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1、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
2、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
3、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， O2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,由化学计量式估算需氧量,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,因此消耗单位质量COD的耗氧量为：,第五章 废水的好氧生物处理原理,不同条件下生物量合成产率系数,生物合成产率
4、与从电子供体到电子受体间电子传递 产生的能量有关 。,第五章 废水的好氧生物处理原理,微生物生长动力学,可溶性底物的利用速率： 生物处理中可溶性底物的利用速率的模型为： rsu 可溶性底物利用速率，g/(m3d) rmax可溶性底物的最大比利用速率， g底物/（g微生物 d） X 微生物浓度，g/m3 S 限制微生物生长的可溶性底物浓度，g/m3 ks 饱和常数，当r=0.5 rmax 时的底物浓度， 也称为半速度常数，g/m3,第五章 废水的好氧生物处理原理,微生物生长动力学,同样，微生物生长也遵循饱和型方 程，即Monod方程。 微生物生长速率，g/(m3d) max微生物最大比生长速率，
5、 g新细胞/(g新细胞d),第五章 废水的好氧生物处理原理,法国科学家 诺贝尔奖得主 雅克莫诺,微生物生长动力学,两条重要的曲线：,第五章 废水的好氧生物处理原理,微生物生长动力学,微生物生长速率max与底物的 最大利用速率rmax之间的关系： 公式： max=Y rmax Y微生物真实产率，g/g,第五章 废水的好氧生物处理原理,微生物生长动力学,可溶性底物的生物增长速率： rg微生物净产率，gVSS/(m3 d) Y 微生物合成产率系数，gVSS/(g生物消耗COD) kd内源呼吸衰减系数，gVSS/(gVSS d),第五章 废水的好氧生物处理原理,微生物生长动力学,将上式两边同时除以污泥
6、浓度X， 则比增长速率为： 微生物生长速率，gVSS/(gVSSd),第五章 废水的好氧生物处理原理,微生物生长动力学,总挥发性悬浮固体和活性生物量反应 器内的挥发性悬浮固体量（VSS）不 仅包括了活性物生物量，而且还包括 了内源呼吸产生的细胞残余物、进出 水中的不可生物降解的VSS （记作 nbVSS），活性物生物量所占的比例 取决于废水特性和操作运行条件。,第五章 废水的好氧生物处理原理,微生物生长动力学,细胞残余物的生成速率与内源呼吸衰 减系数有关： rxd细胞残余物生成速率，gVSS/(m3 d) fd 生物量中细胞残余物所占的比例， 通常为0.100.15gVSS/gVSS。,第五章
7、 废水的好氧生物处理原理,微生物生长动力学,针对曝气池内总挥发性固体的生成 速率： rx，vss总VSS产率，gVSS/(m3 d) Q 废水流量， m3 /d。 X0,i 进水中的nbVSS浓度，g/m3 V 曝气池容积，m3,第五章 废水的好氧生物处理原理,微生物生长动力学,由上式可知，在曝气池混合液挥发性悬 浮固体MLVSS中，活性生物量所占的比 例就是微生物生长与总MLVSS之比，即： FX,act曝气池MLVSS中活性生物量 的比例，g/g,第五章 废水的好氧生物处理原理,微生物生长动力学,摄氧速率 摄氧速率与底物利用速率及微生物的增长速率相关。 r0摄氧速率，gO2/(m3d) r
8、g微生物比增长速率，gVSS/(m3d) 1.42微生物细胞折算成COD的数值，gbsCOD/(m3d),第五章 废水的好氧生物处理原理,微生物生长动力学,温度对微生物生长的影响 kT水温为T时的反应速率常数 k20水温为20时的反应速率常数 温度活性系数，生物处理系统 中一般为1.021.25 T 水温， ,第五章 废水的好氧生物处理原理,有机物的好氧生物氧化,有机物（COHNS）的生物转化： 细菌内源性呼吸的化学计量式为：,第五章 废水的好氧生物处理原理,有机物的好氧生物氧化,微生物生长的基本营养元素需求配比： BOD5:N:P=100:5:1,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物硝化与反
9、硝化,生物硝化 生物硝化指的是氨氮（ ）被氧 化成亚硝酸盐（ ）、亚硝酸盐 最终被氧化成硝酸盐（ ）的两 步生物处理工艺过程。,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物硝化,生物硝化的微生物类群： 亚硝化菌和硝化菌两大类。,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物硝化,生物硝化的过程化学计量式： 氨化过程,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物硝化硝化反应,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物硝化,生长动力学 溶解氧充足情况下： n硝化细菌比生长速率，g新细胞/ (g新细胞d) nm硝化细菌最大比增长速率，g新细胞/(g新细胞d) N氨浓度，g/m3 Kn半饱和常数，g/m3 kdn硝化细菌内源呼吸系数
10、,gVSS/(gVSSd),第五章 废水的好氧生物处理原理,生物硝化,生长动力学 考虑到溶解氧浓度影响的情况： DO溶解氧浓度，g/m3 KO溶解氧半饱和常数， g/m3,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物硝化,微生物的停留时间 为了使硝化菌群能够在连续流系统中存 活，微生物在反应器中的停留时间SRTN 必须大于自养型硝化菌最小的世代时间 SRTNmin。 一般地，SRTN2 SRTNmin,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物反硝化,生物反硝化 生物反硝化是指通过生物作用将硝酸氮 还原成NO2、 N2O并最终成为氮气的废 水生物处理工艺过程。,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物反硝化,生
11、物反硝化的两种途径：,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物反硝化,同化反硝化： 硝酸氮还原为氨并为细胞合成所利用， 此途径不存在 ，也与DO无关。 异化反硝化： 硝酸氮分解，最终产物是气态氮。,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物反硝化,生物反硝化的微生物类群： 假单胞菌属是最常见和分布最广的异养 反硝化菌。,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物反硝化,硝酸氮还原反应的步骤：,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物反硝化,生长动力学 不考虑溶解氧的情况下： 活性污泥中的反硝化菌比例， gVSS/(gVSSd),第五章 废水的好氧生物处理原理,生物反硝化,生长动力学 考虑溶解氧的情况： DO对硝化
12、还原的抑制系数，mg/L 硝酸盐为限制性因子时的半饱和系 数，mg/L,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物除磷,生物除磷 生物除磷是指利用微生物将废水中的磷 去除的工艺。,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物除磷,生物除磷的微生物类群： 生物除磷的微生物主要是聚磷菌。,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物除磷,乙酸的摄取量对聚磷菌的产量以及由此 去除的磷含量起决定性作用。,第五章 废水的好氧生物处理原理,生物除磷,好氧条件下磷酸盐的吸收速率方程： max,P聚磷菌的最大比生长速率，g/ (gd) Ymax,P最大比增长速率，mg/mg SPO4磷酸盐磷浓度，mg/L KS,PO4聚磷盐磷的饱和常数，mg/L,第五章 废水的好氧生物处理原理,氧的传递理论,请大家阅读课本第131页至135页相关 章节。,第五章 废水的好氧生物处理原理,感谢大家 !,请同学们提出宝贵意见！,
