活性污泥反应动力学及其应用

3.3活性污泥反应动力学基础

11、基本假设建立在完全混合式曝气池为基础的动力学方程的四大假设：①活性污泥运行系统条件绝对稳定②进水有机物均为溶解性有机物，且浓度恒定③进入曝气池的原污水中不含活性污泥④活性污泥在二沉池中量不变，而且没有代谢作用⑤活性污泥系统中没有毒物质和抑制物质3.3.1概述22、重点问题①ν与S、X等因素之间的关系；②μ与S、X等因素之间的关系；③OUR与ν

、X等因素之间的关系。3反应动力学研究的由来劳伦斯—麦卡蒂(Lawrence—McCarty)模式酶促反应动力学公式（米—门公式）（Michaelis—Menton）莫诺（Monod）模式43.3.2、反应动力学理论基础1.有机物降解与微生物的增殖活性污泥微生物增殖是细胞合成与内源代谢同步进行的结果。单位曝气池内活性污泥净增殖速度为：

(dx/dt)

g＝(dx/dt)s

－(dx/dt)e

5活性污泥微生物在曝气池中的每日净增量

∆

X=YQSr—KdVXV

式中∆

X：活性污泥微生物净增殖量，kg/d；

QSr：每日有机物降解量，kg/d

VXV：曝气池内，混合液中挥发性悬浮固体总量kg/d

∴1/θc＝Yq

－Kd

－－劳伦斯－麦卡蒂基本方程6直接氧化分解+合成后再内源呼吸降解－－两部分需氧故其需氧量为：O2＝a′QSr＋b′VXv

a′值：对生活污水为0.4～0.53。

b′值：介于0.11～0.188之间。2.有机污染物降解与需氧7Michaelis—Menton提出酶的“中间产物”学说，通过理论推导和实验验证，提出了含单一基质单一反应的酶促反应动力学公式，即米—门公式：

其中：Km——饱和常数，或半速常数；反应速度为最大反应速率一半时，对应的底物浓度，mg/L.

1/Km——基质亲和力

E+SESE+P3.3.3米－门公式8米门公式的图示

vmaxKmv=vmax/2S0v93.3.4莫诺特(Monod)方程式法国学者Monod于1942年采用纯菌种在单一底物的培养基稀溶液中进行了微生物生长的实验研究，并提出了微生物生长速度和底物浓度间的关系式。1.公式式中：

µ为微生物比增长速度，即单位生物量的增长速度；

µmax为微生物最大比增长速度；

Ks：饱和常数

S：底物浓度。

102.讨论11莫诺德方程式的推论：(1)在高底物浓度的条件下，即S>>Ks，呈零级反应，则有：

，

（2）在低底物浓度的条件下，即S<<Ks，则：12莫诺德模式：

一级反应区过渡区

零级反应区13高底物浓度条件下，有机物以最大速率降解，与有机物浓度无关，呈现零级反应关系。而与为生物量有关。（吃不过来）

低底物浓度下，有机物降解遵循一级反应，有机物含量成为控制因素。（不够吃）城市污水一般有机物浓度低，常用一级反应，描述，积分后：表示活性污泥反应系统，经过t时间后反应混合液残留s与原污水SO的关系。14完全混合系统的物料平衡3.应用15在稳定条件下，曝气池内有机底物物料平得到：16当S<<Ks时：v=k2•S174.常数k2、Vmax及Ks的确定从污水厂中得到S0、Se、X及t等各项，列表作图，得到直线的斜率即为K2。Se(mg/L)k2，低底物浓度条件下182)求vmax、Ks191.概念基本1)微生物的比增殖速率μ2)单位基质利用率－基质比利用速率q(ds/dt)u－－基质的利用速率

3)生物固体平均停留时间－污泥龄θC

3.3.5劳伦斯－麦卡蒂方程202.基本方程1)第一基本方程：反应器内微生物量因增殖而增加，又因内源代谢而减少：Y－－增殖系数（或微生物的产量系数），mg微生物/mg降解有机物；Kd－－内源代谢的氧化率，衰减系数，d-1因此有第一基本方程：212）第二基本方程有机基质的降解速率等于其被微生物的利用速率：即：v=q因此有第二基本方程：其中：Vmax＝qmax22总产率系数Y和表观产率系数Yobs产率系数Y是活性污泥微生物摄取、利用、代谢单位重量有机物而使自身增殖的重量，实测的产率系数Yobs<Y，因为实测的产率系数没有包括由于内源呼吸作用而减少的那部分微生物质量。经过实验和理论整理的到：通常是：通过调整污泥龄，选定表观产率系数。3).推论