活性污泥反应动力学

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1、§4．3有机物降解与活性污泥反应动力学基础4.3.1概述4.3.2莫诺方程式4.3.3劳伦斯——麦卡蒂方程式4.3.1概述其值不同，就会导致、∴动力学是研究讨论下列函数关系：∵、的变化生物化学反应是一种以生物酶为催化剂的化学反应。污水生物处理中，人们总是创造合适的环境条件去得到希望的反应速度。即研究:(1)底物降解速率与底物浓度、生物量、环境因素等方面的关系；(2)微生物增长速率与底物浓度、生物量、环境因素等方面的关系；(3)反应机理研究，从反应物过渡到产物所经历的途径。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。在废水生物处理中，是

2、以单位时间里底物的减少或细胞的增加来表示生化反应速度。图中的生化反应可以用下式表示：即该式反映了底物减少速率和细胞增长速率之间的关系，是废水生物处理中研究生化反应过程的一个重要规律。反应速度及式中：反应系数又称产率系数，mg（生物量）/mg（降解的底物）。实验表明反应速度与一种反应物A的浓度ρA成正比时，称这种反应对这种反应物是一级反应。实验表明反应速度与二种反应物A、B的浓度ρA、ρB成正比时，或与一种反应物A的浓度ρA的平方ρA2成正比时，称这种反应为二级反应。实验表明反应速度与ρA·ρB2成正比时，称这种反应为三级反应；也可称这种反应是A的一级反应或B的二级反应。在

3、生化反应过程中，底物的降解速度和反应器中的底物浓度有关。一般地：aA+bB→gG+hH如果测得反应速度：v＝dcA/dt=kcAa·cBba+b=n,n为反应级数。反应级数设生化反应方程式为：现底物浓度ρS以[S]表示，则生化反应速度：式中：k——反应速度常数，随温度而异；n——反应级数。上式亦可改写为：该式可用图表示，图中直线的斜率即为反应级数n。或lgvlg[S]反应速度不受反应物浓度的影响时，为零级反应。在温度不变时零级反应的反应速度是常数。对反应物A而言，零级反应：式中：v——反应速度；t——反应时间；k——反应速度常数,受温度影响。在反应过程中，反应物A的量增加

4、时，k为正值；在废水生物处理中，有机污染物逐渐减少，反应常数为负值。反应速度与反应物浓度的一次方成正比关系，称这种反应为一级反应。对反应物A而言，一级反应：式中：v——反应速度；t——反应时间；k——反应速度常数,受温度影响。在反应过程中，反应物A的量增加时，k为正值；在废水生物处理中，有机污染物逐渐减少，反应常数为负值。反应速度与反应物浓度的二次方成正比，称这种反应为二级反应。对反应物A而言，二级反应：式中：v——反应速度；t——反应时间；k——反应速度常数,受温度影响。在反应过程中，反应物A的量增加时，k为正值；在废水生物处理中，有机污染物逐渐减少，反应常数为负值。4

5、.3.2莫诺方程式1.Monod（莫诺,1942）公式的由来与演变1）米－门公式：（1913年）纯酶→单一基质酶促反应中基质比降解速率2）Monod公式（1942年）微生物的比增长速率纯菌种→单一基质3）Monod公式（1950年）微生物的比增长速率（4-29）异养微生物群体→单一基质∵∴（4-30）（4-32）∴4）Lawrence公式：（1960～1970年）异养微生物群体（活性污泥）→污水中混合有机物证实有机物降解速率也符合Monod公式2．Monod公式的推论1）当混合液中S＞＞KS则（4-32）式中KS可忽略不计——高有机物浓度由（4-32）式可简化为：结论：在

6、高有机物浓度下，有机底物以最大的速度进行降解，而与有机底物浓度无关，呈零级反应；而有机底物的降解速度与污泥浓度的一次方成正比关系，呈一级反应。将（4-36）积分：(4-37)(4-38)2）在低有机物浓度条件下，S<

7、36）在稳定条件下，对有机物进行物料平衡：＝+（4-39）进入曝气池的流出曝气池的在曝气池降解的（4-40）∴（4-41）当以Se代替莫诺方程式（4-32）式中的S得出：（4-42）并在等式两边同时除以X得出：当Se＜＜Ks时，呈一级反应，而Se、在稳定条件下均为常数可以由4-41确定曝气池体积V，如何求K2（4-44）（4-45）由（4-41）或（4－45）式可知：（4-43）（4-46）（4-47）4．K2、Vmax、KS的求定1）K2的求定（图4-14）（4-41）2）据4－43求定Vmax、KS（图4-15）=+为纵坐