第四章 (4.3)活性污泥反应动力学VIP免费

§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MFNSdtdsdtdxdtdo2SKXSVdtdsSKSVVx,sfdtdsSmaxSmaxSKXSdtdxSKS)X,S(gdtdxSmaxSmaxvr22VXbQSao)X,SHdtdo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tytdXd1dSdSdXdyPXSzytytdSddXd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。PXSzyknvlg]Slg[lgntv]S[d]S[dnktv]S[d]S[d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。ktkvddA，ktA0A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。AAddktkvA，tk3.2lglgA0A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。2A2AddktkvA，ktA0A11μmaxμmaxμmax0S"S=KsS=S'SKs+SμmaxSμ=2μ=图4-11莫诺方程式与其μ=f(S)关系曲线1dsdtdsVXdt降解速率：－比降解速率：4.3.2莫诺方程式1.Monod（莫诺,1942）公式的由来与演变vmaxv=vmaxv=2vmax图4-12米-门方程式与其v=f(S)关系曲线SKSVXdtdshkgkgSKSVdtdsXVSSmaxmax)/(11）米－门公式：（1913年）纯酶→单一基质酶促反应中基质比降解速率dtdsXV1)/(1maxhkgkgSKSdtdsXS2）Monod公式（1942年）微生物的比增长速率纯菌种→单一基质max1SSdxXdtKS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dtdsX1dtdxX1dtdsX1VrVVrVrmaxmaxmaxmaxSKSVSKSrSKSr1rVSmaxSmaxSmaxmaxSdsXSVdtKS...