文档介绍：水污染控制工程
第3章废水生物处理的基本概念
和生化反应动力学基础
内蒙古科技大学环境工程教研室
目录
第一节废水的好氧生物处理和厌氧生物处理
第二节微生物的生长规律和生长环境
第三节反应速度和反应级数
第四节米歇里斯-门坦(Michaelis-Menten) 方程式
第五节莫诺特(Monod)方程式
第六节废水生物处理工程的基本数学摸式
第一节废水的好氧生物处理和厌氧生物处理
一、微生物的呼吸类型
二、废水的好氧生物处理
三、废水的厌氧生物处理
一、微生物的呼吸类型
微生物的呼吸指微生物利用营养物质获取能量的生理功能。
微生物的呼吸按呼吸过程与氧的关系分为好氧呼吸和厌氧呼吸。
(1)异养微生物的好氧呼吸:以有机物为底物,最终产物为二氧化碳、氨和水等无机物,同时释放能量。
C6H12O6+6O2→ 6CO2+6H2O+
C11H29O7N+14O2+H+ → 11CO2+13H20+NH4++能量
(2)自养微生物好氧呼吸:以无机物为底物,其最终产物也是无机物,同时释放能量。
H2S+2O2 →H2SO4+能量
NH4++2O2 →NO3-+2H++H2O+能量
(1)发酵:指供氢体和受氢体都是有机物的生物氧化作用,最终受氢体无需外加,就是供氢体的分解产物。(大分子→小分子)
C6H12O6 →2CH3COCOOH+4[H]
2CH3COCOOH →2CO2+2CH3CHO
4[H]+2CH3CHO →2CH3CH2OH
总反应式:
C6H12O6 →2CH3CH2OH+2CO2+
(2)无氧呼吸:指以无机氧化物,如NO3-、 NO2-、SO42-等代替分子氧,作为最终受氢体的生物氧化作用。
如反硝化作用:C6H12O6+6H2O → 6CO2+24[H]
24[H]+4NO3- →2N2↑+12H20
总反应式:
C6H12O6+4NO3- → 6CO2+6H2O+ 2N2↑+
同一种底物:通过呼吸释放的能量:好氧呼吸>无氧呼吸>发酵(p60,表11-1)
二、废水的好氧处理
好氧生物处理指有分子氧存在的条件下,好氧微生物降解有机物为无机物,使其稳定、无害化的处理方法。
处理对象:以胶体或溶解态存在的有机物。
适用范围:中、低浓度有机废水,或BOD5小于500mg/l的有机废水。
特点:反应速度较快,所需反应时间较短,故处理构筑物容积小,处理过程散发臭气较少
图11-1 好氧生物处理过程中有机物转化示意图
好氧生物处理是利用微生物的新陈代谢功能,把1/3有机物分解为无机物,把2/3有机物合成为微生物自身,当活性污泥进入二沉池时,作为剩余污泥排放,达到了有机物的稳定化和无害化。
有机物+氧
M
分解代谢
合成代谢
原生质
H2O、CO2、
NH3
+ 能量
内源呼吸
净增细胞物质
M、O2
H2O、CO2、NH3、SO42-、PO43- +能量
(有氧呼吸)
1/3
2/3
放热
合成代谢方程式:
CXHYOZ+NH3+O2 →C5H7NO2+CO2+H2O-能量
三、废水的厌氧生物处理
在断绝与空气接触的条件下,依赖兼性厌氧菌和专性厌氧菌的生物化学作用,对有机物进行生物降解的过程,称为厌氧生物处理法或厌氧消化法。
厌氧生物处理法的处理对象是:高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。
适用范围:有机污泥和高浓度有机废水(一般BOD5≥2000mg/l)
特点:不需加氧,故运行费用低,剩余污泥少,可回收能量。缺点反应速度慢,反应时间长,处理构筑物容积大。