【正文】 KS Ks Sdm a x?? ?X dtdX微生物實(shí)際增長模型 ： 其中 μmax為最大比生長速率 (T1)。 Ks為微生物生長速率為最大比生長速率 1/2時(shí)的基質(zhì)濃度 (g/L)。 Kd 為微生物內(nèi)源衰減速率 微生物實(shí)際增長模型（考慮衰亡） 29 在生化反應(yīng)中，反應(yīng)速度是指單位時(shí)間里底物的減少量、最終產(chǎn)物的增加量或細(xì)胞的增加量。在廢水生物處理中，是以單位時(shí)間里底物的減少或細(xì)胞的增加來表示生化反應(yīng)速度。 圖中的生化反應(yīng)可以用下式表示： 即 該式反映了底物減少速率和細(xì)胞增長速率之間的關(guān)系，是廢水生物處理中研究生化反應(yīng)過程的一個(gè)重要規(guī)律。 ? ? ? ?????????tyt dXd1dSd? ?? ?SdXd?yPXS ???? zy ? ? ? ????????? tyt d SddXd及 式中：反應(yīng)系數(shù) 又稱產(chǎn)率系數(shù)， mg（生物量） /mg（降解的底物） XK S) (K s Y XS dm a x????dtdS基質(zhì)降解模型 ： 其中 μmax為最大比生長速率 (T1)。 Ks為微生物生長速率為最大比生長速率 1/2時(shí)的基質(zhì)濃度 (g/L)。 Kd為微生物內(nèi)源衰減速率 基質(zhì)降解速率模型 K S Ks Y S dm a x）（ ????X dtdS31 微生物增長與底物降解的基本關(guān)系式 式中： Y—— 產(chǎn)率系數(shù)； Kd—— 內(nèi)源呼吸（或衰減）系數(shù)； X —— 反應(yīng)器中微生物濃度。 —— 微生物凈增長速度； —— 底物利用（或降解）速度； g)dd(tXu)dd(tSXKtSYtX ??? dug )dd()dd(32 在實(shí)際工程中 , 產(chǎn)率系數(shù)（微生物增長系數(shù)） Y常以實(shí)際測(cè)得的觀測(cè)產(chǎn)率系數(shù)（微生物凈增長系數(shù)） Yobs代替。故式 從上式得： 式中： μ ′ 為微生物比凈增長速度。 上列諸式表達(dá)了生物反應(yīng)處理器內(nèi) , 微生物的凈增長和底物降解之間的基本關(guān)系，亦可稱廢水微生物處理工程基本數(shù)學(xué)模式。 XKtSYtX ??? dug )dd()dd( 可改寫為： uobsg )dd()dd( tSYtX ?dY q K? ? ? ? ?或 dug )d/(d)d/(d KXtSYXtX ??同理，從式 得： qY ?? obs39。? /qK do b s YY ?反應(yīng)器動(dòng)力學(xué) 物料平衡 如何建立物料平衡方程 ？ 關(guān)鍵步驟： ? 第一步：確定處理系統(tǒng)的組成 ? 第二步：必須確定控制單元 ? 第三步：建立某一種物質(zhì)組分物料平衡方程 總原則：一個(gè)物料方程只能針對(duì)一種成分 ??！ 反應(yīng)器動(dòng)力學(xué) 物料平衡 Q=Qin Qout + Qp Q 控制單元內(nèi)物質(zhì)累積速率 Qin 物質(zhì)流進(jìn)速率 Qout 物質(zhì)流進(jìn)速率 Qp 物質(zhì)產(chǎn)生速率 控制單元內(nèi)某成分物料平衡總方程： Qin Qout Qp 某控制單元內(nèi)某組分物料圖 間歇反應(yīng)器動(dòng)力學(xué)模型 Q=Qin Qout + Qp 其中 Qin=0, Qout=0 以反應(yīng)器中底物降解與微生物生長為例： Qin Qout Qproduce 某控制單元內(nèi)某組分物料圖 Q=Qp ? 控制單元內(nèi)只需考慮 反應(yīng)器內(nèi)部底物的降解和 微生物積累，無外源添加 或排出。 間歇反應(yīng)器污染物降解與微生物增長動(dòng)力學(xué)模型 : aa X b)SK SdtdX ??m a x( ?微生物增長模型 ： ? 假設(shè)基質(zhì)利用速率和微生物增長速率均符合 Monod模型 ： 其中 qmax為最大比基質(zhì)利用速率 [(g 基質(zhì) /g 微生物） /T]； K為微生物生長速率為最大比生長速率 1/2時(shí)的基質(zhì)濃度 (g/L)； Xa 為微生物濃度 (g/L) a m ax XSKSqdtdS???底物降解模型： 其中 μmax為最大比生長速率 (T1)。 K為微生物生長速率為最大比生長速率 1/2時(shí)的基質(zhì)濃度 (g/L)。 b 為微生物內(nèi)源衰減速率 非穩(wěn)態(tài) 間歇反應(yīng)器動(dòng)力學(xué)模型 ? 從底物 S降解和微生物 Xa增長方程，可以看出兩者均隨 時(shí)間 t變化，同時(shí)又相互依賴 a m ax XSKSqdtdS???aa X b)SKSdtdX?? m a x( ?? 由于 Monod 方程為非線性方向 , 無法得到底物 S或微生 X 與反應(yīng) t分析解 底物降解： 微生物增長： 間歇反應(yīng)器底物降解動(dòng)力學(xué)模型求解： ? 引入?yún)?shù) Y，即微生物細(xì)胞合成實(shí)際產(chǎn)率 (消耗單位底物可合成 的微生物量 ) m axm axqY??? 假設(shè)條件：微生物衰亡速率忽略（ b=0） ,在微生物指數(shù)生長期這一 假設(shè)是合適的。 可得出仸何時(shí)刻微生物濃度 Xa: Xa=Xa0+Y(S0S) 代入到底物降方程中，可得到間歇反應(yīng)器中底物降解方程： ? ?)( 00 SSYXSK SqdtdS a ma x ????a m ax XSKSqdtdS????????? ????????????????????? ???000000000m a x1)(11aaaaaL n XYSSXLnYSX KYSYSXLnYYSX Kqt根據(jù)邊界條件 (S(0)=S0。Xa(0)=Xa0)，可得出污水間歇處理系統(tǒng)中反應(yīng)時(shí)間 t底物濃度 S函數(shù)關(guān)系圖（ St關(guān)系太過復(fù)雜） ? 污水間歇處理系統(tǒng)中，初始微生物接種濃度 Xa0對(duì)微生物 生長和底物降解影響顯著 ? 接種污泥初始濃度過低，可顯著增加污水凈化所需時(shí)間， 從而增大整個(gè)反應(yīng)器體積和造價(jià) 間歇反應(yīng)器底物降解動(dòng)力學(xué)模型求解： 40 第三節(jié) 活性污泥法的發(fā)展 活性污泥法典型工藝組成 典型好氧活性污泥法處理工藝流程 工藝主要組成部分及功能 ? 生化反應(yīng)池 :通過生化池中的微生物群落（活性污泥）多種物理（吸附、絡(luò)合、沉淀）或生長代謝（主要化能異養(yǎng)、化能自養(yǎng)），實(shí)現(xiàn)廢水中有機(jī)物降解去除。 ? 供氣或曝氣系統(tǒng) :由曝氣風(fēng)機(jī)或曝氣器為微生物呼吸作用提供足夠的溶解氧，是整個(gè)工藝的主要能耗部分。 ? 沉淀 /回流系統(tǒng) : 1）進(jìn)行泥水分離，保證出水水質(zhì)； 2）保證回流污泥，維持曝氣池內(nèi)的污泥濃度。 43 封閉環(huán)流式 序批式 曝氣池的四種池型 推流式曝氣池 完全混合式曝氣池 活性污泥法曝氣反應(yīng)池的基本形式 其他曝氣池基本上是這四種池型的組合或變形 44 推流式曝氣池 推流式曝氣池的長寬比一般為 5～ 10； 進(jìn)水方式不限；出水用溢流堰。 推流式曝氣池的池寬和有效水深之比一般為 1～ 2。 工藝流程：見 p107 ?水流： 推流型 ?底物濃度分布 ：進(jìn)口最高，沿池長逐漸降低，出口端最低。 ?理想推流 ：橫斷面上濃度均勻，縱向無摻混 45 根據(jù)橫斷面上的水流情況 ，可分為 平流推移式 旋轉(zhuǎn)推移式 46 46 推流式曝氣池 47 47 推流式曝氣池 48 池 形 根據(jù)和沉淀池的關(guān)系 圓 形 方 形 矩 形 分建式 合建式 49 50 ① 污水與回流污泥在進(jìn)入曝氣池后，立即與池中的混合液完全混合 ② 池中微生物的種類和濃度、底物濃度需氧速率各點(diǎn)相同 —— 與推流式不同； ③ 對(duì)沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)能力； ④ 出水水質(zhì)不及傳統(tǒng)法。 完全混合法的特征 完 全 混 合 法 51 51 曝氣池的三種池型 52 52 機(jī)械曝氣完全混合曝氣池 53 53 鼓風(fēng)曝氣完全混合曝氣池 54 54 局部完全混合推流式曝氣池 55 55 結(jié)合了推流和完全混合兩種流態(tài) 與推流式的區(qū)別 :污水有 40～ 300次循環(huán) 56 （ SBR） SBR工藝的基本運(yùn)行模式由 進(jìn)水 、 反應(yīng) 、 沉淀 、 出水 和 閑臵 五個(gè)基本過程組成，從污水流入到閑臵結(jié)束構(gòu)成一個(gè)周期，在每個(gè)周期里上述過程都是在一個(gè)設(shè)有曝氣或攪拌裝臵的反應(yīng)器內(nèi)依次進(jìn)行的。 57 (1)工藝系統(tǒng)組成簡(jiǎn)單，不設(shè)二沉池，曝氣池兼具二沉池的功能，無污泥