三. 微生物生长动力学
1
µ
4 3.5 3 2.5 1/μ 2 1.5 1 0.5 0 0
=
µm ax
KS
1 1 ( )+ S µm ax
y = 10.14x + 0.997 R 2 = 0.9997
0.1
1/S
0.2
0.3
三. 微生物生长动力学
3. 底物的利用速率
单一底物纯菌种试验的劳伦斯－ 单一底物纯菌种试验的劳伦斯－麦卡蒂方程 底物利用速率
三. 微生物生长动力学
1. 反应速率
S →Y + ZP X
dX dS =Y dt dt
dX Y= dS
（3-4） ）
产率系数
三. 微生物生长动力学
2. 微生物的增长速度Fra bibliotek. 微生物生长动力学
2. 微生物的增长速度
当外部电子受体、适宜的物理化学环境条件都具备的时 当外部电子受体、 微生物的增长速率与现有微生物浓度X成正比即 成正比即： 候，微生物的增长速率与现有微生物浓度 成正比即：
四. 脱氮与除磷
b. 生物除磷的原理
聚磷菌的磷过剩摄取：在好氧的条件下， 聚磷菌的磷过剩摄取：在好氧的条件下，有机物的 氧化分解， 生成能量的ADP与磷酸反应生成 与磷酸反应生成ATP 氧化分解 ， 生成能量的 与磷酸反应生成 三磷酸腺苷） 聚磷菌从体外大量吸收磷酸， （三磷酸腺苷），聚磷菌从体外大量吸收磷酸，除 了合成ATP外，还生成聚磷酸盐。 了合成 外 还生成聚磷酸盐。 ADP+H3PO4→ATP+H2O 聚磷菌的放磷：在厌氧条件（ 聚磷菌的放磷：在厌氧条件（DO≈0，NOX- ≈0)下， ， 下 聚磷菌体中的ATP发生水解，生成 发生水解， 和磷酸。 聚磷菌体中的 发生水解 生成ADP和磷酸。 和磷酸 ATP+H2O→ADP+H3PO4
2.
一. 微生物生长规律
2. 分批培养法试验
① ② ③ ④ 延迟期（适应期） 延迟期（适应期） 对数增加期 稳定期（ 结束增长期） 稳定期 （ 结束增长期 ） 衰亡期（ 内源呼吸期） 衰亡期 （ 内源呼吸期 ）
一. 微生物生长规律
3. 污水生物处理系统中的生物递变规律
第二节 污水生物处理的基本原理
第三章 污水生物处理的基本原理
第一节 基本概念 第二节 污水生物处理的基本原理
第二节 污水生物处理的基本原理
一. 微生物生长规律 微生物的生长环境（影响因素） 二. 微生物的生长环境（影响因素） 三. 微生物生长动力学
一. 微生物生长规律
一. 微生物生长规律
1. 群体生长 在适宜的条件下， 在适宜的条件下，微生物在单位时间内数目或细胞 总质量的增加。 总质量的增加。 分批培养法试验 将少量纯中微生物细胞接种在一定体积的培养液中， 一定体积的培养液中 将少量纯中微生物细胞接种在一定体积的培养液中， 随时间的变化，观察其生长情况的方法。 生长情况的方法 随时间的变化，观察其生长情况的方法。 特点是底物浓度随时间增加而减少。 特点是底物浓度随时间增加而减少。
产酸阶段
产甲烷阶段
第一节 概述
一. 二. 三. 四.
发酵与呼吸 好氧生物处理 厌氧生物处理 脱氮与除磷
四. 脱氮与除磷
1. 生物脱氮技术原理 氨化与硝化 氨化反应：它是硝化反应的预处理，有机氮分解为氨 氨化反应： 它是硝化反应的预处理， 态氮 硝化反应： 硝化反应：NH4++2O2→NO3-+H2O+2H+-Q 硝化菌：亚硝酸菌和硝酸菌， 硝化菌：亚硝酸菌和硝酸菌，自养型 硝化反应正常进行应保持的环境条件 好氧条件， ＞ ①好氧条件，DO＞1mg/L 混合液中有机物含量不应过高， ②混合液中有机物含量不应过高，BOD5/TKN<3 高碱度： 氨态氮完全氧化 需碱度(CaCO3) 7.1g 氨态氮完全氧化， ③高碱度：1g氨态氮完全氧化，需碱度 硝化反应的控制指标： 硝化反应的控制指标 ： DO、温度 、 pH值、 生物固体 、 温度、 值 平均停留时间和重金属及有毒物质
一. 微生物生长规律 微生物的生长环境（影响因素） 二. 微生物的生长环境（影响因素） 三. 微生物生长动力学
微生物的生长环境（影响因素） 二. 微生物的生长环境（影响因素）
1. 2. 3. 4. 5.
营养物质 温度 pH 溶解氧 有毒物质
第二节 污水生物处理的基本原理
一. 微生物生长规律 微生物的生长环境（影响因素） 二. 微生物的生长环境（影响因素） 三. 微生物生长动力学
内源代谢产物＋ 内源代谢产物＋能量 合成 2/3 有机物＋ 有机物＋氧 ＋微生物 1/3 分解 CO2、H2O、NH3、SO42-、PO43-＋能量 、
热
内源代谢 细胞质 （C5H7NO2） 氧＋微生物
CO2、H2O、NH3 、
内源代谢残留物
第一节 概述
一. 二. 三. 四.
发酵与呼吸 好氧生物处理 厌氧生物处理 脱氮与除磷
一. 发酵与呼吸
2. 呼吸
呼吸是指微生物在降解底物的过程中， 呼吸是指微生物在降解底物的过程中， 释放的电子通过传电 子体传递给外源电子受体， 子体传递给外源电子受体， 从而生成水或其他还原性产物并 释放能量的过程。 释放能量的过程。 以分子态氧为电子受体的为好氧呼吸。 以分子态氧为电子受体的为好氧呼吸。 以氧化型化合物（ 以氧化型化合物（NO3-、 SO42-、CO32- 、S2O32- ）作为最终 电子受体为厌氧呼吸。 电子受体为厌氧呼吸。
dS = rX dt
（3-8） ）
dS r= Xdt
r—比底物利用速率，比例常数， r—比底物利用速率，比例常数，即 比底物利用速率 底物转化率（产率系数） 底物转化率（产率系数）:
∆ X =Y ∆ S
即：
dX =Y dS
（3-9） ）
三. 微生物生长动力学
3-9式左边分子分母同除以 式左边分子分母同除以Xdt可以得到 式左边分子分母同除以 可以得到
dX =µ X dt
（3-5） ）
比增长速率: 比增长速率
dX µ= Xdt
（3-6） ）
莫诺特方程: 莫诺特方程
µ = µm ax
S KS + S
（3-7） ）
KS—饱和常数、半速度常数 饱和常数、 饱和常数
三. 微生物生长动力学
莫诺特方程式中的参数的求解（兰维福－布克图解法） 莫诺特方程式中的参数的求解（兰维福－布克图解法） 思考题： 思考题：设完全混合反应器内进行的连续流微生物生长实 反应温度为20℃ 试验结果如下表， 验，反应温度为 ℃，试验结果如下表，试求莫诺特方程 中的参数µ 中的参数 max和Ks。 µ(h-1) S(mg/L) µmax=1.0 0.66 20 Ks=10 0.50 10 0.40 6.6 0.33 5.0 0.28 4.0
四. 脱氮与除磷
2. 生物除磷技术
a. 定义 所谓生物除磷技术， 所谓生物除磷技术，是利用聚磷菌一类的微生 能够过量地在数量上超过其生理需要的， 物，能够过量地在数量上超过其生理需要的， 从外部环境摄取磷， 从外部环境摄取磷，并将磷以聚合的形态贮藏 在菌体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从 在菌体内，形成高磷污泥，排出系统， 废水中除磷的效果。 废水中除磷的效果。
三. 厌氧生物处理
厌氧生物处理是在没有分子氧及化合氧存在的条件 下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物 处理方法。 处理方法。
细胞质 （C5H7NO2） 细胞质 （C5H7NO2）
合成 有机物＋ 有机物＋ 微生物 分解
合成 有机酸、 有机酸、醇、CO2＋能量 分解
CO2、CH4、 ＋能量 CO32-、H2S
一. 发酵与呼吸
糖酵解(EMP) 糖酵解
葡 糖+ 2H3PO4 + 2A P →2乳 ＋ TP＋ 2O 萄 D 酸 2A 2H
丁酸发酵
2.5葡 糖+8H3PO4 +8A P →2丁 ＋ 酸 5H2 +5CO2 +8A P 萄 D 酸 乙 ＋ T
丙酸发酵 1.5葡 糖→2丙 +乙 +CO2 +6A P 萄 酸 酸 T 乙醇发酵 葡 糖→2 醇+ 2CO2 +6A P 萄 乙 T
传氢体与传电子体
（3-2） ） （3-3） ）
传氢体：辅酶Ⅰ 传氢体：辅酶Ⅰ（NAD）、辅酶Ⅱ （NADP）、 ） 辅酶Ⅱ ） 黄酶（ 黄酶（FAD、FMN）、辅酶 等等 、 ） 辅酶Q等等 传电子体：细胞色素酶系 、 传电子体：细胞色素酶系b、c1、c、a、a3等 、 、
一. 发酵与呼吸
1. 发酵
第三章 污水生物处理的基本原理
第三章 污水生物处理的基本原理
水的生物处理法
处理方法 好氧处 理法 活性污泥法 生物膜法 流化床法 氧化塘 土地渗滤 湿地系统 厌氧消化池 厌氧处 理法 厌氧接触法 厌氧生物滤池 高效厌氧反应 器（UASB 等 ） 厌氧-好氧联合工艺 生物吸附、生物降解、硝化-反 硝化、生物摄取与排出 氮（硝化-反硝化） 磷
四. 脱氮与除磷
反硝化 反硝化反应的过程和反硝化菌 反硝化： ① 反硝化 ： 将硝酸盐或者亚硝酸盐还原为氮气从废 水中除去的过程。 水中除去的过程。 ②反硝化菌 影响反硝化反应的环境因素 ①碳源：BOD5/T-N>3~5。 碳源： 。 ②pH值 ：6.5～7.5 值 ～ ③DO ：DO<0.5mg/L 温度： ～ ℃ ④温度：20～40℃ 碱度：还原1g氮 产生3.57g碱度 ⑤碱度：还原 氮，产生 碱度 同化作用
（3-14） ）
三. 微生物生长动力学
P100的思考题 的思考题2 的思考题
某种污水在一连续进水和完全均匀的反应器里进行 处理,假设反应为不可逆且符合一级反应 假设反应为不可逆且符合一级反应（ 处理 假设反应为不可逆且符合一级反应（v=kSa）， 反应速率常数k=0.15d-1 ， 求解当反应器容积为 求解当反应器容积为20m3 ， 反应速率常数 反应效率为98％ 反应效率为 ％ 时 ， 该反应能够处理的污水流量为 多大？ 多大？ T=26d，Q=0.77m3/d ，