【正文】 XduSgX )dd()dd( ??? ??? KtYt可改寫為： uSob sgX )dd()dd(tY?? ?dY q K? ? ? ? ?或 dXuSXgX )d/(d)d/(d KtYt ??????同理，從式 得： qY ?? ob s39。即： 0dd X ?l? 0dd S ?l? 1951年由霍克來金 (Heukelekian)等人提出了： 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)； ρ X —— 反應(yīng)器中微生物濃度。 ⑴整個處理系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài) 反應(yīng)器中的微生物濃度和底物濃度不隨時間變化，維持一個常數(shù)。 解：根據(jù)莫諾特方程式 μ － ρ S的關(guān)系式為： 圖中直線方程為： 據(jù)以上整理的實(shí)驗結(jié)果，作 關(guān)系圖，得： s11???或 sssm a x ???? ?? km a xSm a xS 1)1(1 ??? ?? Kmax1?? ? ? ?1m a x 1 h? ??? 14/ m axS ????K 1010m axS ?? ?K 1)1(101s?? ??ss10 ?? ? 底物利用速率 ? 利用率與微生物群體濃度的關(guān)系 ? ( 微生物濃度與底物濃度的關(guān)系） ? 底物利用速率與底物濃度之間的關(guān)系式：勞 麥公式 ? 公式探討 廢水生物處理工程的基本數(shù)學(xué)模式 在廢水生物處理中，廢水中的有機(jī)污染物質(zhì)（即底物 、基質(zhì)）正是需要去除的對象；生物處理的主體是微生物；而溶解氧則是保證好氧微生物正?；顒铀匦璧摹Ｓ卸喾N模式反映這一關(guān)系。此法先將米氏方程改寫成如下的形式，即： 實(shí)驗時，選擇不同的 ρ S，測定對應(yīng)的 v。 米 氏 常 數(shù) 的 測 定 對于一個酶促反應(yīng)， Km值的確定方法很多。 同一種酶有幾種底物就有幾個 Km值。如果一個酶有幾種底物，則對每一種底物，各有一個特定的 Km。但隨著底物濃度的增加，酶反應(yīng)速度不再按正比例關(guān)系上升，呈混合級反應(yīng)。通過試驗，得出底物降解速度和底物濃度之間的關(guān)系式，類同米氏方程式，如下： 式中： Ks為飽和常數(shù)，即當(dāng)時的底物的濃度，故又稱半速度常數(shù)。 由上式得： 該式表明，當(dāng) vmax/v=2或 v=1/2vmax時， Km=ρ S， 即 Km是v=1/2vmax時的底物濃度，故又稱半速度常數(shù)。 當(dāng)?shù)孜餄舛群艽髸r，反應(yīng)體系中的酶分子已基本全部和底物結(jié)合成 ES絡(luò)合物。 當(dāng)?shù)孜餄舛仍黾拥揭欢ㄏ薅葧r，所有的酶全部與底物結(jié)合后，酶反應(yīng)速度達(dá)到最大值，此時再增加底物的濃度對速度就無影響，是零級反應(yīng)，但各自達(dá)到飽和時所需的底物濃度并不相同，甚至差異有時很大。這種反應(yīng)亦可以說是一種酶促反應(yīng)或酶反應(yīng)。 AAdd ??? ktkv A ?? ， tk A0A ?? ?? 反應(yīng)速度與反應(yīng)物濃度的二次方成正比，稱這種反應(yīng)為二級反應(yīng)。 在反應(yīng)過程中，反應(yīng)物 A的量增加時， k為正值；在廢水生物處理中，有機(jī)污染物逐漸減少，反應(yīng)常數(shù)為負(fù)值。 上式亦可改寫為： 該式可用圖表示，圖中直 線的斜率即為反應(yīng)級數(shù) n。 實(shí)驗表明反應(yīng)速度與一種反應(yīng)物 A的濃度 ρ A成正比時，稱這種反應(yīng)對這種反應(yīng)物是一級反應(yīng)。 生化反應(yīng)動力學(xué) 第四節(jié) 反應(yīng)速度和反應(yīng)級數(shù) 涉及的兩個基本概念 在生化反應(yīng)中，反應(yīng)速度是指單位時間里底物的減少量、最終產(chǎn)物的增加量或細(xì)胞的增加量。 在廢水生物處理時，對這些有毒物質(zhì)應(yīng)嚴(yán)加控制，但毒物濃度的允許范圍，需要具體分析。 微 生 物 的 生 長 環(huán) 境 影 響 微 生 物 生 長 的 環(huán) 境 因 素 微生物的營養(yǎng) 溫 度 pH 溶 解 氧 有 毒 物 質(zhì) 微 生 物 的 生 長 環(huán) 境 影 響 微 生 物 生 長 的 環(huán) 境 因 素 溶解氧是影響生物處理效果的重要因素。 細(xì)菌、放線菌、藻類和原生動物的 pH適應(yīng)范圍是在 4～ 10之間。 依微生物適應(yīng)的溫度范圍，微生物可以分為 中溫性 （ 20～ 45℃ ） 、好熱性（高溫性） （ 45℃ 以上 ） 和 好冷性 （低溫性） （ 20℃ 以下 ） 三類。鈣：穩(wěn)定細(xì)胞壁，激活酶。作用：構(gòu)成細(xì)胞成分，酶的組成成分 ,維持酶的活性，調(diào)節(jié)滲透壓，提供自養(yǎng)型微生物的能源。細(xì)菌約 80%的成分為水分。處于衰老期的 污泥松散，沉降性能好，混合液沉淀后上清液清澈，但有細(xì)小泥花，以濾紙過濾時，濾速快 。 處于對數(shù)生長期的污泥絮凝性較差，呈分散狀態(tài)，鏡檢能看到較多的游離細(xì)菌，混合液沉淀后其上層液混濁，含有機(jī)物濃度較高，活性強(qiáng)沉淀不易 ，用濾紙過濾時，濾速很慢。 按微生物生長速率，其生長可分為四個生長期 停滯期（調(diào)整期） 對數(shù)期（生長旺盛期） 靜止期（平衡期） 衰老期（衰亡期） 如果活性污泥被接種到與原來生長條件不同的廢水中（營養(yǎng)類型發(fā)生變化，污泥培養(yǎng)馴化階段），或污水處理廠因故中斷運(yùn)行后再運(yùn)行，則可能出現(xiàn)停滯期。 有機(jī)物生物降解性能的分類： ① 易生物降解 —— 易于被微生物作為碳源和能源物質(zhì)而被利用； ② 可生物降解 —— 能夠逐步被微生物所利用； ③ 難生物降解 —— 降解速率很慢或根本不降解。 生物除磷機(jī)理圖 ? 好氧環(huán)境 中： 聚磷菌 將儲存于體內(nèi)的 PHB進(jìn)行好氧分解 并釋出大量能量供聚磷菌增殖等生理活動，部分供其主動 超量吸收污水中的磷酸鹽，以聚磷的形式積聚于體內(nèi) ，這就是 好氧吸磷 。 ? 在 好氧 條件下，反硝化菌利用氧進(jìn)行呼吸， 氧成為電子受體 ，阻礙 NO3O成為電子受體而使 N難還原成 N2↑。 項 目 亞硝化菌 硝化菌 細(xì)胞形狀 橢球或棒狀 橢球或棒狀 細(xì)胞尺寸（ μm ） 1 革蘭氏染色 陰性 陰性 世代期（ h） 8~36 12~59 自養(yǎng)性 專性 兼性 需氧性 嚴(yán)格好氧 嚴(yán)格好氧 最大比增長速率 μm 氨化細(xì)菌 生物脫氮原理 在未經(jīng)處理的新鮮廢水中 有機(jī)氮 氨態(tài)氮 蛋白質(zhì)、尿素、胺類化合物、 硝基化合物以及氨基酸等 NH3及 NH4等 氨化菌 (水解、氧化 ) 生物脫氮原理 生物脫氮原理 ?以氨基酸為例： COO HRC HNH 2 322 NHCORCOO HO ???? 32 NHRCO OHOH ???32 NHRCO OHH ???氧化 脫氨基 水解 脫氨基 還原 脫氨基 ? 氨化細(xì)菌 ? 氨化細(xì)菌種類很多，主要有 好氧性 的熒光假單胞菌和靈桿菌、 兼性 的變形桿菌和 厭氧 的腐敗梭菌等。 ③ 厭氧微生物有可能對 好氧微生物不能降解 的一些有機(jī)物進(jìn)行 降解或部分降解 ； ④ 反應(yīng)過程較為 復(fù)雜 —— 厭氧消化是由多種不同性質(zhì)、不同功能的微生物協(xié)同工作的一個連續(xù)的微生物過程； 厭氧生物處理的主要特征 （ 2）厭氧生物處理過程的主要缺點(diǎn)： ① 對溫度、 pH等 環(huán)境因素較敏感 ； ② 處理 出水水質(zhì)較差 ，需進(jìn)一步利用好氧法進(jìn)行處理； ③ 氣味較大 ； ④ 對 氨氮的去除效果不好 ；等等 對于有機(jī)污泥和高濃度有機(jī)廢水（一般 BOD5≥ 2023mg/L）可采用厭氧生物處理法。 ? 主要的產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細(xì)菌多為：互營單胞菌屬、互營桿菌屬、梭菌屬、暗桿菌屬等； 多數(shù)是嚴(yán)格厭氧菌或兼性厭氧菌。 厭氧消化過程中的主要微生物 主要介紹其中的發(fā)酵細(xì)菌（產(chǎn)酸細(xì)菌）、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌、產(chǎn)甲烷菌等。 3） 產(chǎn)甲烷階段 ：甲烷菌利用乙酸、丙酸、甲醇等化合物為基質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化成甲烷，其中乙酸和H2/CO2是其主要基質(zhì)。 廢水的厭氧生物處理 —— 階段性理論 （ 1）