【正文】 參數(shù)和化學計量系數(shù)見表 ） SRT/h 活性比例 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 SRT的影響 圖 SRT增加時 ， 微生物衰減會使殘留物累積 ， 從而使微生物活性比例降低 。 在 SRT比較小時 ， 比增長速率比較高 ， 微生物衰減影響相對比較小 ， 活性比例非常大 。 隨著 SRT增加 ， 反應器中細胞殘留物數(shù)量開始增多 ， 微生物活性比例降低 。 當 SRT變得非常大時 ，可能只有非常小一部分微生物呈活性用來去除基質(zhì) 。 盡管如此 ，隨著 SRT增加 ， 活性微生物的總數(shù)量也在增加 。 因此 ， 增加 SRT一般來說還是值得的 ， 雖然最終會達到一個抵消點 。 另外 ， 當 SRT增加時 ， 逐漸累積的細胞殘留物可能有助于提高污泥沉淀性能 。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 SRT的影響 圖 SRT對進水含溶解性基質(zhì) CSTR中微生物排出速率需氧量的影響 （動力學參數(shù)和化學計量系數(shù)見表 ） SRT/h RO或WT/(mg/h) 剩余污泥（ WT） 需氧量 RO 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 SRT的影響 圖 ，提高 SRT的一個優(yōu)點是，需要處置的剩余生物量減少。 當 SRT較小時，雖然 Yobs值非常大，但基質(zhì)的去除并不完全，幾乎沒有剩余生物量生成。隨著 SRT不斷增加，并超過最小值時，由于微生物迅速生長和基質(zhì)去除增加，剩余生物量越來越多，這時 Yobs值仍然比較大。當 SRT再進一步增加，出水基質(zhì)濃度與進水相比變得非常小，（ SS0— SS）項基本上可以視作常數(shù)。對于本圖表對應的參數(shù)，這種參數(shù)出現(xiàn)在 SRT達到 10h。當 SRT超過這一數(shù)值并繼續(xù)增加時，微生物的衰減開始占主導作用，從而引起 Yobs值下降，微生物的凈產(chǎn)率降低，圖中剩余生物量曲線下降。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 SRT的影響 所有這些過程決定了耗氧曲線的形狀。 在 SRT非常短時，基質(zhì)的去除不完全，微生物的衰減可以忽略，所以進水基質(zhì)中的大部分可遷移電子不是與出水基質(zhì)相關就是與微生物的產(chǎn)生相關。因此，氧的需要量相對比較低。隨著 SRT逐漸增至基質(zhì)幾乎完全去除（ SRT≈10h），而微生物衰減還沒有起主導作用，所有的氧都用于基質(zhì)去除和微生物生長，也就是說，能量用于合成。當 SRT繼續(xù)延長，微生物衰減開始增多， SRT超過 10h所增加的幾乎所有需氧量都是和衰減相關的。即，在 SRT比較長時，剩余生物量的減少是以耗氧量的增加為代價的。 這意味著 SRT的選擇由供氧和剩余污泥處置的相對成本所決定。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 SRT的影響 雖然圖 — 圖 ， 但是 ，這些曲線的形狀對于微生物生長具有普遍性 ， 包括自養(yǎng)菌好氧生長及異養(yǎng)菌厭氧生長 ， 只是需要改變其中的電子受體和供體 ， 并調(diào)整相應的參數(shù)值 。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 進水顆粒態(tài)物質(zhì)的影響 圖 只含溶解性基質(zhì) CSTR的進水中投加 100mg/L惰性有機固體對活性比例的影響 （動力學參數(shù)和化學計量系數(shù)見表 ） SRT/h 活性比例 XI0=0 XI0=100mg/L 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 進水顆粒態(tài)物質(zhì)的影響 圖 ， CSTR進水流中的惰性固體會降低 MLSS活性比例 。 該圖中的實線與圖 ， 而虛線表示在進水流中加入了 100mg/L惰性固體后的情況 。 比較這兩條曲線可以發(fā)現(xiàn) ， 只有在進水流中加入惰性固體才能使活性比例降低至小于 50%，尤其是當 SRT比較長時 。 因此 ， 必須采用比較大的沉淀池和泵來回流這些絲毫不起作用的固體 。 所以 ， 比較經(jīng)濟的方法通常是在生物處理反應器之前就設法降低這些惰性固體的濃度 。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 進水顆粒態(tài)物質(zhì)的影響 圖 只含溶解性基質(zhì) CSTR進水中投加 50mg/L微生物的影響 （動力學參數(shù)和化學計量系數(shù)見表 ） 基質(zhì)濃度/(mg/L) SRT/h XB,H0=0 XB,H0=50mg/L 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 進水顆粒態(tài)物質(zhì)的影響 正如 ，進水中投加微生物可以防止流失，使基質(zhì)在一定的 SRT下，可以降低至所能夠達到的最小值以下。 圖 ，進水含有 50mgCOD/L微生物對溶解性基質(zhì)所產(chǎn)生的影響。最顯著的影響是在 SRT接近其最小值，此時并不像反應器進水沒有微生物時那樣在流失點存在不連續(xù)性，進水含有微生物的反應器中的濃度隨著 SRT越來越小而慢慢接近其進水流中的濃度。進水中微生物濃度越高，在比較短的 SRT內(nèi)就可以去除更多的基質(zhì)。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 進水顆粒態(tài)物質(zhì)的影響 圖 “該發(fā)生流失時而沒有發(fā)生流失現(xiàn)象”這一點在實驗室研究尤其重要，因為研究人員需要在流失點 SRT測定 。如果進水管被污染，使進水流中摻進微生物，就可能影響反應器的預期響應并使測定產(chǎn)生誤差。 ?H? 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 進水顆粒態(tài)物質(zhì)的影響 圖 進水微生物與基質(zhì)的相對比例對 CSTR最小基質(zhì)濃度的影響 （ SSmin是相對于進水沒有微生物時的最小基質(zhì)濃度的比例） 進水沒有生物量時S Smin比例 X B， H0/（ YHSS0） 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 進水顆粒態(tài)物質(zhì)的影響 進水微生物的另一個作用是降低 SSmin，基質(zhì)濃度降低的程度取決于進水微生物濃度與進水基質(zhì)濃度的相對比例，如圖 。對于表 ，當進水中沒有微生物時， SSmin為 mgCOD /L；而當進水有微生物時，該數(shù)值會得到明顯地降低。這一事實對于工程師設法使某種污染物出水濃度降低至非常低的水平時是非常有用的。例如： 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 進水顆粒態(tài)物質(zhì)的影響 雖然工業(yè)廢水處理系統(tǒng)通常接受來自幾種生產(chǎn)區(qū)域的廢水，但是其中一種可能是含有目標污染物的主要廢水。如果這種廢水能夠在進入主要反應器之前，先進入一個比較小的無生物回流的反應器進行預處理，那么會產(chǎn)生兩個作用： 提供可降解目標污染物的微生物來源； 降低主要反應器進水中目標污染物的濃度。 這兩個作用相結(jié)合可以使進水微生物與目標污染物的相對比例增大，使得主要生物處理反應器達到其它條件所達不到的更低的出水基質(zhì)濃度。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 進水顆粒態(tài)物質(zhì)的影響 圖 SRT對 CSTR的影響 （反應器進水為 ，微生物濃度為 3100mgCOD/L，活性比例為 ， ,動力學參數(shù)和化學計量系數(shù)見表 ） 10/ ?? ?CSRT/h 氧需要量/(mg/L) 生物量/(mg/L) 總生物量 殘留物 活性生物量 （ a） （ b） 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 進水顆粒態(tài)物質(zhì)的影響 對于表 ，一個 CSTR在 SRT為 200h和 HRT為 10h時，總微生物濃度為 3100mg/L，活性比例為 ，如果這些微生物被輸送至另一個 SRT與 HRT之比固定為 10的 CSTR中處理廢水，那么剩余微生物的命運將是什么樣的？ SRT隨著 HRT成比例地增長，由于溶解性基質(zhì)的濃度在剩余生物量排放流中可以被忽略，方程 述 CSTR處理剩余生物量的運行過程，具體結(jié)果見圖 。從圖中可以看出， 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 進水顆粒態(tài)物質(zhì)的影響 由于殘留物在反應器中累積，所以當 SRT增加時，總微生物濃度并不會變?yōu)榱?，但會趨向一個最低限，這時微生物數(shù)量就非常小。當 SRT進一步增加時，會出現(xiàn)一個抵消點，因為起初活性微生物量下降速度特別快，而隨著 SRT增加，它下降的速度就減緩了。 應該記住，被采用的模型都假定細胞殘留物完全是惰性的，而當時間足夠長時，它也會發(fā)生一些分解。所以，穩(wěn)定化了的微生物殘留物濃度將會小于模型所預測的。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 動力學參數(shù)的影響 SRT是設計和運行 CSTR的主要控制參數(shù)，但是，它并不是影響生物處理反應器性能的唯一因素。 從 CSTR性能相關的方程來看，每一個動力學和化學計量系數(shù)都會有影響。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 動力學參數(shù)的影響 和 KS主要影響基質(zhì)濃度。在給定的基質(zhì)濃度下， 比較大和 KS比較小時，微生物生長比較迅速，從而對任何一個 SRT都可以使反應器內(nèi)基質(zhì)濃度比較低。 Monod參數(shù)也會強烈地影響 SRT最小值， 比較大和 KS比較小的微生物能夠在比較短的 SRT期間于反應器內(nèi)生長。在 SRT比較短時， Monod參數(shù)對基質(zhì)濃度影響最大，同樣對微生物濃度影響也最大；但是，當 SRT變長時，它幾乎不再產(chǎn)生影響。 ?H??H??H? 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 動力學參數(shù)的影響 與 Monod參數(shù)相反，衰減系數(shù)在 SRT比較長時對微生物濃度和需氧量影響比較大。比較大的衰減系數(shù)表示生物處理反應器能夠有效地將基質(zhì)氧化為二氧化碳；因此，微生物濃度會比較低，氧需要量比較大。這種作用在 SRT比較長時更為明顯。 產(chǎn)率系數(shù)的變化也是影響微生物濃度和需氧量的一個主要因子。產(chǎn)率系數(shù)比較高時，微生物比較多，但是氧需要量比較少，因為基質(zhì)中的電子停留在合成細胞質(zhì)中。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 動力學參數(shù)的影響 圖 SRT在 3種不同溫度下 對 CSTR反應器的影響 （動力學參數(shù)和化學計量系數(shù)見表 ） SRT/h 氧需要量/(mg/L) 剩余生物量/(mg/L) 基質(zhì)濃度/(mg/L) 高溫 基線 低溫 高溫 基線 低溫 低溫 基線 高溫 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 動力學參數(shù)的影響 溫度會影響所有參數(shù)，系統(tǒng)的響應取決于這些變化之間的相互作用。 圖 ，包括基質(zhì)濃度、剩余微生物量和氧需要量的變化過程，相關條件列于表 。 虛線代表低溫情況，而點劃線代表高溫情況。實線與以前所代表的相同，作為參照。 低溫和高溫都是在基準條件下變化 10℃ ，用溫度系數(shù)來代表相應的參數(shù)。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 動力學參數(shù)的影響 假定產(chǎn)率系數(shù)和殘留物所占比例這兩個參數(shù)不受溫度影響，在 SRT一定的條件下，溫度越高，基質(zhì)去除率越高，而溫度越低，去除率越低。溫度升高，氧需要量增加，反之，低溫導致比較低的氧需要量。一般，剩余生物量的排放與之相反。盡管基質(zhì)去除率比較高，但是微生物在較高溫度時的凈產(chǎn)生量比較少。 圖 ：必須學會用一組參數(shù)來認識某種特定的基質(zhì)和微生物的特性。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 動力學參數(shù)的影響 表 繪制圖 bH??符號 數(shù)值 a 符號 數(shù)值 a 低溫 高溫 低溫 高溫 bHc KS 100 25 fD YH 注： ａ、基準數(shù)據(jù)，單位同表 ｂ、 θ= ｃ、 θ= 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 活性污泥模型（ ASM）簡介 以上研究了好氧型異養(yǎng)微生物在單級連續(xù)攪拌反應器 (CSTR) 中的生長，反應器進水中只含有溶解性基質(zhì)，并建立了簡單的模型。但此模型有兩個特征限制了其在許多廢水處理中的應用。 它只限于溶解性可生物降解基質(zhì)，而大多數(shù)廢水含有顆粒物質(zhì)和大分子溶解性物質(zhì)。 微生物假定是在恒定生化反應環(huán)境中，電子受體不是限制性因素。但是在許多系統(tǒng)中，電子受體的濃度是限制性因素。 第六章 單級連續(xù)攪拌式生物處理反應器 1986年，國際水質(zhì)協(xié)會（ IAWQ）綜合懸浮生長式生物處理模型，建立了一套能夠描述既含有溶解性基質(zhì)又有顆粒物質(zhì)的廢水處理系統(tǒng)的模型，其中包括有機基質(zhì)的去除、硝化、脫氮等過程，即活性污泥模型（ ASM） 1號。 1995年，他們又建立了一套能夠模擬包括有機基質(zhì)去除、硝化、脫氮和除