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水污染控制工程第六章反应动力学方程.ppt

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单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第六章 废水生物处理的基本概念 和生化反应动力学基础,废水的好氧生物处理和厌氧生物处理,微生物的生物规律和生长环境,反应速度和反应级数,米歇里斯门坦方程式,莫诺特方程式,废水生物处理工程的基本数学模式,废水的好氧生物处理和厌氧生物处理,微生物的新陈代谢,新陈代谢:微生物不断从外界环境中摄取营养物质,通过生物酶催化的复杂生化反应,在体内不断进行物质转化和交换的过程。,分解代谢:分解复杂营养物质,降解高能化合物,获得能量;,合成代谢:通过一系列的生化反应,将营养物质转化为复杂的细胞成分,机体制造自身。,废水的好氧生物处理和厌氧生物处理,微生物的呼吸类型,好氧呼吸,异养型微生物,自养型微生物,厌氧呼吸,发酵,无氧呼吸,废水的好氧生物处理和厌氧生物处理,废水的好氧生物处理,废水的好氧生物处理和厌氧生物处理,废水的好氧生物处理,好氧生物处理是在游离氧(分子氧)存在的条件下,好氧微生物降解有机物,使其稳定、无害化的处理方法。,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,废水的好氧生物处理和厌氧生物处理,废水的厌氧生物处理,微生物的生长规律与生长环境,微生物的生长环境,微生物的营养,温度,pH值,溶解氧,有毒物质,反应速度与反应级数,反应速度,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。,反应速度与反应级数,反应级数,反应速率通常可以写成幂乘积的形式,各浓度的方次称为各浓度的分级数,反应的总级数为反应各浓度分级数的总和。,反应级数的大小表示浓度对反应速率影响的程度,级数越大,则速率受浓度的影响越激烈。,反应速度与反应级数,一级反应,反应速度与反应级数,二级反应,反应速度与反应级数,零级反应,米歇里斯门坦方程式,一切生化反应都是在酶催化下进行的,酶促反应受多种因素的影响,底物浓度对酶反应速度的影响,底物足够,不受其它因素影响时,酶浓度与反应速度之间的关系,?,底物不够,底物浓度与反应速度之间的关系,?,米歇里斯门坦方程式,底物浓度对酶反应速度的影响,一级反应,零级反应,中间产物学说,举例说明,米歇里斯门坦方程式,1913年前后,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的关系式,称为米歇里斯门坦方程式,简称米氏方程式,即:,式中:v酶促反应速度;v,max,最大酶反应速度;,S,底物浓度;K,m,米氏常数。,此式表明,当K,m,和v,max,已知时,酶反应速度与酶底物浓度之间的定量关系,米歇里斯门坦方程式,由上式得:,该式表明,当,v,max,/v=2或v=1/2v,max,时,K,m,=,S,,,即,K,m,是,v=1/2v,max,时的底物浓度,故又称半速度常数。,米歇里斯门坦方程式,废水生物处理工程中,米氏方程的应用,微生物的浓度代替了酶浓度,米氏常数的意义及测定,意义:特征常数;最适底物(天然底物);1,K,m,测定:双倒数作图法,莫诺特方程式,微生物增长速度和微生物本身的浓度、底物之间的关系是废水生物处理的一个重要课题,莫诺特方程式,微生物比增长速度,莫诺特方程式,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,底物比降解速度,废水生物处理工程的基本数学模式,生化反应动力学的研究的发展,推倒废水生物处理工程数学模式的几点假定:,(1)整个系统处于稳态,(2)反应器中物质完全混合均步,(3)氧的供应充分(好氧处理),废水生物处理工程的基本数学模式,微生物增长与底物降解的基本关系式,1951年,霍克金莱等人提出的方程式:,
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