哈工大 水污染控制 贾玉红 11_污水反应动力学.ppt

(1)水：组成部分，代谢过程的溶剂。细菌约80%的成分为水分。 (2)碳源：碳素含量占细胞干物质的50％左右，碳源主要构成微生物细胞的含碳物质和供给微生物生长、繁殖和运动所需要的能量，一般污水中含有足够碳源。 (3)氮源：提供微生物合成细胞蛋白质的物质。 (4)无机元素：主要有磷、硫、钾、钙、镁等及微量元素。作用：构成细胞成分，酶的组成成分，维持酶的活性，调节渗透压，提供自养型微生物的能源。 磷：核酸、磷脂、ATP转化。硫：蛋白质组成部分，好氧硫细菌能源。钾：激活酶。钙：稳定细胞壁，激活酶。镁：激活酶，叶绿素的重要组成部分。 (5)生长因素：氨基酸、蛋白质、维生素等。 微生物的营养 各类微生物所生长的温度范围不同，约为5℃ ～80℃ 。 此温度范围，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）。 依微生物适应的温度范围，微生物可以分为中温性（20～45℃ ） 、好热性（高温性, 45℃以上）和好冷性（低温性, 20℃以下）三类。 当温度超过最高生长温度时，会使微生物的蛋白质迅速变性及酶系统遭到破坏而失活，严重者可使微生物死亡。 低温会使微生物代谢活力降低，进而处于生长繁殖停止状态，但仍保存其生命力。 微 生 物 的 生 长 环 境 影 响 微 生 物 生 长 的 环 境 因 素 微生物的营养 温 度 pH 溶 解 氧 有 毒 物 质 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。 微 生 物 的 生 长 环 境 影 响 微 生 物 生 长 的 环 境 因 素 微生物的营养 温 度 pH 溶 解 氧 有 毒 物 质 微 生 物 的 生 长 环 境 影 响 微 生 物 生 长 的 环 境 因 素 好氧微生物处理的溶解氧一般以2～ 3 mg/L为宜; 缺氧反硝化溶解氧应控制在0.5mg/L以下; 厌氧释磷要求溶解氧在0.3mg/L以下。 微生物的营养 温 度 pH 溶 解 氧 有 毒 物 质 微 生 物 的 生 长 环 境 影 响 微 生 物 生 长 的 环 境 因 素 在工业废水中，有时存在着对微生物具有抑制和杀害作用的化学物质，这类物质我们称之为有毒物质。 其毒害作用主要表现在细胞的正常结构遭到破坏以及菌体内的酶变质，并失去活性。 在废水生物处理时，对这些有毒物质应严加控制，但毒物浓度的允许范围，需要具体分析。 微生物的营养 温 度 pH 值 溶 解 氧 有 毒 物 质 第三节 反应速率和反应级数 生物化学反应是一种以生物酶为催化剂的化学反应。 污水生物处理中，人们总是创造合适的环境条件去得到希望的反应速度。 生化反应动力学目前的研究内容： (1)底物降解速率与底物浓度、生物量、环境因素等方面的关系； (2)微生物增长速率与底物浓度、生物量、环境因素等方面的关系； (3)反应机理研究，从反应物过渡到产物所经历的途径。 生化反应动力学 在生化反应中，反应速度是指单位时间里底物的减少量、最终产物的增加量或细胞的增加量。在废水生物处理中，是以单位时间里底物的减少或细胞的增加来表示生化反应速度。 图中的生化反应可以用下式表示： 即 该式反映了底物减少速率和细胞增长速率之间的关系，是废水生物处理中研究生化反应过程的一个重要规律。 反 应 速 率 及 式中：反应系数 又称产率系数，mg（生物量）/mg（降解的底物）。 实验表明反应速度与一种反应物A的浓度SA成正比时，称这种反应对这种反应物是一级反应。 实验表明反应速度与两种反应物A、B的浓度S A、S B成正比时，或与一种反应物A的浓度S A的平方（S A2）成正比时，称这种反应为二级反应。 实验表明反应速度与S A· S B2成正比时，称这种反应为三级反应；也可称这种反应是A的一级反应或B的二级反应。 在生化反应过程中，底物的降解速度和反应器中的底物浓度有关。 一般地：