第六章生化反应动力学

《第六章生化反应动力学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章生化反应动力学第六章生物反应动力学基础（张婷婷）请对发现的文字错误及格式等进行修订，同时对我蓝色标出的要求进行补充完善。。注意此章节中公式编辑器所编辑的公式均可正常显示并编辑，所以不用更改为word格式。辛苦了，谢谢！孔秀琴一、底物降解速率底物降解速率即每天每公斤活性污泥能降解多少公斤的BOD5,其单位为：kgBOD5/kgVSS?d，是反映生物反应器处理能力的重要参数。生物反应系统中，反应器容积等重要参数是根据系统的底物降解速率（污泥负荷）来确定的。底物降解速率的函数关系式如下：dSS（6-1）?vmaxXdtks?S式中：dS-1—比降解速率，单位

2、dXdtvma—最大比底物降解速率，即单位微生物量利用底物的最大速率xKS—饱和常数X—微生物浓度S—底物浓度环境工程中，一般S较小，当S??KS时，分母略去S，并令?maxks?k2，,即可得下式：dS?k2S（6-2）Xdt上式积分可得：错误！未找到引用源。St?S0e?k2?X?t（6-3）那么已降解的底物含量为：?k2?X?tS??S0?St?S（）（6-4）01-e式中：S?—降解的有机底物浓度S0—初始的有机底物浓度St—t时刻剩余的有机底物浓度上式中，因一般生物系统活性污泥浓度x为定值，所以可令k2X?k1，同时把已降解的底物浓度用BODt浓度

3、代替，初始底物浓度用BODU代替,，即得下式：BODt?BODu(1?ek1?t)（6-5）即得5日生化需氧量和总需氧量之间的换算关系式：o因20C时，k1（6-6）?0.23，则可得到：BOD5?0.68BODu环境工程中，用污泥负荷来表示有机物（底物）的降解速率，是特定工艺处理能力的度量参数。在工程设计中，在确定生物反应器的容积及排泥量等关键数据时，污泥负荷是重要的设计参数，其值的选取直接关系到整个工程的造价。根据工程参数所确定的污泥负荷定义式如下：N?Q(S0?Se)(S0?Se)?（6-7）XVXt式中：N—污泥负荷，单位kg/kgVSS﹒dV—反应

4、器的有效容积，单位m污泥负荷即底物比降解速率，其函数关系式也可写作3N??max二、微生物增殖S?k2S（6-8）ks?S有机底物经过微生物降解作用后，其中一部分经氧化产能代谢为H20和CO2、小分子的有机物等，一部分则通过微生物合成作用转变为新的细胞物质，表现为微生物的增殖，同时微生物还通过内源呼吸作用而不断衰亡，表现为污泥的衰减。所以底物降解和微生物增殖之间存在着必然联系。生物反应系统需要根据微生物的增殖速率来确定泥龄、进而确定剩余污泥排放量等重要数据，所以其相互之间的关系可用下式表示：dXdS?Y?Kd（6-9）XdtXdtdX-1—微生物比增殖速度，

5、单位dXdtdS-1—底物比降解速度,单位dXdt其中：Y—产率系数，单位kgVSS/kgBOD5Kd—污泥衰减系数，单位d-1环境工程中微生物的比增殖速率一般用通过泥龄来确定，泥龄的倒数即为微生物比增殖速率：dX1?（6-10）Xdt?c其中：?c—泥龄，即污泥停留时间，d泥龄可通过负荷确定，泥龄和负荷之间的关系可推导如下：在体积为V的反应器内，1d的污泥增量(即剩余污泥量)为：?X?YQ(S0?Se)?KdVX（6-11）错误！未找到引用源。两边同除VX，则得：Q(S0?Se)?X?Y?KdVXVX因：?c?VX?XN?Q(S0?Se)（6-12）VX则

6、得：1?c?YN?Kd（6-13）上式将工程上的负荷和泥龄联系起来，其实质类同与式（6-9），即底物比降解速率和微生物比增殖速率之间的关系。在工程设计时先确定负荷，泥龄也就可以确定；工程上可通过泥龄确定剩余污泥体积流量QW，计算公式推导如下：根据图6-1所示进行物料衡算：相对曝气池列出污泥量平衡式：Q?R?Xr?(Q?Q?R)X（6-14）其中：R—污泥回流比%Xr—二沉池回流污泥，mg/L由上式得出：XR（6-15）?Xr1?R根据剩余污泥体积流量的定义可有下式：Qw?代入式（6-15），则有：X?V3m/d（6-16）?c?XrQW?V?R（6-17）?

7、c(1?R)QW—剩余污泥体积流量，m3/d式中：?c—泥龄，即污泥停留时间，d上式将反应器有效体积、泥龄、回流比和增殖污泥联系起来。工程上通常在负荷、泥龄确定之后，用此式确定剩余污泥体积流量，据此进行污泥处理系统的设计。三、活性污泥系统需氧与曝气（一）需氧好氧活性污泥因为产能代谢的作用需要耗氧。氧气是好氧微生物进行生化反应的最终电子接受体。活性污泥微生物需氧量有两部分组成：一部分为内源呼吸需氧量、一部分为外源呼吸需氧量，一般内源呼吸和外源呼吸同时进行，所以活性污泥需氧量公式如下：O2?a'?Q?Sr?b'?V?X（6-18）O2—活性污泥需

8、氧量，kg/da'—外源呼吸代谢有机物的需氧