCOOH →2CO2+2CH3CHO 4[H]+2CH3CHO →2CH3CH2OH 总反应式： C6H12O6 →2CH3CH2OH+2CO2+92.0KJ
(2)无氧呼吸:指以无机氧化物,如NO3 NO2SO42等代替分子氧,作为最终受氢体 的生物氧化作用。 如反硝化作用:C。H1206+6H2O→6C02+24[H 24[H]+4NO3→2N21+12H20 总反应式: C6H12O6+4NO3→6CO2+6H2O+2N↑+1755.6K 同一种底物:通过呼吸释放的能量:好氧呼吸 >无氧呼吸>发酵(p60,表11-1)
（2）无氧呼吸：指以无机氧化物，如NO3 -、 NO2 -、SO4 2-等代替分子氧，作为最终受氢体 的生物氧化作用。 如反硝化作用：C6H12O6+6H2O → 6CO2+24[H] 24[H]+4NO3 - →2N2↑+12H20 总反应式： C6H12O6+4NO3 - → 6CO2+6H2O+ 2N2↑+1755.6KJ 同一种底物：通过呼吸释放的能量：好氧呼吸 >无氧呼吸>发酵(p60,表11-1）
二、废水的好氧处理 口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。 口处理对象:以胶体或溶解态存在的有机物 口适用范围:中、低浓度有机废水,或BOD5小 于500mg/的有机废水 口特点: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
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
分解代谢H2O、CO2、NH3、SO42、PO43-+能量 1/3(有氧呼吸) 有机物+氧M 放热 2/3 内源呼吸「H2O、CO2能量 原生质 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→C5HNO2+CO2+H2O-能量 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
图11-1 好氧生物处理过程中有机物转化示意图 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。 有机物+氧 M 分解代谢 合成代谢 原生质 H2O、CO2、 NH3 + 能量 内源呼吸 净增细胞物质 M、O2 H2O、CO2、NH3、SO4 2-、PO4 3- +能量 1/3 （有氧呼吸） 2/3 放 热 合成代谢方程式： CXHYOZ+NH3+O2 →C5H7NO2+CO2+H2O-能量
三、废水的厌氧生物处理 口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。 口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 口适用范围:有机污泥和髙浓度有机废水(一般 BOD5≥2000mg/ 口特点: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
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。 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