污水处理原理第三讲ppt课件

1、第五章第五章 生物化学工程根底生物化学工程根底 - -第三讲第三讲5-6 BOD与TbOD5-7 微生物集团的模型5-6 BOD与TbOD5.6.1生化需氧量BOD与BOD实验1.生化需氧量概念 水中有机物经过微生物主要指细菌的氧化变成简单无机化合物的过程中，对水中溶解氧的耗费量称为生化需氧量。细菌对溶解氧的耗费包括：细菌分解、合成、内源呼吸需氧量，捕食微生物新陈代谢时的需氧量，还包括硝化需氧量。2.生化需氧量实际计算方法5-6 BOD与TbOD图5-12生化需氧量历时曲线5-6 BOD与TbOD 图5-12给出了在天然水体中典型的生化需氧量历时曲线方式和温度对历时曲线的影响。 将该曲线分成两

2、段，以开场到增长缓慢下来的那点止称为第一阶段，这一段生化需氧量的产生是由于含碳有机物的分解，称作碳质BOD。曲线的后一部分称作第二阶段，代表含氮有机物硝化过程的需氧量，称为氮质BOD。 总历时曲线可以看作是二者的叠加。5-6 BOD与TbOD1碳质BODa.碳源物质完全氧化如葡萄糖： O2/C=2.67b.细菌的细胞合成： 每合成1克干细菌，约需单体氧0.985gc.细菌完全氧化 每克干细菌的完全氧化需求单体氧1.41gO6H6CO6OOHC2226126O110H59CONOH17C17NH59OOH24C222552261263222275NHO2H2CO5ONOHC5-6 BOD与TbO

3、D2氮质BOD 硝化BOD=4.57(有机氮+氨氮)毫克/升+1.14NO2-氮毫克/升 阐明：总BOD应该包括碳质BOD和氮质BOD两者，但由于实际中涉及到的BOD问题普通都是指碳质BOD，所以在未特别注明的情况下，总BOD都是指碳质BOD2H2NO2HO2NOO2H2H3NO3O2NH-32-22-2235-6 BOD与TbOD3.BOD实验 BOD实验是指300毫升瓶所做的规范五日生化需氧量BOD5实验。由于实验的条件和实践条件相差很远，实验的BOD值就不能够代表实践的情况。因此BOD实验还是存在一定缺陷的。BOD实验缺陷1不能模拟生物氧化的处置过程，实验时水样静止、恒温；水样经过稀释；

4、溶解氧的供应遭到限制。2滞后期的长短随实验的详细条件变化3BOD曲线不一定经过原点，BOD5 的实验值与真正的有机物浓度间不存在真实的定量代表关系5-6 BOD与TbOD 实线表示的是原生动物滞后期较长的情况，使BOD曲线出现一个平台。虚线表示的是原生动物滞后期较短的情况，BOD曲线上不出现平台5-6 BOD与与TbOD5.6.2TbOD实验 鉴于BOD实验存在的问题以及BODL的重要性，Busch等人从20世纪50年代起，就不断探求新的有机物生化需氧量的方法，开展了TbOD 方法，可以在一天以内甚至几小时内测出废水中有机物的总BOD值。 Grady及Busch提出总BOD=BOD坪值+细菌的

5、BOD实际值 BOD坪值：生化需氧量历时曲线上出现台阶的那一点所对应的BOD值。5-6 BOD与TbODTbOD实验的详细方法：1获取驯化后的细菌悬浮液，并用自来水洗去其中所含剩余有机物2测定细菌悬浮液的COD及质量浓度3测定废水的COD值4将细菌悬浮液a毫升与废水b毫升混合后并进展曝气，以促进细菌的代谢作用，并坚持试样成分均匀，作为实验的时间的0点5按一定的时间间隔取水氧，测定混合液的COD、经0.45孔径滤膜过滤后的滤液COD以及悬浮固体量6计算：5-6 BOD与TbODabaCOD-COD(CODabaCODODTCOD-CODCODCOD-CODauttbt）细菌生长的滤液最小滤液初始

6、混合液最小混合液初始稀释系数uCODab 当混合液的COD曲线变程度后，表示水中有机物已被耗费光，CODm-CODmi代表BOD坪值，即废水中有机物完全转化成细菌物质后所需的氧量。 当滤液的COD曲线变程度后，CODfi-CODi代表由于微生物作用所去除的氧的总需氧量，即BODL TbOD实验可以提供三个重要设计参数： 1BODL;2处置过程所需的O2量；3细菌产量TbOD实验结果5-7微生物集团的模型微生物膜微生物絮体推导假设前提：稳定 集团成分，细胞的功能，菌龄分布以及其他微生物的活性不随时间T改动而改动。1.微生物膜的微分方程 定义a为单位体积的膜或絮体中所含的活微生物的总外表积取厚度

7、，面积为 的体积微元dydxdzdxdydzdxdzyNadxdydzrdxdzdyyN)(-0-0-radydNradyyNdyyN微生物去除底物速率以 代入得dydCDeN 022 radyCdDe按CKCadrdCDardd代入r表达式022CKCadyCdDe得边境条件0y,0,ddCyCCLyb2. 根本方程的解KCCkBLKDaLkMLyYCCdYdfYfYfCkfLkdYfbbebb323222221)(f0,01,10)(1)(d式中：对前面的式子进展无量纲化转换：当无分散阻力时：bbbbbbbbbbbCkCkNCkCkkLkCkLCkKCLCKaCKCLaN33max3331

8、311111)1( LddCDNyy当有分散阻力时：111y)/()/(1y22YdYdfMBBLKDaLLydCCdBLCKaLyddCDEbb有效系数E：bENMrMdE 有阻力分散桶通量无阻力分散通量有效系数E的数值解： Atkinson等人进一步写出E的近似函数：21)1(12BInBMBBE11tanh1tanh111tanhktanh-1EE)1 ()1 (2222221ppPppppLkLkELLkBInBBMB：到有效系数通过适当的函数组合得p的简化式，以R表示：212121)21()21()21(1)1(232)1(2)1()1(2)1(2321211)1(322121222

9、22bRpCkLkBMBBBBBBBBInBBBBBBBBBBBIn简化表达式：3. 微生物絮体的解1球形絮体的特征长度：ppAVL )1(NAR)1(EVN3010pf31pbbpbpbppCkCEkVCkACkAVL量克干微生物物质所去除单位湿絮体溶剂中的每絮体的通量表达式：球形絮体的特征强度：2絮体的通量：3单位湿絮体容积中每克干微生物物质所去除的量：)1(NAR)1(EVN3010pf31pbbpbpbppCkCEkVCkACkAVL量克干微生物物质所去除单位湿絮体溶剂中的每絮体的通量表达式：球形絮体的特征强度：絮体有效系数公式21)1 ()1 (2)(/(1) 1tanh1(/)/tanh(11) 1tanh(/)/tanh(1333322222bbbbpppppppppppppppPpCkInCkCkCkAVkAVkAVkEAVkAVkE4.讨论当微生物膜厚度L足够小时，E=1 当L相当大， 值大时 31max33max3111kLkNCkCkNCkLCkNNbbbbbbbbRCkkLCkLkNLkELkCkLkBM2112223211)21 ()21 (2121m