【教学课件】第三章 废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

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第三章废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

第三章废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

微生物的新陈代谢
新陈代谢:微生物不断从外界环境中摄取营养物质, 通过生物酶催化的复杂生化反应,在体内不断进行物 质转化和交换的过程。
分解代谢:分解复杂营养物质,降解高能化合物,获 得能量; 合成代谢:通过一系列的生化反应,将营养物质转化 为复杂的细胞成分,机体制造自身。
底物降解: 污水中可被微生物通过酶的催化作用而进行生物化学变化的物质 称为底物或基质。 可生物降解有机物量:有机物的降解转化 可生物降解底物量:包括有机的和无机的可生物利用物质
厌氧呼吸的受氢体不是分子氧。在厌氧呼吸过程中,底物氧 化不彻底,最终产物不是二氧化碳和水,而是一些较原来底 物简单的化合物。这种化合物还含有相当的能量,故释放能 量较少。
如有机污泥的厌氧消化过程中产生的甲烷,是含有相当能量 的可燃气体。
厌氧呼吸按反应过程中的最终受氢体的不同,可分为发酵和 无氧呼吸。
好氧呼吸、无氧呼吸、发酵三种呼吸方式,获得的 能量水平不同, 如下表所示。
呼吸方式
好氧呼吸
能量利用率42%
无氧呼吸
发酵
能量利用率26%
1.发酵 指供氢体和受氢体都是有机化合物的生物氧化作用,最
终受氢体无需外加,就是供氢体的分解产物(有机物)。 这种生物氧化作用不彻底,最终形成的还原性产物,是
比原来底物简单的有机物,在反应过程中,释放的自由能较 少,故厌氧微生物在进行生命活动过程中,为了满足能量的 需要,消耗的底物要比好氧微生物的多。
C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 2817.3kJ
C11H 29O7
14O2
H
11CO2
13H2O
NH
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能量
异氧微生物又可分为化能异氧微生物和光能异氧微生物:

废水生物处理理论基础.ppt

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的有机物和无机物(如有机酸、CO2、H2O等),再 被甲烷菌进一步转化为甲烷和CO2等,并释放能 量的过程。
❖ 按照代谢过程中受氢体的不同,又分为发酵和无氧呼吸。
➢ 发酵:指供氢体都是有机化合物的生物氧化作用,最终 受氢体是供氢体的分解中间产物(有机物)。发酵是一 种厌氧状态。
➢ 无氧呼吸:指以无机含氧化合物,如NO3-、NO2- 、SO42- 、 S2O32- 、CO2等代替分子氧作为最终受氢体的生物氧化作 用。无氧呼吸是一种缺氧状态。
第3篇 污水的生物处理法
第1章 第2章
第3章
第4章 第5章
污水生物处理理论基础 污水好氧生物处理(一) ——活性污泥法 污水好氧生物处理(二) ——生物膜法 污水厌氧生物处理 污水的自然生物处理
2020/5/2
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第1章 废水生化处理理论基础
1.1 废水生化处理微生物基础 1.2 反应速度和酶促反应速度 L 1.3 微生物的生长动力学 L 1.4 废水的可生化性 L 1.5 废水生化处理方法概述 L
好氧分解代谢:是好氧微生物和兼性微生物 参与,在有溶解氧的条件下,将有机物分解 为CO2和H2O,并释放出能量的代谢过程。在有 机物氧化过程中脱出的氢[H]是以氧作为受氢 体。通常称为有氧(好氧)呼吸。
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厌氧分解代谢:是厌氧微生物和兼性微生物参与,
在无溶解氧的条件下,将复杂有机物分解成简单
物、后生动物。
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主要内容:
微生物的新陈代谢 微生物的生长规律 微生物的生长环境
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二、微生物的新陈代谢
概念:微生物在生命活动过程中,不断从外界环境中
摄取营养物质,并通过复杂的酶催化反应,将其加以 利用,提供能量并合成新的生物体,同时又不断向外 界环境排泄废物。这种为了维持生命活动过程与繁殖 下代而进行的各种化学变化称为新陈代谢。

废水生物处理基本概念和生化反应动力学基础

废水生物处理基本概念和生化反应动力学基础
停滞期(调整期) 对数期(生长旺盛期) 静止期(平衡期) 衰老期(衰亡期)
混合微生物群体的生长:
第三节 反应速度和反应级数
一、反 应 速 度
在生化反应中,反应速度是指单位时间里底物的减少量、最 终产物的增加量或细胞的增加量。
图中的生化反应可以用下式表示:
S y X z P 及 dX y dS
dt
dt

dS 1 dX
dt y dt
式中:反应系数 底物)。
y
dX dS
又称产率系数,mg(生物量)/mg(降解的
二、反 应 级 数
v d[S] k[S]n dt
(11-2)
n
=
0
零级反应,v
=
d[S] =k→[S]
dt
=
[S0]-kt
n
=
1
一级反应,v
=d[S] dt
=k[S]→lg[S]=
zl!2FY5N84x7)iVJtzp3bUABsWlKp)Pj LxNz#hLN!Y7TE6J1FgXlAjJIeseUPFKWQv)#U8ppJ&8&YE%0h(+40i0hY6og#s67M7KYEyDj w2q*QhEiuyXU9fwyAAoGwKTQpJ p3ueEMV!PETq)rM#4Gwgfa+NXk&uHiS&d3z x!$SUTHIy35FH Dp8vR#cdTOC 4FnYBWic w#lX#iq#ZTdqNDJPEOh2hr mPQUKk*i*4R8f(He)lU!K2eK54(hpYm+2xKnrgh)P6r mRPj H1M19LmCPmOf&H u6tSeD xeLFZ 093LTg6!ymGM34jEj r m-H) NK+K1%rt%bD W54r F&V4m4l70#dhLofzomK-!ladsPsEvS71O15O$sQbv WkO0CEGp0z&mksUSqp-O&Hbbdc#3#%0KLW!B(gAne-

废水生物处理技术概述 教学PPT课件

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水体污染
水体污染概念: 因某种物质的介入,而导致水体
化学、物理、生物或者放射性等方面 特性的改变,从而影响水体的有效利 用,危害人体健康,或者破坏生态环 境、造成水质恶化的现象。
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水体污染分类
化学性污染
水 体 污 染 分 类
物理性污染
生物性污染
无机物质污染 无机有毒物质污染 有机有毒物质污染 需氧物质污染 油类污染 悬浮物质污染 热污染
● 中和法 ● 氧化还原法 ● 离子交换法
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污水处理方法
● 生物法
● 利用微生物的生命活动过程,对废水中的污染物质进行转移和转化作用,从而 使废水得到净化的处理方法。
● 由于整个过程是在微生物所产生的酶的参与下发生的生物化学反应,因此将废 水生物处理称为废水生化处理。
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废水生物处理的类型
划分依据 微生物种类
微生物生长方式 反应器类型
类型
好氧微生物 厌氧微生物 藻类 悬浮生长 附着生长 完全混合式 间隙式 流化床
方法举例 活性污泥法 厌氧污泥法 氧化塘 活性污泥法 生物膜法 混合式曝气池 SBR 好氧流化床
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废水的分级处理
处理 级别
一级 处理
污染物质
悬浮或胶态固体、悬浮油 类、酸、碱
处理方法
沉淀、上浮、过滤、 混凝、中和
● COD是度量废水中有机污染物含量的一个常用水质指标。
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化学需氧量
● 用强氧化剂(重铬酸钾或高锰酸钾)在酸性条件下能将废水中有机物彻底氧 化,其中碳水化合物被氧化为H2O和CO2,此时所测定的氧(重铬酸钾或高 锰酸钾中的化合态氧)的消耗量即为化学需氧量。
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化学需氧量
● 由重铬酸钾法测定得出的化学需氧量,简称为CODCr;CODCr测定中使用 硫酸银作为催化剂。

污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础

污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础





求得:
1 Xa Y S S V 1 b Q
0


V Q

为水力停留时间
在恒化器处于静态的时候, x
x 为固体停留时间(SRT),也称为平均细胞停留时间
(MCRT)或者污泥龄
系统中的活性生物量 x 1 活性生物量的产率
即泥龄是净比生长速率的倒数
第 1章
污水生物处理的基本概念 和生化反应动力学基础
1.1 基本速率表达式 Basic Rate Expressions
细菌生长动力学,最常用的是莫诺特方程
1 dX a S μ syn μ X dt K S a syn
syn 为合成的比生长速率,T-1
x min
S 随着 x 增加而单调下降
S min , S min 是维持稳态 接近极小值 S
b Y q b

菌体需要的最小基质浓度
S min K
如果 S S min ,细胞的净生长速率就是负数,菌体不会累积 而将逐渐消失,只有 S S min ,才能维持稳态菌体。 4)当
无穷大,可以将 S 从 S 0 降低到 S min
不能去除基质,没有活性菌体累积
刚刚产生污泥流失时的 x 值称为 x min
0 K S x min 0 S Y q b bK
min 增大,逐渐达到其极限值: 随着 S 0 增大, x

min x
lim

1 Y q b

2)对于所有的 x 3)对于很大的 x
X a为活性菌体的浓度,MxL-3
S 为限制生长速率的基质浓度,MsL-3

废水生物处理-第三章微生物生物化学.ppt

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2021/2/10
第三章 微生物生物化学
2)化能营养:大多数细菌依靠各种氧化还原反应获得ATP。反应中一 种底物被还原,一种底物被氧化,可表示成下列偶联反应式。
下标red代表还原剂,为电子供体,ox代表氧化剂,为电子受体。Aox可 以是菌体内的氧、硝酸盐、硫酸盐、CO2或有机物;Bred可以是无机物或有 机物。这一氧化还原反应是一个放能反应,它所释放的能量通过某种中间 体的作用传给了ADP+Pi的反应,ADP转化为ATP的反应是一个吸能反应。
引起蛋白质变性的因素很多,热(60~70℃)、酸、碱、有机溶剂(如 乙醇、丙醇)、光(X射线、紫外线)、尿素、高压等均可引起蛋白质的变 性。
因此,当清洗带有血渍的衣服时,不宜用热水清洗。
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第三章 微生物生物化学
2)核酸和核苷酸(约占20%):是构成微生物细胞核中染色体及细胞 质内核糖体和质粒的主要成分,在微生物遗传变异和蛋白质生物合成中具 有特殊重要功能。
有些光能营养菌能利用有机物在光照条件下生长,这时还原反应的电子 供体是有机物,这类细菌称为光能有机营养菌,它们要求的碳源是有机化 合物而不是CO2,因而又叫光能异养菌。
光合细菌(photosynthetic bacteria 简称 PSB)能利用各种有机碳化物和 氧化物,因而这几年利用光合细菌净化有机废水取得较好效果,例如可以 使洗毛废水BOD的去除率达98%。
首先,蛋白质与氨基酸类似,也是一种两性电解质。组成蛋白质的天然 氨基酸主要有20种,所以蛋白质中所含氨基酸种类和数目众多,且有支链, 分子中离解基很多,是多价电解质。因此蛋白质在不同pH溶液中可为正离 子、负离子或两性离子。
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废水生物处理原理PPT课件

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第三节 病 毒
• 病毒 没有细胞结构的唯一的微生物,大多数为
核酸与蛋白质组成的大分子,只含有DNA
或RNA一种类型的核酸。
细菌的生 理
第四节 细菌的成分
• 细菌生长所必需的营养物必须包含该细胞 的细胞物质中所含的元素,以及酶的活力 及运输系统所必须的元素。 • 细菌所含的主要生物元素: C、O、N、P、 S、K、Na、Mg、Ca、Cl、Fe等 根据主要元素占细菌干重的比例,判断 水质中含有的主要元素含量是否满足细菌 生长需要量。 • 细菌所含的次要生物元素: Zn、Mn、Cu、 Co等
旺盛的生命力
生命力较差
氧化分解有机物能力 氧化分解有机物能力 强 弱 为了使废水处理达到较好的效果,要求菌胶团 结构紧密,吸附、沉降性能良好。
细菌种类
假单胞 菌属 动胶 菌属 产碱 杆菌属 黄杆 菌属 芽孢 杆菌属
埃希氏 菌属
微球 菌属
葡萄球 菌属
兼性厌氧化能异养型 细菌。可分解蛋白质。
需氧性细菌。细菌中 较大的菌属,在土壤 和水体中极常见。 有的能够利用硝酸盐 通过厌氧呼吸进行反 硝化。
不少抗生素是由放线菌产生
放线菌中的诺卡氏菌属有分解无机氰化物和烃类 化合物的能力,在处理含烃类和无机氰化物的废 水中起重要作用。 蓝细菌
有时列入藻类,也称为蓝藻。细胞结构为原 核。
水处理中的 微生物
第二节 真核细胞微生物
• 真核细胞生物 细胞核化程度较高,有核膜和核仁。 原生动物:单细胞动物 常被用作系统的指示生物(主要用于城 市污水)。 其作用主要在于吞噬细菌——控制细菌 的增殖速度,保持微生物群体的生态平 衡。 还可直接吞食废水中的固体有机物,吸
真核细胞微生物
病毒(噬菌体)

污水生物处理的基本概念生化反应动力学基础课件

污水生物处理的基本概念生化反应动力学基础课件
其毒害作用主要表现于细胞的正常结构遭到 破坏以及菌体内的酶变质,并失去活性。如重金 属离子(砷、铅、镉、铬、铁、铜、锌等)能与 细胞内的蛋白质结合,使它变质,致使酶失去活 性。
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11.2 微生物的生长规律和生长环境
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11.3 反应速度和反应级数 一、反应速度
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• 反硝化反应的适宜pH值为6.5~7.5。pH值高于8 或低于6时,反硝化速率将迅速下降。
• 反硝化反应的温度范围较宽,在5℃~40℃范围 内都可以进行。但温度低于15℃时,反硝化速 率明显下降。
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4.同化作用
• 污水中的一部分氮(氨氮或有机氮)被同化成 微生物细胞的组成成分,并以剩余污泥的形式 得以从污水中去除的过程,称为同化作用。
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硝化细菌生长影响因子:
➢硝化菌的生长世代周期较长,为了保证硝化作用 的进行,泥龄应取大于硝化菌最小世代时间(3~ 10d)两倍以上。
➢硝化反应对溶解氧有较高的要求,处理系统中的 溶解氧量最好保持在2mg/L以上。
➢在硝化反应过程中,有H+释放出来,使pH值下降。 硝化菌受pH值的影响很敏感,为了保持适宜的pH 值7~8,应在废水中保持足够的碱度,以调节pH 值的变化。1g氨态氮(以N计)完全硝化,需碱度(以 CaCO3计)7.1g。
(一)、微生物的营养
水处理中微生物对C、N、P三大营养元素的要求:
对好氧生物处理 BOD5:N:P=100:5:1,
P277
对厌氧生物处理 C / N = (10-20):1
碳源--异养菌利用有机碳源。
氮源--无机氮(NH3及NH4+)和有机氮(尿素,氨基酸,蛋白质 等)。

废水生物处理》第三章微生物生物化学演示课件

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09.10.2020
第三章 微生物生物化学
细菌和其他微生物细胞物质组成:大分子占95%以上,低分子有机物及 盐分约占3%。其代表组成如下表3-1。
表3-1 微生物大分子组成
大分子 蛋白质
多糖 类脂 RNA DNA 总计
含量所占百分数 52.4% 16.6% 9.4% 15.7% 3.2% 97.3%
第三章 微生物生物化学
§3.1 细菌的成分 §3.2 细菌的营养与生长环境 §3.3 细菌的生物催化剂—酶 §3.4 分批培养物的生长规律 §3.5 细菌的呼吸与生物氧化 §3.6 微生物的需氧代谢 §3.7 微生物的厌氧代谢 §3.8 微生物的生物合成
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第三章 微生物生物化学
表3-3 光能营养细菌类型
电子供体 电子受体
ห้องสมุดไป่ตู้
代表细菌
H2O
CO2
H2S,S,H2
CO2
蓝细菌(含叶绿素) 着色细菌 绿细菌
各种有机物 有机物
红螺菌科 (Rhodospirillum)
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第三章 微生物生物化学
光能营养菌(photoautotrophic bacteria),在利用CO2进行生长时,它们 需要电子供体,以便将CO2还原为细胞物质。光能自养菌通常用的电子供体 是各种无机化合物,有些是分子氢或还原性硫化物。
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第三章 微生物生物化学
§3.2 细菌的营养与生长环境
➢ 1 细菌营养类型
营养物质的作用不仅仅在于为细菌提供生物元素,而且还为细菌生命活 动提供能源。可分为光能和化能两种营养类型。
1)光能营养:利用光和作用机构,将光能转化为ATP的高能磷酸键, 分为光能自养型、光能异养型。

废水生物处理基本原理114页PPT

废水生物处理基本原理114页PPT
。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事,无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实,会谈使人敏捷,写作使人精确。——培根
废水生物处理基本原理
21、没有人陪你走一辈子,所以你要 适应孤 独,没 有人会 帮你一 辈子, 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候,留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运,首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首,因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿. 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ,它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ,以便 让别一 只脚能 够再往 上登。

废水生物处理的基本原理及类型ppt课件

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u 有机负荷率,表示曝气池内单位重量的活性污泥在单位时间内能
降解的有机物的质量。单位(kgBOD/m3·d)。
Ns
F M
QS VX
Q—每天进水量,m3/d; S—BOD浓度,kg/m3; V—曝气池有效容积,m3; X—曝气池中活性污泥浓度,kg/m3
u 较高的有机负荷率将加快有机物降解速率与活性污泥的增长速率,
废水生物处理的类型
主要内容
废水生物处理的基本原理及类型
废水生物处理的基本原理
废水生物处理的类型
废水生物处理的主要影响因素 复习与思考题
废水生物处理的基本原理及类型
1.按所利用的微生物种类 u 分为好氧处理、厌氧处理、兼性处理;
2.按微生物在处理单元的存在状态 u 悬浮生长型:以活性污泥法中的曝气池为代表; u 附着生长型:以生物膜法为代表:润湿型,如生物滤池;浸 没型,如接触氧化;流动床型,如生物活性炭
u 温度对厌氧微生物的影响尤为显著。厌氧消化分为:高温消化 (55℃左右)和中温消化(35℃左右);新型厌氧反应器可以在 常温条件下(20~25℃)进行,以节省能量和运行费用。
废水生物处理的基本原理及类型
3.3 营养物质
u 活性污泥微生物为了进行各项生命活动,必须不断地从环境中摄 取各种营养物质。用活性污泥法处理废水必须考虑氮、磷等营养 物质,以保持废水中的营养平衡。
3.按水处理反应器的类型分类 u 完全混合式反应器、间歇式反应器、完全推流式反应器、固 定填充床式反应器、流化床式反应器等。
主要内容
废水生物处理的基本原理及类型
废水生物处理的基本原理 废水生物处理的类型
废水生物处理的主要影响因素
复习与思考物处理的基本原理及类型
u 活性污泥法处理废水应保持一定浓度的DO,一般在曝气池出口 处的混合液中的溶解氧浓度保持在2mg/L左右。
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