当代给水与废水处理原理(第一章)ppt课件.ppt

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1、当代给水与废水处理原理xxx大学Xx教授授课主要内容相关基本概念介绍生物化学工程基础废水生物化学处理基础活性污泥法生物膜法厌氧生物处理法生物脱氮除磷常规分离与膜分离活性碳吸附传质与曝气第一部分：相关基本概念介绍一、理论需氧量理论需氧量(ThOD)是根据化学方程式计算求得的有机物被全部氧化所需的氧量。例如，含有300mg／L葡萄糖溶液的理论需氧量可计算如下：氨基乙酸的理论需氧量，可利用下列化学方程式：(a)(b)(c)由方程式a计算得氨基乙酸的碳化需氧量为：bc二、化学需氧量化学需氧量或耗氧量是指在一定严格条件下水中有机物与强氧化剂(如重铬酸钾、高锰酸钾)作用所消耗

2、的氧量。当用重铬酸钾作为氧化剂，硫酸银作为催化剂时，水中有机物几乎可以全部(约90％-95％左右)被氧化。这时所测得的耗氧量称为重铬酸钾耗氧量或称化学需氧量，以CODCr或COD表示。在测定过程中无机性还原物质也会被氧化。所以一般测得的COD包括可生物降解和不可生物降解两部分，即化学需氧量区别不出可生物降解和不可生物降解的物质。COD=CODB+CODNB且当用Ag2SO4作催化剂时，部分Ag2SO4将消耗于与Cl-所起的化学反应三、生化需氧量在有氧的情况下，由于微生物(主要是细菌)的活动，降解有机物稳定化所需的氧量，称为生化需氧量，常以BOD表示。下图表示示有机

3、物氧化和微生物细胞合成的关系：在有氧的条件下，废水中的有机物分解一般分为两阶段。第一阶段(亦称碳氧化阶段)，主要是不合氮有机物的氧化，但也包括含氮有机物的氨化及氨化后生成的不含氮有机物的继续氧化，这也就是有机物中碳氧化为二氧化碳的过程。碳氧化阶段所消耗的氧称为碳化需氧量或碳化BOD，一般即称BOD。前面图中Oa和Ob之和即表示这部分生化需氧量。总的碳化需氧量常称为第一阶段生化需氧量(因为碳氧化总是首先发生)，也称完全或总的生他需氧量，常以La或BODu表示。由于硝化作用所消耗的氧量称为硝化需氧量或硝化BOD，可以NOD表示。Oc和Od之和表示这部分生化需氧量(忽略

4、细菌内源呼吸产生的氨进一步氧化所消耗的氧)。总的硝化需氧量称为第二阶段生化需氧量可以LN或NOD表示。上一页符号的解释：生化需氧量的反应速度在很大程度上取决于微生物的种类、数目及温度，而在测定过程中溶解氧又是逐渐消耗的。所以测定生化需氧量就须保持一定的温度，同时也需要规定一定的时间。通常是在20℃温度下培养5d检查溶解氧的损失，用BOD5表示，单位以O2mg/L计。测定温度用20℃是因为这个温度比较接近温带地区一般河水的平均温度。BOD5的含义：BOD反应动力学：第一阶段反应动力学:生化需氧量反应动力学的研究表明，对第一阶段BOD的变化，可认为具有一级反应性质。这

5、是因为有机物为微生物分解的作用虽可被认为是双分子反应（见下式1），但在这个反应中当反应进行到一定时间细菌非但不减少而且往往大量增加，一旦至细菌数目无多大变化时，就有机物来说，它的分解就具有一级反应的性质，即反应速度与任何时刻剩余的有机物量成正比(如果存在着足够的氧的话)。(1)(2)积分求解(2)式可得：K1：碳化耗氧常数如Yt或BODt取为t时日内所吸收的氧量或所满足的BOD，则：多年来当水温为20℃时常采用K1＝0.1d-1。这是英美等国对污染河水实测而得的平均值。自从BOD测定时采用了所谓标准稀释水和对各种不同废水进行了试验研究，发现K1随水质的变化是有相当

6、大差异的，一般变化在0.05-0.3d-1之间，而生物处理出水的K1值则又小于进水的K1，常在0.05-0.1d-1之间。K1变化对BOD的影响:温度对BOD的影响：La和K1的确定：耗氧常数K1值和第一阶段需氧量La的确定有最小二乘方法、矩量法、日差法和托马斯(Thomas)法等，但均需用到生化需氧量的测定。下面介绍使用比较简单，但也足够准确的托马斯图解法。在中，(1)而：或：式(1)是一直线方程，根据不同日的BOD测定结果，井作图，即可求得K1及La的值。如下图所示：K1和温度的关系：K1与温度的关系可根据阿累尼乌斯（Arrhenius)经验公式推导求得：或：

7、K1和温度的关系式推导：将阿累尼乌经验式求导并积分运算后可得：实际上并非常数，它是随温度而稍有变化的。其值可通过试验，并按下式作图求得；一般说来，在10-30℃时，可采用=1.047。La与温度的关系：对于一给定水样，不但K1随温度而增加．La也随温度而增加，可以认为LaK1，所以根据下式(1)，可以写出式(2)：(1)或(2)(3)展开式(3)，可得：取一点说明：实验求得的La值与需氧量理论值(理论需氧量)之间的差别：多年来，有机物的第一阶段生化需氧量La被认为等于按化学方程式得到的理论值。例如，理论上全部氧化浓度为300mg/L的葡萄糖溶液的需氧量应为320m

8、g/L，此