【文章內(nèi)容簡介】 由于表 COD為單位的質(zhì)量平衡 方程，所以方程 COD平衡。 反應(yīng)器的需氧量應(yīng)等于進(jìn)入反應(yīng)器的 COD總量減去流出的 COD總量，包括微生物的 COD及其殘留物的 COD： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 剩余生物量、供氧和營養(yǎng)要求 () TWSS XFSFSFRO ?????? 0將方程 WT，得： )1)(( 0 H o b sSS YSSFRO ??? () 如果產(chǎn)率系數(shù)已知，就可求得需氧量。 微生物生長所需的氮可由微生物經(jīng)驗(yàn)分子式 C5H7O2N求 得，即 ／ mg微生物 COD。去除單位基質(zhì) COD所需氮的 量（ NR）就是用 ： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 剩余生物量、供氧和營養(yǎng)要求 CHHCHDb YbfNR ??? ????? 1 )1( （ ） 磷的需求量約為氮的 1/5，所以用 。 微量元素的需求量可用類似方法參照表中的因子求出。 實(shí)際中，營養(yǎng)投加量應(yīng)該比理論值略大一些，以保證有機(jī) 基質(zhì)是速率限制因素。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 剩余生物量、供氧和營養(yǎng)要求 細(xì)菌生長微量營養(yǎng)物需要量表 大概需要量 大概需要量 微量營養(yǎng)元素 /（ μ g/mg細(xì)胞 COD） 微量營養(yǎng)元素 /（ μ g/mg細(xì)胞 COD） 鉀 10 鈣 10 鎂 7 硫 6 鈉 3 氯 3 鐵 2 鋅 錳 銅 鉬 鈷 ＜ 例 已知條件見例 a、當(dāng)進(jìn)水流量為 ，所需要處置的 干固體量是多少 mg/L？ 用方程 ： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 剩余生物量、供氧和營養(yǎng)要求 })160)((1 ))()](160)()((1[{ ? ???TWWT=( 以 COD計 ) 將它換算為干固體，除以 ，得到： WT=( 以干固體計 ) 例 已知條件見例 b、需要向反應(yīng)器供應(yīng)的氧的量為多少 mg/h？ 用方程 ： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 剩余生物量、供氧和營養(yǎng)要求 RO=（ 200— ） — = mg/h 也可用方程 ： })160)((1 )]160)()((1[1){)(( ?????RORO= 例 已知條件見例 b、需要向反應(yīng)器供應(yīng)的氧的量為多少 mg/h？ 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 剩余生物量、供氧和營養(yǎng)要求 還可用方程 ： RO= 與進(jìn)水流中的基質(zhì)相對應(yīng)的需氧量為 200mg/L，以上計算滿足了基質(zhì) 83%的需氧量要求，其余的則與剩余生物量相關(guān)，或者在系統(tǒng)中被浪費(fèi)了。 ))( 0 0)(( ???RO 例 已知條件見例 c、進(jìn)水流中應(yīng)該含有多少 mg/L的氮和磷？ 用方程 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 剩余生物量、供氧和營養(yǎng)要求 )160)((1))](160)()((1)[(???NR NR= 因?yàn)榛|(zhì) COD去除量為 200— =，所以微生物將需要 ，如果再加上過量的 ，以保證足夠數(shù)量，進(jìn)水流中氮的濃度應(yīng)該為 。 例 已知條件見例 c、進(jìn)水流中應(yīng)該含有多少 mg/L的氮和磷？ 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 剩余生物量、供氧和營養(yǎng)要求 磷的需要量大約是氮的五分之一，需要量約為 ，再加上 ，進(jìn)水流中磷的濃度應(yīng)該為 。 。 但是，大多數(shù)廢水都含有溶解性的生物難降解有機(jī)物。而且， 所有生活污水和許多工業(yè)廢水都含有沉淀處理所沒有去除的懸 浮物質(zhì)。任何完整描述 CSTR反應(yīng)器的模型都應(yīng)該考慮這些懸浮 物質(zhì)的影響。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 基本模型的延伸 惰性有機(jī)固體在生物處理反應(yīng)器中不參與反應(yīng) ， 因此 ， 穩(wěn)態(tài) 條件下 ， 其進(jìn)入反應(yīng)器的濃度與離開時是相同的 。 然而 ， 惰性有機(jī)固體在反應(yīng)器中的濃度取決于 SRT與 HRT之 間的相對關(guān)系 ， 這類固體物質(zhì)只能通過廢液流排出反應(yīng)器 。 參照圖 ， 建立質(zhì)量平衡方程 ， 表示惰性有機(jī)物濃度： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 進(jìn)水惰性有機(jī)固體 IX00 ???? IWI XFXF （ ） 或 0)/( IWI XFFX ?（ ） 用 V分別除以 F和 FW， 可得到 HRT和 SRT： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 進(jìn)水惰性有機(jī)固體 （ ） 0)/( ICI XX ??? 由于有 ， 惰性有機(jī)固體在反應(yīng)器內(nèi)的濃度高于進(jìn)水濃 度 。 如果出水不經(jīng)過分離器 ， 則 SRT和 HRT相等 ， 那么惰性有機(jī) 固體在反應(yīng)器中的濃度與進(jìn)水濃度相等 。 ?/C? 如果處理系統(tǒng)含有惰性固體 ， 反應(yīng)器中的懸浮固體除了活性 生物量和生物殘留物之外還包括這一部分 。 其總和稱為混合懸 浮固體 (MLSS),用符號 XM表示 。 MLSS的濃度等于方程 與方程 之加和： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 進(jìn)水惰性有機(jī)固體 （ ） 從方程可見 ， 微生物在固體總量中所占比例隨著 SRT的增加 而下降 ， 活性生物量及其殘留物在 MLSS中所占比例隨著 SRT的 增加而減少 。 IX TX]1 )()1()[( 00CHSSHCHDICMbSSYbfXX???????????? MLSS的活性比例等于活性微生物濃度與 MLSS濃度之比 。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 進(jìn)水惰性有機(jī)固體 （ ） 由此可見 ， 當(dāng) 比較大時 ， 活性微生物相對于 SS0的比例就比 較小 。 活性比例系數(shù)不受 SRT與 HRT之比的影響 ， 盡管 MLSS不 是這樣 。 因此 ， 在生物處理反應(yīng)器中要維持比較高比例的活性 生物量就必須盡量減少惰性懸浮固體進(jìn)入反應(yīng)器 。 ])(1[1100SSHCHICHDASSYbXbff??????????0IX 如 ，實(shí)際產(chǎn)率系數(shù)定義為去除單位質(zhì)量的基質(zhì)所 產(chǎn)生的微生物量。所以，惰性物質(zhì)存在對它沒有影響。 惰性物質(zhì)的存在會增加需要處置的固體物質(zhì)的流量。用 WM表 示 MLSS的排放流量，稱為固體排放量： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 進(jìn)水惰性有機(jī)固體 （ ） 惰性固體在生物處理反應(yīng)器中不影響氧需求量 。 TIM WXFW ??? 0]1 )()1([ 00CHSSHCHDIM bSSYbfXFW?????????? （ ） 進(jìn)水中存在的微生物所引起的影響可用方程 量平衡方程來確定 ， 進(jìn)水微生物濃度為 。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 進(jìn)水微生物 方程 ， 進(jìn)水微生物的存在會降低反應(yīng)器內(nèi)微生物與 SRT 相匹配的比增長速率 ， 而且進(jìn)水微生物濃度越高 ， 比增長速率越 小 。 這意味著 ， 當(dāng)兩個生物處理反應(yīng)器的 SRT和 HRT相同時 ， 進(jìn)水流 含有活性微生物的那個反應(yīng)器出水基質(zhì)濃度會低一些 。 （ ） 0,HBXHBHBHCH XXb,0,1????? ?? 關(guān)于出水基質(zhì)濃度 ， 基質(zhì)的質(zhì)量平衡方程沒有改變 ， 方程 效 ， 將方程 得： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 進(jìn)水微生物 比較方程 ，進(jìn)水不含微生物的反應(yīng)器其 活性微生物濃度反而比較高。 括號內(nèi)分為兩個部分。右邊一項屬于新生長微生物的貢獻(xiàn)，左 邊屬于進(jìn)水微生物的貢獻(xiàn)。需注意，由于微生物衰減，后者的數(shù) 值低于進(jìn)水帶入的微生物濃度。 （ ） ]1)(1)[( 00,CHSSHCHHBCHB bSSYbXX???????????H? 將方程 ，再將所得到的方程代入 ， 可得到關(guān)于基質(zhì)濃度的二次方程： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 進(jìn)水微生物 利用這個公式可以先計算基質(zhì)濃度，再求微生物濃度。 （ ） SSSSKS??????????? ?? )/([)]/1([ 00,2 SHHBHSHCH SYXSb ??0)/1()]/1)(( 00 ???????? HCSSSHCSS bKSSbSK 進(jìn)水中任何微生物殘留物都屬于惰性固體，此外，進(jìn)水微生物和 反應(yīng)器中微生物還會通過衰減產(chǎn)生殘留物。所以總的微生物殘留物 濃度為： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 進(jìn)水微生物 式中， —— 進(jìn)水中微生物殘留物的濃度。 括號中第一項是進(jìn)水微生物殘留物濃度，第二項是進(jìn)水微生物 衰亡所產(chǎn)生的殘留物，最后一項是反應(yīng)器中的微生物在生長和衰 亡過程所產(chǎn)生的殘留物。 （ ） ]1)(1)[(00,0CHSSHCHDCHHBCHDDCD bSSYbfbXbfXX????????????????????0DX MLSS的濃度等于活性微生物與殘留物之和： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 進(jìn)水微生物 括號中第一項是進(jìn)水微生物殘留物，第二項是進(jìn)水微生物的貢 獻(xiàn)，第三項是微生物利用基質(zhì)生長的貢獻(xiàn)。 （ ） ]1)()1(1)1()[( 00,0CHSSHCHDCHHBCHDDCM bSSYbfbXbfXX???????????????????? CSTR反應(yīng)器進(jìn)水含有微生物的一個最大作用是可以降低 SSmin， 即處理能夠達(dá)到的最小基質(zhì)濃度。 在 ，通過使 SRT無限增加，而使 接近零，從而計算出 SSmin。如果假設(shè) SSmin與 SS0相比可以忽略，那么： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 進(jìn)水微生物 比較方程 ，當(dāng)進(jìn)水有微生物時， SSmin將變小。 （ ） C?/1HSHHBHHSSbSY XbKS)1(00,m in?????? 如果用 代表進(jìn)水含有微生物時 SSmin與沒有微生物時的 SSmin之 比 ， 即： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 進(jìn)水微生物 由于 通常遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于１，可以從方程中去掉，即： （ ） 00,11SHHBHHHHSYXbb??????????HHb??/00,11SHHBSYX???? （ ） 從方程 ， SSmin減少的程度取決于進(jìn)水微生物濃度與基質(zhì)濃度的相對比值。這表明，當(dāng) CSTR反應(yīng)器無法達(dá)到要求的 SSmin時，可通過向進(jìn)水流投加活性微生物來實(shí)現(xiàn)。 ? 進(jìn)水含有微生物的另一個作用是可以防止 CSTR反應(yīng)器中微生物 流失 。 在這種情況下 ， 最小固體停留時間就與反應(yīng)器進(jìn)水中沒有微 生物時的定義不同 。 但是 ， 基質(zhì)在非常短的 SRT下的去除程度取決 于進(jìn)水中的微生物濃度 ， 具體見方程 。 如果確定了 SRT， 即： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 進(jìn)水微生物 （ ） 因此，進(jìn)水流中微生物濃度越高，基質(zhì)去除率越大，即使 SRT非常小。方程 果可能產(chǎn)生的影響。 ???? HHC b ?1 在這種情況下， ： SSSSSSH HB KSSSKSYX ?????0000, ][（ ） 或 SHHBSSS KYX KSS ??? /0,0 （ ） 進(jìn)水流中微生物會影響 CSTR中懸浮固體的活性比例 。 根據(jù)活性 比例的定義得： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應(yīng)器 進(jìn)水微生物 比較方程 ，可以發(fā)現(xiàn)： 如果進(jìn)水微生物都是活性的，即 為零，那么活性比例系數(shù)與反應(yīng)器沒有接受任何固體進(jìn)入時的相同，即方程 ； 如果進(jìn)