水污染控制工程第十一章生物处理的基本概念和生化反应动力学基础
55页1、第十一章 废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础,第一节 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理,第二节 微生物的生长规律和生长环境,第三节 反应速度和反应级数,第四节 米歇里斯-门坦 (Michaelis-Menten)方程式,第五节 莫诺特(Monod)方程式,第六节 废水生物处理工程的 基本数学模式,合肥工业大学资源与环境工程学院,第一节 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理,微 生 物 的 新 陈 代 谢,新陈代谢:微生物不断从外界环境中摄取营养物质,通过生物酶催化的复杂生化反应,在体内不断进行物质转化和交换的过程。,分解代谢:分解复杂营养物质,降解高能化合物,获得能量。 合成代谢:通过一系列的生化反应,将营养物质转化为复杂的细胞成分,机体制造自身。,底物降解:污水中可被微生物通过酶的催化作用而进行生物化学变化的物质称为底物或基质。 可生物降解有机物量:可通过生物的降解转化的量。 可生物降解底物量:包括有机的和无机的可生物利用物质。,能量循环:三磷酸腺苷ATP(adenosine triphosphate) AMP+PADP+ P ATP ADP磷酸化生成ATP;ATP水解产生能量。
2、,低能化合物,高能化合物,ATP,能量,生理需要,细胞合成,热能释放,微 生 物 的 呼 吸,一切生物时刻都在进行着呼吸,没有呼吸就没 有生命。,呼吸作用的生物现象: 呼吸作用中发生能量转换:供细胞合成、其他生命活动,多余的能量以热量形式释放。 通过呼吸作用,复杂有机物逐步转化为简单物质。呼吸作用过程中吸收和同化各种营养物质。,微 生 物 的 呼 吸 类 型,微生物的呼吸指微生物获取能量的生理功能,异养型微生物 异养型微生物以有机物为底物(电子供体),其终点产物为二氧化碳、氨和水等无机物,同时放出能量。如下式所示: 异氧微生物又可分为化能异氧微生物和光能异氧微生物。 化能异氧微生物:氧化有机物产生化学能而获得能量的微生物。 光能异氧微生物:以光为能源,以有机物为供氢体还原CO2,合成有机物的一类厌氧微生物。 有机废水的好氧生物处理,如活性污泥法、生物膜法、污泥的好氧消化等属于这种类型的呼吸。,2.自养型微生物 自养型微生物以无机物为底物(电子供体),其终点产物也是无机物,同时放出能量。,大型合流污水沟道和污水沟 道存在该式所示的生化反应,生物脱氮工艺中的生物硝化过程,厌氧呼吸是在无分子
3、氧(O2)的情况下进行的生物氧化。 厌氧微生物只有脱氢酶系统,没有氧化酶系统。在呼吸过程中,底物中的氢被脱氢酶活化,从底物中脱下来的氢经辅酶传递给除氧以外的有机物或无机物,使其还原。 厌氧呼吸的受氢体不是分子氧。在厌氧呼吸过程中,底物氧化不彻底,最终产物不是二氧化碳和水,而是一些较原来底物简单的化合物。这种化合物还含有相当的能量,故释放能量较少。 如有机污泥的厌氧消化过程中产生的甲烷,是含有相当能量的可燃气体。 厌氧呼吸按反应过程中的最终受氢体的不同,可分为发酵和无氧呼吸。,厌 氧 呼 吸,1.发酵 指供氢体和受氢体都参与有机化合物的生物氧化作用,最终受氢体无需外加,就是供氢体的分解产物(有机物)。 这种生物氧化作用不彻底,最终形成的还原性产物,是比原来底物简单的有机物,在反应过程中,释放的自由能较少,故厌氧微生物在进行生命活动过程中,为了满足能量的需要,消耗的底物要比好氧微生物的多。 例如,葡萄糖的发酵过程: 总反应式:,2.无氧呼吸 是指以无机氧化物,如NO3-,NO2-,SO42-,S2O32-,CO2等代替分子氧,作为最终受氢体的生物氧化作用。 在反硝化作用中,受氢体为NO3-
4、,可用下式所示: 总反应式: 在无氧呼吸过程中,供氢体和受氢体之间也需要细胞色素等中间电子传递体,并伴随有磷酸化作用,底物可被彻底氧化,能量得以分级释放,故无氧呼吸也产生较多的能量用于生命活动。但由于有些能量随着电子转移至最终受氢体中,故释放的能量不如好氧呼吸的多。,好氧呼吸、无氧呼吸、发酵三种呼吸方式,获得的能量水平不同, 如下表所示。,好氧生物处理是在有游离氧(分子氧)存在的条件下,好氧微生物降解有机物,使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用废水中存在的有机污染物(以溶解状与胶体状的为主),作为营养源进行好氧代谢。这些高能位的有机物质经过一系列的生化反应,逐级释放能量,最终以低能位的无机物质稳定下来,达到无害化的要求,以便返回自然环境或进一步处置。 废水好氧生物处理的最终过程可用下图表示。,废水的好氧生物处理,图示表明,有机物被微生物摄取后,通过代谢活动,约有1/3被分解、稳定,并提供其生理活动所需的能量;约有2/3被转化,合成为新的原生质(细胞质),即进行微生物自身生长繁殖。,好氧生物处理的反应速度较快,所需的反应时间较短,故处理构筑物容积较小。且处理过程中散发的臭气较少。所以,
《水污染控制工程第十一章生物处理的基本概念和生化反应动力学基础》由会员E****分享,可在线阅读,更多相关《水污染控制工程第十一章生物处理的基本概念和生化反应动力学基础》请在金锄头文库上搜索。
逍遥游复习 知识点整理
近现代法德关系史 高三展示课3稿
当代大学生人生信仰及追求的调查研究
长相思 纳兰性德-ppt课件
课件:危机意识 一
英语ppt演讲关于阿甘正传
发达国家基础教育改革的动向与趋势 修改版
中国民间美术 课件.ppt
生物质发电技术与系统 课程ppt 第1章 生物质发电技术现状及发展趋势 2学时 -----2016
现代信号处理思考题 含答案
执业药师继续教育 抑郁症的药物治疗 100分
小学生的成长档案模板不用修改 万能型
增订六版 现代汉语 上册 第二章文字 思考与练习答案
国家财政ppt课件
加拿大英语介绍
六年级统计图的选择课件
中学生成长档案ppt
中国现代文学史期末复习整理
lohi和hihilo训练对女子赛艇运动员运动能力影响的比较研究
风雨贾平凹阅读答案
2024-04-11 25页
2024-04-11 37页
2024-04-11 28页
2024-04-11 31页
2024-04-11 36页
2024-04-11 29页
2024-04-11 22页
2024-04-11 27页
2024-04-11 34页
2024-04-11 32页