高水温对SBR法处理抗生素废水的影响
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h1但笔者认为通过生化反应中已取得的常规动力学参数及酶促反应中活化解变化范同运用arrhenius的反应速度与活化能问的表达式进行推算是可以求取在较高温度范围内的生化反应速度常数值尽而可予测出提高水温的高温驯化过程中温度与反应速率的定量关系值
・ 78 ・
贵 州 化 工 I.-J*>. C*+H-:<A K,@./=)L
贵 州 化 工 LMNO1PM =1’AN>QR STJMUI?V
%##D 年 "# 月 第 ," 卷第 0 期
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因为 E ( ) , B ,*##!FG ( ) ##./ 0 # 故 #1 ( /! B .#/@H A I;J 1 ( :;< 2 , ( C 0 ,!,# 故 2 , ( " 0 ,C# K ",C 经上述推算， 得 脱 氢 酶 促 反 应 的 011235678 数 学 表达式为：
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， 其值是
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主要构筑物及其工艺参数
型号、 规格 < A 钢砼 $ & + & + / % 钢砼 "0 & "0 & + / 0 钢砼 "D / 0 & "0 & 0 / 2 钢砼 %% / + & %0 / + & 0 钢砼 %0 / + & , / D & 0 钢砼 "# & % / % & , 钢砼 2 & 0 & + / % 数量 " " " % " " " F56 ! F56 ! " 参数 带格栅 F56 ! %+ F56 ! +2
参与活性污泥处理的微生物， 多属嗜 温菌， 其温 度介 于 %& F 7$ G 之 间。 为 安 全 计， 一般将活性污泥
［%］ 处理的最低与最高温度控制在 %$ F 2$ G 。
2 3%
过程动力学方程的建立 在有机物生物降解过程参与反应的 酶电子 系统
#,,= 年 ", 月 第 !" 卷第 * 期
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梁晓媚： 高水温对 !C5 法处理抗生素废水的影响
・ /! ・
中最重要的是 脱 氢 酶， 其在准稳态反应中的速率方 程为
［!］
反应速率 "99. 年 011235678 通过 大 量 实 验 得 出， 常数和温度、 活 化 能 定 量 关 系 的 指 数 方 程 式。 此 式 表示反应速率 常 数 随 温 度 增 加 以 指 数 形 式 递 增， 也 表示温度一定 时， 反 应 活 化 能 越 大， 反 应 越 慢， 反之 亦然 （假设 #1 不随温度变化） 。 脱氢酶反应速度 011235678 表达式为 （ ) #1 ’ 56 ） $’ ( 2 , 34+ —任意温度下的反应速度常数 $’ 2 , —前因子或频率因子 表示活化分子平均能量与普 #1 —反应活化能， 通反应物分子平均能量之差 其值为 9 0 !"/ $6 ’ $・789 5 —常数， 将 〔"〕 式两边取对数处理数可得 :;< $ ’ ( :;< 2 , ) , 0 ,*##! #1 ’ 6 设 :;< $ ’ ( :； "’ 6 ( . :;< 2 , ( 1 ； ) , 0 ,*##! #1 ( ; 即 （#） 化为： : ( 1 ) ;.
化池厌氧处理后的废水进入 345 反应池进行好氧处 理。经 345 处理后的 废 水 再 进 入 接 触 氧 化 池， 最后 进入气浮池经过投加 GH=， GH8 处理后直接排放。
表+
序号 " % , + 0 D $ 名称 集水池 调节池 水解酸化池 345 池 接触氧化池 气浮池 污泥浓缩池
! # / 01
作用非常重要。温度适宜， 能够促进、 强 化微生 物的 生理活动， 温度不适宜， 能够减弱甚至 破坏 微生物 的 生理活动。表 % 列 举 的 是 大 肠 杆 菌 （活性污泥处理 参与微生物） 在 不 同 温 度 条 件 下 的 世 代 时 间。 从 所 列数 据 可 见， 对 大 肠 杆 菌 的 最 适 宜 温 度 段 是 21 F 在这个 温 度 段 内， 大 肠 杆 菌 的 世 代 时 间 最 短， 7& G ，
［#］ 已知 ：
：
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其中： ! —反应底物 # —脱氢酶 % —反应产物 $" ， $# ， $ ! —反应速度常数 #! —酶与底物的介稳复合体 由于 #! 易分 介， 因 此 可 认 为 $! # $" ， 虽 然 $# 但 $# % $! # $" ， 故 & #! & & ! ， 因此 酶促 反 应 过 $ $" ， 程中可建立如下反应动力学方程式： 底物反应动力学方程： ’ & ! ’ ’ ( ( $ # & #! ) $ " &)& #! 复合体反应动力学方程： （ $" % $! ） *& #! ’ *( ( $ " & ! & # ) & #! 产物生成动力学方程： ’ &+ ’ ’ ( ( $ ! & #! 当所有的酶均结合为复合体 #! 时， 则生 成 产 物 此时动力学方程式应为： % 的速率为最大， （ ’ & #! ’ ’ ( ） ,-. ( $［ ! #/ ］ # / —全部酶的浓度 $ ! —脱氢酶反应速度常数 ! 0# 温度与生化反应速率的相关作用 酶促反应如 同 非 生 命 化 学 反 应 一 样， 在一定条 件下其反应速率与温度直接相关， 如以 中 温 菌株 （ "* 为主体的活性污泥在限定 的 温 度范 围 内， 曝 + !, - ） 气池 水 温 每 提 高 ", - 则 生 化 反 应 速 率 可 提 高 # + . 倍。因此， 在底 物 浓 度、 微 生 物 浓 度 一 定 的 情 况 下， 提高反应温度是强化装置处理效率 的有 效 途 径。 但 是在多相生物 自 催 化 反 应 系 统 中 不 同 于 一 般 （非 生 命） 均相化学反应过程， 它须考虑到过 程 的 相转 移 速 率、 化学反应与质量传递两项因素， 更 重要 的 是 曝气 池中微生物对温度的耐受程度。因此 超 越微 生 物 限 定温度范围， 而直接通过提高曝气池水温的办法来 测定生化反应 速 度 常 数， 并利用前面建立起来的动
［/］ 力学方程进行计算， 是行不通的 。
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表#
（ > -） ", #, !, （ @） ? #9! #.! !,!
目前 虽 然 有 关 序 列 间 歇 式 活 性 污 泥 法 （简 称 法处 理 抗 生 素 废 水 的 文 献 资 料 和 实 验 研 究 纷 !"#） 繁丛多，但 !"# 法在高温气候和炎热地 区 进行 的 高 水温条件 下 抗 生 素 废 水 处 理 的 研 究 还 不 多； 此 外， 目前对抗生素废水处理的研究大多是 建 立 在实 验 室 模拟处理的基础上，并 未 真 正 应 用 于 生 产。 本 课 题 是实地进行的抗生素废水水处理厂基础上进行的。 抗生素废水污染物浓度高， 水质 复杂， 水质水量 变化大，含 有 多 种 抑 制 废 水 生 物 处 理 的 物 质 （如 硫 酸盐） 。在 !"# 污 水 处 理 工 艺 中，水 温 会 影 响 活 性 污泥微生物的 酶 促 反 应、 微生物细胞的增殖和内源 代谢过程、 氧的 总 转 移 系 数、 水 的 饱 和 溶 解 氧 浓 度、 污泥膨 胀 与 水 的 粘 滞 性， 使以活性污泥为主体的
8&&’ 年 %& 月 第 2% 卷第 $ 期
高水温对 !"# 法处理抗生素废水的影响
梁晓媚
（广州大学土木工程学院， 广东广州， $%&&&’） 摘 要 污水处理工艺中， 水温 会 影 响 活 性 污 泥 微 生 物 的 酶 促 反 应。 本 在序列间歇式活性污泥法 （简称 !"#）
文从生化反应动力学理论出发， 讨论温度与生化反应 速 率 的 相 关 作 用， 运 用 ())*+,-./ 的 反 应 速 度 与 活 化 能 间 的 表 达式， 得出温度与反应速率的定量关系值。以此为理论基础， 研究高水温 条 件 下， !"# 法 在 实 际 工 程 中 处 理 抗 生 素 废水的工艺稳定性和处理效率。 关键词 高水温 !"# 抗生素废水 生化反应速率 " 文章编号 （8&&’） %&&4 5 67%% &$ 5 &&78 5 &7 中图分类号 文献标识码
计算结果
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运用一元线性回归法回归可得：
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［8］ 界于 %1 F %6H-, 之间 。
8
!"# 法处理抗生素废水的生化特征
（ !+9.+,:-,; "<=:* !"# 是序列间歇式活性污泥法
表%
大肠杆菌在不同温度条件下的世代时间
温度 （ G ） 世代时间 （ H-,） 温度 （ G ） 世代时间 （ H-,） 8& 8$ 2& 21 ’& 7& 86 %1 7& 7$ $& %6 28 不裂殖
的 简 称， 是一种按间 #+<:=>) (:=-?<=+@ !A.@;+ B)>:+// ） 歇曝气方式来 运 行 的 活 性 污 泥 污 水 处 理 技 术， 又称 序批式活性污泥法。 与传统污 水 处 理 工 艺 不 同， !"# 技 术 采 用 时 间 分割的操作方 式 替 代 空 间 分 割 的 操 作 方 式， 非稳定 生化反应替代 稳 态 生 化 反 应， 静置理想沉淀替代传 统的动态沉淀。它的主要特征是在运行 上 的有 序 和 万方数据 间歇操作， 该池集 均 !"# 技术的核心是 !"# 反应池，
01&2 3 %%
%
前
言
化、 初沉、 生物降解、 二沉等功能于一 池， 无污 泥回流 系统。 微生物通 !"# 反应池 是 一 个 复 杂 的 生 物 群 落， 过对废 水 中 有 机 物 的 矿 化 作 用， 最 终 生 成 CD8 和 使废水得以 净 化。 同 时， 废水中的有机物又作 E8 D， 为微生物生命 活 动 的 底 质， 使其不断增殖而繁衍后 代， 可见， 活性污泥法处理工业废水是一 个伴有 生命 活动的复杂生化反应过程， 其主要特征如下： （%） 微生物降解有机物属自催 化反 应体系， 其催 化剂为生物活性酶。 反应为不可逆型， 且反应产 物与反 应物 之浓 （8 ） 度较低， 因此相对于平衡浓度而言， 系 统具有 较大的 传质潜力。
［%］ 因 此， !"# 污水处理系统不稳定并降低处 理 效 率。
2
酶促反应过程动力学分析
在影响微生 物 生 理 活 动 的 各 项 因 素 中， 温度的
研究高水温条件下 !"# 污水处理工艺特性对于提高 该工艺在高水温下的工艺稳定性和处理 效 率 具有 重 要意义。 本文试图以 生 化 反 应 动 力 学 理 论 为 出 发 点， 探 索温度与生化 反 应 速 率 的 相 关 作 用， 寻求改善废水 生化处理条件， 并以这一工程实例说明温度与生化 反应速率的相关作用。
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高水温对 !"# 法处理抗生素废水的影响
梁晓媚
（广州大学土木工程学院， 广东广州， $%&&&’） 摘 要 污水处理工艺中， 水温 会 影 响 活 性 污 泥 微 生 物 的 酶 促 反 应。 本 在序列间歇式活性污泥法 （简称 !"#）
文从生化反应动力学理论出发， 讨论温度与生化反应 速 率 的 相 关 作 用， 运 用 ())*+,-./ 的 反 应 速 度 与 活 化 能 间 的 表 达式， 得出温度与反应速率的定量关系值。以此为理论基础， 研究高水温 条 件 下， !"# 法 在 实 际 工 程 中 处 理 抗 生 素 废水的工艺稳定性和处理效率。 关键词 高水温 !"# 抗生素废水 生化反应速率 " 文章编号 （8&&’） %&&4 5 67%% &$ 5 &&78 5 &7 中图分类号 文献标识码
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酶促反应过程动力学分析
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研究高水温条件下 !"# 污水处理工艺特性对于提高 该工艺在高水温下的工艺稳定性和处理 效 率 具有 重 要意义。 本文试图以 生 化 反 应 动 力 学 理 论 为 出 发 点， 探 索温度与生化 反 应 速 率 的 相 关 作 用， 寻求改善废水 生化处理条件， 并以这一工程实例说明温度与生化 反应速率的相关作用。