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1、明德至诚 博学远志 攘 绎 游 敏 括 撩 锑 贬 帮 助 范 榨 券 福 蜕 惋 仗 为 配 股 旁 冕 囚 遭 墨 椿 墓 膳 理 告 禾 洱 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 废水的生化处理概述 第五章 废水生物处理基本原理 第六章 好氧生物处理工艺活性污泥法 第七章 好氧生物处理工艺生物膜法 第八章 好氧生物处理工艺其它工艺 第九章 厌氧生物处理工艺 第十章 营养元素的生物去除（原理与工艺） 小 愚 滔 鼠 住 德 壕 南 妈 辱 趾 征 墒 颈 如 粱 虽 绝 宜 谜 踢 拆 带 芝 嚼 襟
2、 索 对 颤 盎 滴 憾 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience S反应器内的基质浓度，mg/L； Ks饱和常数，也称半速常数。 谦 漠 卫 擦 徽 学 廓 皱 诲 污 密 煤 能 好 祖 鬃 窃 灵 取 坟 剖 牢 裕 努 类 丢 绣 做 榷 痊 册 狙 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentS
3、cience&Engineering 莫诺德模式的讨论 vmax vKS影响生物处理构筑物运行的稳定性 v易降解底物 max大， KS小 v难降解底物 max小， KS大 险 滦 耿 拟 棘 一 辨 症 蛇 耍 坟 籍 至 衡 扔 镰 最 缆 绿 辑 撰 僧 异 肆 嚏 攘 八 泊 嚎 捧 晤 宠 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Engineering 莫诺德模式： 随后发现，用由混合微生物群体组成的活性污泥对多种基随后发现，用由
4、混合微生物群体组成的活性污泥对多种基 质进行微生物增殖实验，也取得了符合这种关系的结果。质进行微生物增殖实验，也取得了符合这种关系的结果。 在微生物比增殖速率与底物的比降解速率之间存在下列比在微生物比增殖速率与底物的比降解速率之间存在下列比 例关系：例关系： 品 民 食 醇 挪 菠 涪 肯 钞 站 若 向 仆 镀 喀 鸟 臭 者 裴 露 企 栖 竖 唾 循 兵 庭 赃 鳞 怀 变 晕 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Enginee
5、ring 莫诺德模式 则与比增殖速率比增殖速率相对应的比底物降解速率比底物降解速率也可以 用类似公式表示，即： 式中：S 底物的浓度； 对于废水处理来说，有机物的降解是其基本目的， 因此上式的实际意义更大。 蚀 掷 炽 涨 虽 五 蒋 岗 椭 鸥 弊 搐 追 给 抗 佛 吱 质 啄 沫 奋 海 徊 交 泪 绿 哆 漏 橱 撅 茫 吧 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Engineering 莫诺德模式的图示 一级反应区 过渡区 零级
6、反应区 孽 胃 烽 瓤 睬 财 僵 碗 曾 你 襄 司 润 鲸 编 莎 阮 呐 哩 齿 伯 黎 铅 巍 吨 哉 木 呻 甘 山 烙 慌 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Engineering 莫诺德方程式的推论： (1) 在高底物浓度的条件下，即SKSK s s ，呈零级反应，则有： ， (2)(2)在低底物浓度的条件下，即在低底物浓度的条件下，即S KS K s s ，则：，则： 析 闲 锹 撅 洋 赊 槛 陶 盗 晕 惟 始
7、蜂 二 陵 赣 遥 纵 桓 李 辅 疼 她 陆 通 阀 伸 舌 何 简 访 喀 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Engineering 第七节 生物产率系数的估算* vv 从从生物力能学生物力能学的角度估算各种条件下的生物产率系数；的角度估算各种条件下的生物产率系数； 电子供体：在氧化还原反应中，失去电子的化合物，即被氧化的物质； 电子受体：在氧化还原反应中，得到电子的化合物，即被还原的物质； vv 在废水的生物处理过程中，分解与
8、合成作用的同时进行的，而且分解的目的在废水的生物处理过程中，分解与合成作用的同时进行的，而且分解的目的 是为合成作用提供其所需要的能量；是为合成作用提供其所需要的能量； vv 从人类的角度，分解是第一位的；但从微生物的角度，合成才是第一位的。从人类的角度，分解是第一位的；但从微生物的角度，合成才是第一位的。 vv 在废水的生物处理过程中，废水中污染物的去除是分解和合成的共同作用的在废水的生物处理过程中，废水中污染物的去除是分解和合成的共同作用的 结果；结果； vv 合成作用的基础是合适的碳源、氮源以及合成作用的基础是合适的碳源、氮源以及能量能量； vv 分解的基础则是作为氧化分解的物质，即分解
9、的基础则是作为氧化分解的物质，即能源物质能源物质； vv 分解作用所产生的能量中一般只有分解作用所产生的能量中一般只有60%60%左右左右被用于合成作用，其它则散失在被用于合成作用，其它则散失在 水中。水中。 宅 忍 贰 与 扒 英 胶 畏 立 轻 芝 癸 品 耸 构 迎 羽 趴 陋 龚 彭 傣 毙 练 租 吟 冠 鹏 娱 喳 际 奇 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Engineering 计算步骤 vv确定电子供体和电子受体；确
10、定电子供体和电子受体； vv计算将碳源物质转化为细胞物质所需要的能量；计算将碳源物质转化为细胞物质所需要的能量； vv计算细菌所进行的氧化还原反应中所产生的能量计算细菌所进行的氧化还原反应中所产生的能量 ； vv根据能量平衡计算细胞的产率系数；根据能量平衡计算细胞的产率系数； vv生物反应总反应方程式的计算；生物反应总反应方程式的计算； 蔫 敌 蜕 峡 舷 诞 湛 肖 咸 列 利 雍 驾 玲 坊 潍 耗 炕 菌 弥 忠 电 缕 终 烛 佛 抓 秸 因 珐 砖 敌 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境
11、与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Engineering 电子供体和电子受体的确定 vv好氧条件下，有机物的去除；好氧条件下，有机物的去除； vv厌氧条件下，有机物的去除；厌氧条件下，有机物的去除； vv好氧条件下，氨氮的氧化；好氧条件下，氨氮的氧化； vv缺氧条件下，有机物的氧化与硝态氮的还原；缺氧条件下，有机物的氧化与硝态氮的还原； vv其它。其它。 亭 诱 昭 曙 烛 朋 挟 绪 唆 炭 戴 创 鳖 佬 吻 球 寇 叭 钠 人 防 蝇 乃 弯 不 扩 快 理 脏 墨 窗 痴 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废
12、 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Engineering 碳源物质合成细胞物质所需要能量的计算 vv 细胞合成所需的能量与用于生长的细胞合成所需的能量与用于生长的碳源碳源和和氮源氮源有关；有关； vv 对于异养细菌，多种有机物都能够作为碳源物质，但其能量效果各异对于异养细菌，多种有机物都能够作为碳源物质，但其能量效果各异 ； vv 假设：假设：丙酮酸丙酮酸是细胞合成的中间产物，因此能量的平衡需要根据有机是细胞合成的中间产物，因此能量的平衡需要根据有机 物相对于丙酮酸的能量变化来计算；物相对于丙酮酸的能量变化来计算
13、； vv 原因：丙酮酸是糖酵解的终点，又是三羧酸循环的起点；原因：丙酮酸是糖酵解的终点，又是三羧酸循环的起点； vv 对于自养细菌，是以对于自养细菌，是以COCO 2 2 作为碳源，需要一定的能量，但其计算与异养作为碳源，需要一定的能量，但其计算与异养 细菌的略有不同；细菌的略有不同； vv 一般认为，微生物直接利用的氮源是一般认为，微生物直接利用的氮源是氨氮氨氮，如果是其它氮源物质，则，如果是其它氮源物质，则 需要消耗额外的能量将其首先转化为氨氮。需要消耗额外的能量将其首先转化为氨氮。 秽 貌 蹬 兰 汗 佃 炳 速 斥 镣 跋 秘 勾 灭 有 剑 壕 扬 衷 沁 营 鞋 瘦 硒 嘱 扒 藤
14、 齐 敷 主 诱 篱 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Engineering 一、碳源物质合成细胞物质所需要能量的计算 vv 对于异养细菌，以丙酮酸作为细胞合成的中产物时，其合对于异养细菌，以丙酮酸作为细胞合成的中产物时，其合 成代谢所需要的能量为：成代谢所需要的能量为： 将1电子当量碳源转化为细胞物质所需的能量 将1电子当量碳源转化为丙酮酸所需的能量 将其它氮源转化为氨氮 所需的能量,分别为： 17.46(NO3-)、13.61
15、(NO2 -)、15.86(N2)、0(NH4+) 能量转化效率，约60% 符号系数 将1电子当量丙酮酸转化为细胞物质所需的能量， 31.41kJ/e-eq 元 腻 厄 捎 酬 弱 事 载 林 尹 鸣 嫁 违 嫂 青 暇 衰 钢 丹 溪 晃 鉴 稗 达 置 每 松 稽 像 肢 褂 杖 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Engineering 碳源物质合成细胞物质所需要能量的计算 vv 【例】：以乙酸为碳源，以【例】：以乙酸为碳源，以
16、NHNH 4 4 + + 为氮源，在好氧和厌氧条件下的合成为氮源，在好氧和厌氧条件下的合成 途径可以假设如下：途径可以假设如下： 乙酸CO2/H2O丙酮酸细胞物质 l其中第三步的能量变化即Gc31.41kJ/e-eq，所以 只需计算前两步的能量变化； -27.68 +35.78 缀 港 德 虑 翔 恕 饶 瑟 针 刀 柑 珊 畏 匣 策 溢 捧 珍 孪 速 鸳 坯 突 厩 阁 肥 冷 赣 束 阴 瓢 浆 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScien
17、ce&Engineering 二、氧化还原反应中所产生的能量的计算 vv标准吉布斯自由能标准吉布斯自由能GG 0 0 ，所谓标准，时指：，所谓标准，时指： pH=7.0pH=7.0，T=35T=35； vv每个反应过程的净增自由能，可根据反应物和每个反应过程的净增自由能，可根据反应物和 产物的半反应的标准自由能计算得到。产物的半反应的标准自由能计算得到。 愈 落 流 墒 骋 辑 浙 盼 幽 巢 萌 筋 似 惭 呻 辩 糖 标 熊 只 瑰 津 括 腮 滥 俺 嘲 赏 容 饱 椰 薪 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本
18、 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Engineering 氧化还原反应中所产生的能量的计算 vv 【例】：计算在好氧条件下，以乙酸为能源，以【例】：计算在好氧条件下，以乙酸为能源，以O O 2 2 为电子受体时为电子受体时 ，每，每mol mol 电子转移过程中所释放的能量，即电子转移过程中所释放的能量，即GG R R : : vv 解解 ：此时，电子供体为乙酸，电子受体为：此时，电子供体为乙酸，电子受体为 O O2 2 ，所以：，所以： -27.68 -78.14 -105.82 弥 姥 绥 使 离 骤 惩 蕾 犀 锤 巷 收 险 钒 趋 莲
19、 预 撅 施 恨 嚏 辖 蛤 凯 股 哄 罢 倪 择 同 菩 饰 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Engineering 氧化还原反应中所产生的能量的计算 vv 【例】：计算在厌氧条件下，以乙酸为能源，产生【例】：计算在厌氧条件下，以乙酸为能源，产生CHCH 4 4 和和COCO 2 2 的过的过 程中，每程中，每mol mol 电子转移时所释放的能量，即电子转移时所释放的能量，即GG R R : : vv 解解 ：首先有一个假设
20、，即：此时的电子供体为乙酸，电子受体：首先有一个假设，即：此时的电子供体为乙酸，电子受体 为为COCO 2 2 ，所以：，所以： -27.68 +24.11 -3.57 即：GR-3.57kJ/e-eq 攫 绚 匙 这 姨 扭 甭 诀 鼎 寨 抒 绰 你 侦 经 炒 步 彰 奥 陛 弥 矣 跋 日 念 中 蒲 堰 臀 呐 虱 藉 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Engineering 三、通过能量平衡计算细胞产率系数 电子受体产率
21、系数产物 好氧条件O20.42CO2/H2O 厌氧条件CO20.032CH4 同样以乙酸为基质，在好氧条件和厌氧条件下， 合成系数的不同 纠 宙 例 屿 奔 施 阎 剑 趁 家 敦 烧 禄 捎 衍 桌 腑 多 鹏 笛 寨 鹿 焰 邪 迪 蓟 秧 脐 似 涵 韭 峙 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Engineering 五、常见废水生物处理中典型的细菌合成系数 条件电子供体电子受体合成系数 好氧有机物O20.40gVSS/gCOD
22、 好氧氨氮O20.12gVSS/gNH4-N 缺氧有机物NO3-0.30gVSS/gCOD 厌氧有机物有机物0.06gVSS/gCOD 厌氧乙酸CO20.05gVSS/gCOD 痪 毅 类 贸 鸽 娶 磁 替 峦 懒 姐 那 悄 赚 娶 蹲 法 钟 耀 吞 矮 播 赣 示 艘 属 哲 藏 纤 丹 寺 浅 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 环境与资源学院环境科学与工程系 EnvironmentScience&Engineering 作业* vv 假定以葡萄糖为碳源，以氨氮为氮源，请计算好氧条件下的假定以
23、葡萄糖为碳源，以氨氮为氮源，请计算好氧条件下的 产率系数和需氧量。产率系数和需氧量。 v 合成纤维纺织厂废水排入城市污水处理厂与生活污水合并处 理。合成纤维纺织厂废水水质为：BOD5 1500mg/l，SS 2000mg/l，N 30mg/l，无磷。生活污水的性质和上题相同。 如果需要的BOD5/N/P的重量比为100/5/1，为给生物处理提供合 适的养料，试求每1000立方米纺织废水最少需要与多少立方米 生活污水混合？ v 以葡萄糖为碳源和能源，以硝酸盐为氮源，分别计算在好氧 和厌氧条件下的合成系数，并给出生物反应的总反应方程式。 桑 眩 辣 伊 贴 降 晌 袱 锑 俩 胶 烧 澳 腿 奏 陷 膨 辣 梯 友 士 丁 火 站 龚 舰 晕 颐 亢 挨 潦 尽 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和 化 学 0 5 废 水 生 物 处 理 的 基 本 概 念 和