水污染控制工程反应动力学方程公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件.pptx

第六章 废水生物处理基本概念 和生化反应动力学基础l废水好氧生物处理和厌氧生物处理l微生物生物规律和生长环境l反应速度和反应级数l米歇里斯门坦方程式l莫诺特方程式l废水生物处理工程基本数学模式第1页第1页废水好氧生物处理和厌氧生物处理l微生物新陈代谢新陈代谢：微生物不断从外界环境中摄取营养物质，通过生物酶催化复杂生化反应，在体内不断进行物质转化和互换过程。分解代谢：分解复杂营养物质，降解高能化合物，取得能量；合成代谢：通过一系列生化反应，将营养物质转化为复杂细胞成份，机体制造本身。第2页第2页废水好氧生物处理和厌氧生物处理l微生物呼吸类型好氧呼吸l异养型微生物l自养型微生物厌氧呼吸l发酵l无氧呼吸第3页第3页废水好氧生物处理和厌氧生物处理l废水好氧生物处理第4页第4页废水好氧生物处理和厌氧生物处理l废水好氧生物处理好氧生物处理是在游离氧（分子氧）存在条件下，好氧微生物降解有机物，使其稳定、无害化处理办法。特点：氧源、反应速度快、臭气较少好氧生物处理法：活性污泥法；生物膜法第5页第5页废水好氧生物处理和厌氧生物处理l废水厌氧生物处理第6页第6页废水好氧生物处理和厌氧生物处理l废水厌氧生物处理厌氧生物处理是在没有游离氧存在条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物生物处理办法。特点：不要氧源、反应速度慢、产气（CH4）厌氧生物处理办法：化粪池、厌氧生物滤池、厌氧接触法、UASB第7页第7页微生物生长规律与生长环境l微生物生长规律微生物生长规律普通以生长曲线来反应。l停滞期l对数期l静止期l衰老期第8页第8页第9页第9页微生物生长规律与生长环境l微生物生长环境l微生物营养l温度lpH值l溶解氧l有毒物质第10页第10页反应速度与反应级数l反应速度在生化反应中，反应速度是指单位时间里底物减少许、最后产物增长量或细胞增长量。在废水生物处理中，是以单位时间里底物减少或细胞增长来表示生化反应速度。第11页第11页第12页第12页反应速度与反应级数l反应级数反应速率通常能够写成幂乘积形式，各浓度方次称为各浓度分级数，反应总级数为反应各浓度分级数总和。反应级数大小表示浓度对反应速率影响程度，级数越大，则速率受浓度影响越激烈。第13页第13页反应速度与反应级数l一级反应第14页第14页反应速度与反应级数l二级反应第15页第15页反应速度与反应级数l零级反应第16页第16页米歇里斯门坦方程式l一切生化反应都是在酶催化下进行l酶促反应受各种原因影响l底物浓度对酶反应速度影响底物足够，不受其它原因影响时，酶浓度与反应速度之间关系？底物不够，底物浓度与反应速度之间关系？第17页第17页米歇里斯门坦方程式l底物浓度对酶反应速度影响一级反应零级反应l中间产物学说l举例阐明第18页第18页米歇里斯门坦方程式l19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式，称为米歇里斯门坦方程式，简称米氏方程式，即：l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。l此式表明，当Km和vmax已知时，酶反应速度与酶底物浓度之间定量关系第19页第19页米歇里斯门坦方程式l由上式得：l该式表明，当vmax/v=2或v=1/2vmax时，Km=S，即Km是v=1/2vmax时底物浓度，故又称半速度常数。第20页第20页米歇里斯门坦方程式l废水生物处理工程中，米氏方程应用微生物浓度代替了酶浓度l米氏常数意义及测定意义：特性常数；最适底物（天然底物）；1 Km 测定：双倒数作图法第21页第21页第22页第22页莫诺特方程式l微生物增长速度和微生物本身浓度、底物之间关系是废水生物处理一个主要课题l莫诺特方程式l微生物比增长速度第23页第23页第24页第24页莫诺特方程式l产率系数Vx：微生物增长速度Vs：底物降解速度q：底物比降解速度l底物比降解速度第25页第25页第26页第26页第27页第27页废水生物处理工程基本数学模式l生化反应动力学研究发展l推倒废水生物处理工程数学模式几点假定：（1）整个系统处于稳态（2）反应器中物质完全混合均步（3）氧供应充足（好氧处理）第28页第28页废水生物处理工程基本数学模式l微生物增长与底物降解基本关系式l1951年，霍克金莱等人提出方程式：第29页第29页