废水的好氧生物处理原理概述

,LOGO,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,四、细菌的生长,生物量及其表征,污泥沉降比(SV%),污泥沉降比又称30min沉降比，即混合液,在量筒内静置30min后形成沉淀污泥的容,积占原混合容积的百分数。,第五章,废水的好氧生物处理原理,生物量及其表征,污泥体积指数（SVI）,污泥体积指数是曝气池出口处混合液经,30min静止沉降后，每克干污泥所形成,的沉淀污泥所占的容积，单位是ml/g。,第五章,废水的好氧生物处理原理,生物量及其表征,SVI的值与活性污泥性质的关系：,SVI200时，沉淀性较差，污泥易膨胀。,第五章,废水的好氧生物处理原理,细菌的生长,微生物的测量方法,一、测定微生物的数量,1、全数测定法（直接计数法）,2、活菌计数法（间接计数法）,二、测定细胞物质的质量,三、DNA含量的测定法,四、ATP测定法,第五章,废水的好氧生物处理原理,细菌的生长,化学计量式用于估算生物量产率和需氧量：,1、由化学计量式估算生物产率,2、由化学计量式估算需氧量,3、不同条件下生物量合成产率系数,第五章,废水的好氧生物处理原理,由化学计量式估算生物产率,第五章,废水的好氧生物处理原理,由化学计量式估算生物产率,在工程实际中，COD与VSS分别,用来表示有机底物和新细胞物,质。为了利用COD来表示生物,产量，就必须确定葡萄糖的COD。,第五章,废水的好氧生物处理原理,由化学计量式估算生物产率,基于以上计算，按照COD表示的理论生物量,产率则为：,第五章,废水的好氧生物处理原理,细菌的生长,由化学计量式估算需氧量公式：,第五章,废水的好氧生物处理原理,由化学计量式估算需氧量,细胞生物量通常由VSS的测定结果表示，,生物量的氧当量可以近似为1.42gCOD/gVSS。,COD消耗量=细胞合成量（以COD计）+被氧化底物的量,考虑到被氧化底物的等耗氧量，,O,2,消耗量=COD消耗量-细胞合成量（以COD计）,第五章,废水的好氧生物处理原理,由化学,计,计量式,估,估算需,氧,氧量,第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,由化学,计,计量式,估,估算需,氧,氧量,因此消,耗,耗单位,质,质量COD的,耗,耗氧量,为,为：,第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,不同条,件,件下生,物,物量合,成,成产率,系,系数,生物合,成,成产率,与,与从电,子,子供体,到,到电子,受,受体间,电,电子传,递,递,产生的,能,能量有,关,关。,生长条件,电子供体,电子受体,合成产量,好氧,有机物,氧气,0.40gVSS/gCOD,好氧,氨氮,氧气,0.12gVSS/gNH,4,+,-N,缺氧,有机物,硝酸氮,0.30gVSS/gCOD,厌氧,有机物,有机物,0.06gVSS/gCOD,厌氧,乙酸,二氧化碳,0.05gVSS/gCOD,第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,微生物,生,生长动,力,力学,可溶性,底,底物的,利,利用速,率,率：,生物处,理,理中可,溶,溶性底,物,物的利,用,用速率,的,的模型,为,为：,r,su,可,溶,溶性底,物,物利用,速,速率，g/(m,3,d),r,max,可,溶,溶性底,物,物的最,大,大比利,用,用速率,，,，,g底物/（g,微,微生物,d）,X,微生,物,物浓度,，,，g/m,3,S,限制,微,微生物,生,生长的,可,可溶性,底,底物浓,度,度，g/m,3,k,s,饱,和,和常数,，,，当r=0.5 r,max,时的底,物,物浓度,，,，,也称为,半,半速度,常,常数，g/m,3,第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,微生物,生,生长动,力,力学,同样，,微,微生物,生,生长也,遵,遵循饱,和,和型方,程，即Monod方,程,程。,微,生,生物生,长,长速率,，,，g/(m,3,d),max,微,生,生物最,大,大比生,长,长速率,，,，,g新细,胞,胞/(g新细,胞,胞,d),第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,法国科,学,学家,诺贝尔,奖,奖得主,雅,雅克,莫诺,微生物,生,生长动,力,力学,两条重,要,要的曲,线,线：,第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,微生物,生,生长动,力,力学,微生物,生,生长速,率,率,max,与底物,的,的,最大利,用,用速率r,max,之间的,关,关系：,公式：,max,=Yr,max,Y,微,微生物,真,真实产,率,率，g/g,第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,微生物,生,生长动,力,力学,可溶性,底,底物的,生,生物增,长,长速率,：,：,r,g,微,生,生物净,产,产率，gVSS/(m,3,d),Y,微生,物,物合成,产,产率系,数,数，gVSS/(g,生,生物消,耗,耗COD),k,d,内,源,源呼吸,衰,衰减系,数,数，gVSS/(gVSS,d),第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,微生物,生,生长动,力,力学,将上式,两,两边同,时,时除以,污,污泥浓,度,度X，,则比增,长,长速率,为,为：,微,生,生物生,长,长速率,，,，gVSS/(gVSS,d),第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,微生物,生,生长动,力,力学,总挥发,性,性悬浮,固,固体和,活,活性生,物,物量反,应,应,器内的,挥,挥发性,悬,悬浮固,体,体量（VSS,）,）不,仅包括,了,了活性,物,物生物,量,量，而,且,且还包,括,括,了内源,呼,呼吸产,生,生的细,胞,胞残余,物,物、进,出,出,水中的,不,不可生,物,物降解,的,的VSS（,记,记作,nbVSS）,，,，活性,物,物生物,量,量所占,的,的比例,取决于,废,废水特,性,性和操,作,作运行,条,条件。,第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,微生物,生,生长动,力,力学,细胞残,余,余物的,生,生成速,率,率与内,源,源呼吸,衰,衰,减系数,有,有关：,r,xd,细,胞,胞残余,物,物生成,速,速率，gVSS/(m,3,d),f,d,生,物,物量中,细,细胞残,余,余物所,占,占的比,例,例，,通常为0.100.15gVSS/gVSS,。,。,第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,微生物,生,生长动,力,力学,针对曝,气,气池内,总,总挥发,性,性固体,的,的生成,速率：,r,x，vss,总VSS,产,产率，gVSS/(m,3,d),Q,废,废水,流,流量，m,3,/d。,X,0,i,进,水,水中的nbVSS浓,度,度，g/m,3,V,曝,曝气池,容,容积，m,3,第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,微生物,生,生长动,力,力学,由上式,可,可知，,在,在曝气,池,池混合,液,液挥发,性,性悬,浮固体MLVSS中,，,，活性,生,生物量,所,所占的,比,比,例就是,微,微生物,生,生长与,总,总MLVSS,之,之比，,即,即：,F,X,act,曝,气,气池MLVSS中活,性,性生物,量,量,的比例,，,，g/g,第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,微生物,生,生长动,力,力学,摄氧速,率,率,摄氧速,率,率与底,物,物利用,速,速率及,微,微生物,的,的增长,速,速率相,关,关。,r,0,摄,氧,氧速率,，,，gO,2,/(m,3,d),r,g,微,生,生物比,增,增长速,率,率，gVSS/(m,3,d),1.42,微,微生物,细,细胞折,算,算成COD的,数,数值，gbsCOD/(m,3,d),第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,微生物,生,生长动,力,力学,温度对,微,微生物,生,生长的,影,影响,k,T,水,温,温为T,时的,反,反应速,率,率常数,k,20,水,温,温为20时,的,的反应,速,速率常,数,数,温度,活,活性系,数,数，生,物,物处理,系,系统,中一般,为,为1.021.25,T,水温,，,，,第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,有机物,的,的好氧,生,生物氧,化,化,有机物,（,（COHNS,）,）的生,物,物转化,：,：,细菌内,源,源性呼,吸,吸的化,学,学计量,式,式为：,第五章废水的,好,好氧生,物,物处理,原,原理,有机物,的,的好氧,生,生物氧,化,化,微生物,生,生长的,基,基本营,养,养元素,需,需求配,比,比：,BOD,5,:N:P=100:5:1,第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物硝化,与,与反硝化,生物硝化,生物硝化,指,指的是氨,氮,氮（,）,）被,氧,氧,化成亚硝,酸,酸盐（,）,）,、,、亚硝酸,盐,盐,最终被氧,化,化成硝酸,盐,盐（,）,）的,两,两,步生物处,理,理工艺过,程,程。,第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物硝化,生物硝化,的,的微生物,类,类群：,亚硝化菌,和,和硝化菌,两,两大类。,第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物硝化,生物硝化,的,的过程化,学,学计量式,：,：,氨化过程,第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物硝化,硝,硝化反应,第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物硝化,生长动力,学,学,溶解氧充,足,足情况下,：,：,n,硝化细,菌,菌比生长,速,速率，g,新,新细胞/(g新,细,细胞d),nm,硝化细,菌,菌最大比,增,增长速率,，,，g新细,胞,胞/(g,新,新细胞d),N氨浓,度,度，g/m,3,K,n,半饱和,常,常数，g/m,3,k,dn,硝化细,菌,菌内源呼,吸,吸系数,gVSS/(gVSSd),第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物硝化,生长动力,学,学,考虑到溶,解,解氧浓度,影,影响的情,况,况：,DO溶,解,解氧浓度,，,，g/m,3,K,O,溶解氧,半,半饱和常,数,数，g/m,3,第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物硝化,微生物的,停,停留时间,为了使硝,化,化菌群能,够,够在连续,流,流系统中,存,存,活，微生,物,物在反应,器,器中的停,留,留时间SRT,N,必须大于,自,自养型硝,化,化菌最小,的,的世代时,间,间,SRT,N,min,。,一般地，SRTN2 SRT,N,min,第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物反硝,化,化,生物反硝,化,化,生物反硝,化,化是指通,过,过生物作,用,用将硝酸,氮,氮,还原成NO,2,、N,2,O并最终,成,成为氮气,的,的废,水生物处,理,理工艺过,程,程。,第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物反硝,化,化,生物反硝,化,化的两种,途,途径：,第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物反硝,化,化,同化反硝,化,化：,硝酸氮还,原,原为氨并,为,为细胞合,成,成所利用,，,，,此途径不,存,存在,，,，也与DO无关,。,。,异化反硝,化,化：,硝酸氮分,解,解，最终,产,产物是气,态,态氮。,第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物反硝,化,化,生物反硝,化,化的微生,物,物类群：,假单胞菌,属,属是最常,见,见和分布,最,最广的异,养,养,反硝化菌,。,。,第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物反硝,化,化,硝酸氮还,原,原反应的,步,步骤：,第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物反硝,化,化,生长动力,学,学,不考虑溶,解,解氧的情,况,况下：,活性污泥,中,中的反硝,化,化菌比例,，,，,gVSS/(gVSSd),第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物反硝,化,化,生长动力,学,学,考虑溶解,氧,氧的情况,：,：,DO对,硝,硝化还原,的,的抑制系,数,数，mg/L,硝酸盐,为,为限制性,因,因子时的,半,半饱和系,数，mg/L,第五章废水的好,氧,氧生物处,理,理原理,生物除磷,生物除磷,生物除磷,是,是指利用,微,微生物将,废,