水污染控制工程反应动力学方程省公共课一等奖全国赛课获奖课件.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：微生物不停从外界环境中摄取营养物质，经过生物酶催化复杂生化反应，在体内不停进行物质转化和交换过程。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：经过一系列生化反应，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方法。特点：不要氧源、反应速度慢、产气（CH4）厌氧生物处理方法：化粪池、厌氧生物滤池、厌氧接触法、UASB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降低许、最终产物增加量或细胞增加量。在废水生物处理中，是以单位时间里底物降低或细胞增加来表示生化反应速度。第11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页反应速度与反应级数l一级反应第14页反应速度与反应级数l二级反应第15页反应速度与反应级数l零级反应第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举例说明第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：特征常数；最适底物（天然底物）；1 Km 测定：双倒数作图法第21页第22页莫诺特方程式l微生物增加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微生物比增加速度第23页第24页莫诺特方程式l产率系数Vx：微生物增加速度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26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）氧供给充分（好氧处理）第28页废水生物处理工程基本数学模式l微生物增加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