1、會計學1廢水生物處理和生化反應廢水生物處理和生化反應第2頁/共85頁第3頁/共85頁第4頁/共85頁第5頁/共85頁缺氧生物處理缺氧生物處理 微生物對氧的需求微生物對氧的需求生物處理技術分類生物處理技術分類厭氧生物處理厭氧生物處理 第6頁/共85頁附著生長工藝附著生長工藝 微生物生長方式微生物生長方式第7頁/共85頁第8頁/共85頁生物氧化反應生物氧化反應發酵發酵最終電子受體是氧化過程中的中間產物最終電子受體是氧化過程中的中間產物(簡單的有機物簡單的有機物) 最終產物：醇、有機酸、最終產物：醇、有機酸、CO2、CH4及能量及能量呼吸呼吸有氧呼吸有氧呼吸最終電子受體是最終電子受體是O2 最終產物

2、最終產物 ：CO2、H2O及能量及能量 缺氧呼吸缺氧呼吸最終電子受體是最終電子受體是NO3-，SO42-、CO32-等含氧等含氧 酸根酸根 最終產物：最終產物： CO2、H2O、H2S、N2及能量及能量 第9頁/共85頁1. 發酵發酵(fermentation)有機物氧化釋放的電子直接交給本身未完全氧化的某種中間產物，有機物氧化釋放的電子直接交給本身未完全氧化的某種中間產物，同時釋放能量并產生各種不同的代謝產物。同時釋放能量并產生各種不同的代謝產物。有機化合物只是部分地被氧化，因此，只釋放出一小部分的能量。有機化合物只是部分地被氧化，因此，只釋放出一小部分的能量。發酵過程的氧化是與有機物的還原

3、偶聯在一起的。被還原的有機發酵過程的氧化是與有機物的還原偶聯在一起的。被還原的有機物來自于初始發酵的分解代謝，即不需要外界提供電子受體。物來自于初始發酵的分解代謝，即不需要外界提供電子受體。發酵的種類有很多，可發酵的底物有碳水化合物、有機酸、氨基發酵的種類有很多，可發酵的底物有碳水化合物、有機酸、氨基酸等。酸等。第10頁/共85頁2. 呼吸呼吸微生物在降解底物的過程中，將釋放出的電子交給電子載體，微生物在降解底物的過程中，將釋放出的電子交給電子載體，再經電子傳遞系統傳給外源電子受體，從而生成水或其它還原再經電子傳遞系統傳給外源電子受體，從而生成水或其它還原型產物并釋放出能量的過程，稱為呼吸作用

4、。型產物并釋放出能量的過程，稱為呼吸作用。以氧化型化合物作為最終電子受體以氧化型化合物作為最終電子受體有氧呼吸（有氧呼吸（aerobic respiration）：）：無氧呼吸（無氧呼吸（anaerobic respiration）：）：以分子氧作為最終電子受體以分子氧作為最終電子受體第11頁/共85頁第12頁/共85頁第13頁/共85頁第14頁/共85頁分解代謝分解代謝O2合成代謝合成代謝代謝產物代謝產物H2O,CO2,NH3能量能量微生物微生物內源呼吸內源呼吸O2內源呼吸內源呼吸內源呼吸產物內源呼吸產物H2O,CO2,NH3微生物微生物內源呼吸殘留物內源呼吸殘留物合成細胞物質合成細胞物質C

5、5H7NO2有機物有機物（C,H,O,N,S,P）能量能量1/32/3為什么有機物的好氧分解產生的剩余污泥較多？為什么有機物的好氧分解產生的剩余污泥較多？第15頁/共85頁第16頁/共85頁含氮有機物含氮有機物氨氨氨化微生物氨化微生物亞硝化菌亞硝化菌硝化菌硝化菌亞硝酸鹽、硝酸鹽亞硝酸鹽、硝酸鹽反硝化菌反硝化菌氮氣氮氣厭氧釋磷、好氧吸磷厭氧釋磷、好氧吸磷2、 生物除磷生物除磷第17頁/共85頁1、 氨的氧化氨的氧化 NH3、亞硝酸（、亞硝酸（NO2-）等無機氮化物可以被某些化能自養細菌用作能源）等無機氮化物可以被某些化能自養細菌用作能源亞硝化細菌：硝化細菌：將氨氧化為亞硝酸并獲得能量將氨氧化為亞

6、硝酸并獲得能量將亞硝氧化為硝酸并獲得能量將亞硝氧化為硝酸并獲得能量這兩類細菌往往伴生在一起，在它們的共同作用下將銨鹽氧化這兩類細菌往往伴生在一起，在它們的共同作用下將銨鹽氧化成硝酸鹽，避免亞硝酸積累所產生的毒害作用。成硝酸鹽，避免亞硝酸積累所產生的毒害作用。第18頁/共85頁自然自然條件條件下下水體自凈水體自凈天然水體和氧化塘天然水體和氧化塘生生物物處處理理法法好好氧氧生生物物法法厭厭氧氧生生物物法法人工人工條件條件下下自然自然條件條件下下人工人工條件條件下下土壤凈化土壤凈化污水灌溉污水灌溉懸浮生物法懸浮生物法活性污泥法及其活性污泥法及其變種變種、氧化塘氧化塘、氧化溝氧化溝固著生物法固著生物法

7、生物濾池生物濾池、生物轉生物轉盤盤、接觸氧化接觸氧化、好氧生物流化床好氧生物流化床堆肥堆肥厭氧塘厭氧塘懸浮生物法懸浮生物法厭氧消化厭氧消化、上流式上流式厭氧污泥床厭氧污泥床、高溫堆肥高溫堆肥、化糞池化糞池固著生物法固著生物法厭氧濾池厭氧濾池、厭氧流化厭氧流化床床第19頁/共85頁第20頁/共85頁一、微生物的生長規律第21頁/共85頁生物個體物質有規律地、不可逆增加，導致個體生物個體物質有規律地、不可逆增加，導致個體體積擴大的生物學過程。體積擴大的生物學過程。生長：生長：生物個體生長到一定階段，通過特定方式產生新的生物個體生長到一定階段，通過特定方式產生新的生命個體，即引起生命個體數量增加的生

8、物學過程。生命個體，即引起生命個體數量增加的生物學過程。繁殖：繁殖：生長是一個逐步發生的生長是一個逐步發生的量變過程量變過程，繁殖是一個產生新的生命個體的繁殖是一個產生新的生命個體的質變過程質變過程。第22頁/共85頁一個微生物細胞一個微生物細胞合適的外界條件，吸收營養物質，進行代謝。合適的外界條件，吸收營養物質，進行代謝。如果同化作用的速度超過了異化作用如果同化作用的速度超過了異化作用個體的生長個體的生長原生質的總量（重量、體積、大小）就不斷增加原生質的總量（重量、體積、大小）就不斷增加如果各細胞組分是按恰當的比例增長時，則達到一定程度后就如果各細胞組分是按恰當的比例增長時，則達到一定程度后

9、就會發生繁殖，引起個體數目的增加。會發生繁殖，引起個體數目的增加。群體內各個個體的進一步生長群體內各個個體的進一步生長群體的生長群體的生長第23頁/共85頁研究微生物生長的方法研究微生物生長的方法微生物的特點：微生物的特點：個體微小個體微小肉眼看到或接觸到的微生物是成千上萬個肉眼看到或接觸到的微生物是成千上萬個單個的微生物組成的群體。單個的微生物組成的群體。微生物接種是群體接種，接種后的生長是微生物群體繁殖生長。微生物接種是群體接種，接種后的生長是微生物群體繁殖生長。對細菌群體生長規律的了解是對其進行研究與利用的基礎對細菌群體生長規律的了解是對其進行研究與利用的基礎第24頁/共85頁將微生物置

10、于一定容積的培養基中，經過培養生長，最后將微生物置于一定容積的培養基中，經過培養生長，最后一次收獲。一次收獲。分批培養（分批培養（batch culture）or封閉培養（封閉培養（closed culture）培養基一次加入，不予補充，不再更換。培養基一次加入，不予補充，不再更換。第25頁/共85頁生長曲線生長曲線 (Growth Curve)： 細菌接種到定量的液體培養基中，定時取樣測定細胞數量，細菌接種到定量的液體培養基中，定時取樣測定細胞數量，以培養時間為橫座標，以菌數為縱座標作圖，得到的一條反映細以培養時間為橫座標，以菌數為縱座標作圖，得到的一條反映細菌在整個培養期間菌數變化規律的曲

11、線。菌在整個培養期間菌數變化規律的曲線。細菌的生長曲線一般用菌數的對數為縱坐標作圖細菌的生長曲線一般用菌數的對數為縱坐標作圖第26頁/共85頁第27頁/共85頁一條典型的生長曲線至少可以分為一條典型的生長曲線至少可以分為 遲緩期，對數期，穩定期和衰亡期遲緩期，對數期，穩定期和衰亡期等四個生長時期等四個生長時期第28頁/共85頁1.遲緩期遲緩期 (Lag phase)：將少量菌種接入新鮮培養基后，在開始一段時間內菌數不立即增加，將少量菌種接入新鮮培養基后，在開始一段時間內菌數不立即增加，或增加很少，生長速度接近于零。也稱或增加很少，生長速度接近于零。也稱延遲期、適應期延遲期、適應期等。等。第29

12、頁/共85頁遲滯期的特點遲滯期的特點：分裂遲緩、代謝活躍分裂遲緩、代謝活躍t 細胞形態變大或增長，一般來說處于遲緩期的細菌細胞細胞形態變大或增長，一般來說處于遲緩期的細菌細胞 體積最大。體積最大。t 細胞內合成代謝活躍。細胞內合成代謝活躍。t 對外界不良條件反應敏感。對外界不良條件反應敏感。細胞處于活躍生長中，只是分裂遲緩細胞處于活躍生長中，只是分裂遲緩在此階段后期，少數細胞開始分裂，曲線略有上升。在此階段后期，少數細胞開始分裂，曲線略有上升。第30頁/共85頁第31頁/共85頁2.對數生長期對數生長期 (Log phase)：又稱指數生長期又稱指數生長期(Exponential phase)

13、第32頁/共85頁第33頁/共85頁3.穩定生長期穩定生長期(Stationary phase)：由于營養物質消耗，代謝產物積累和由于營養物質消耗，代謝產物積累和pH等環境變化，逐步不適宜等環境變化，逐步不適宜于細菌生長，導致生長速率降低直至零于細菌生長，導致生長速率降低直至零(即細菌分裂增加的數量等即細菌分裂增加的數量等于細菌死亡數于細菌死亡數)。穩定生長期又稱恒定期或最高生長期，此時培養液中活細菌數穩定生長期又稱恒定期或最高生長期，此時培養液中活細菌數最高并維持穩定。最高并維持穩定。第34頁/共85頁第35頁/共85頁4.衰亡期衰亡期 (Decline或或Death phase)：第36頁

14、/共85頁第37頁/共85頁時間時間量量對數增長期對數增長期減速增長期減速增長期內源呼吸期內源呼吸期微生物細胞量微生物細胞量氧利用率氧利用率BOD濃度濃度內源呼吸期內源呼吸期第38頁/共85頁第39頁/共85頁第40頁/共85頁第41頁/共85頁第42頁/共85頁第43頁/共85頁第44頁/共85頁第45頁/共85頁第46頁/共85頁第47頁/共85頁第48頁/共85頁第49頁/共85頁第50頁/共85頁第51頁/共85頁第52頁/共85頁dtdSydtdX 底物底物S最終產物最終產物P細胞細胞X合成合成分解分解zPyXS dtdXydtdS1 產率系數 dSdXY第53頁/共85頁zPyXS

15、 ndtSdSkv K隨溫度而變化，隨溫度而變化，n為為反應級數反應級數tSSkAA320.lglg kkvdtdSA ,AdtdSAkSkSvA ,22AdtdSAkSkSvA ,ktAASS 011ktSSAA 0第54頁/共85頁第55頁/共85頁第56頁/共85頁第57頁/共85頁SKSs max lMonod經過大量的試驗研究，提出的微生物增長速度公式，也可經過大量的試驗研究，提出的微生物增長速度公式，也可以用來描述曝氣池中活性污泥的增長速度。以用來描述曝氣池中活性污泥的增長速度。l式中：式中： 微生物的比增長速率，即單位生物量的增長速度微生物的比增長速率，即單位生物量的增長速度lX

16、微生物濃度微生物濃度l m 的最大值的最大值lS限制微生物增長的底物濃度限制微生物增長的底物濃度lKs半速率常數，飽和常數。半速率常數，飽和常數。XdtdX / 第58頁/共85頁第59頁/共85頁mKsm/20S第60頁/共85頁SKSrrs maxl式中：式中：r底物比降解速率，即單位生物量的增長速度底物比降解速率，即單位生物量的增長速度 X微生物濃度微生物濃度lrmr 的最大值的最大值lS限制微生物增長的底物濃度限制微生物增長的底物濃度lKs半速率常數，飽和常數半速率常數，飽和常數XdtdSr/ 第61頁/共85頁esudtdSdtdSdtdS 用用速速率率用用于于提提供供能能量量的的底

17、底物物利利 edtdS總底物利用速率總底物利用速率 udtdS率率用于合成的底物利用速用于合成的底物利用速 sdtdS第62頁/共85頁esgdtdXdtdXdtdX 微生物凈增長速率微生物凈增長速率 gdtdX微微生生物物的的合合成成速速率率 sdtdX速速率率身身氧氧化化速速率率或或內內源源代代謝謝內內源源呼呼吸吸時時微微生生物物體體自自 edtdXusdtdSYdtdX 產產率率系系數數 YXKdtdXde 內內源源呼呼吸吸或或衰衰減減系系數數dK底底物物利利用用或或降降解解速速率率 udtdS第63頁/共85頁XKdtdSYdtdXdug 微生物凈增長速率 gdtdX底物利用或降解速率

18、 udtdS第64頁/共85頁XKdtdSYdtdXdug 第65頁/共85頁rYobs uobsgdtdYdtd SX dobsKYY 1第66頁/共85頁第67頁/共85頁第68頁/共85頁第69頁/共85頁第70頁/共85頁第71頁/共85頁米米-門公式：門公式：第72頁/共85頁第73頁/共85頁第74頁/共85頁SsSKmax第75頁/共85頁mKsm/20S第76頁/共85頁SsSKqqmax第77頁/共85頁第78頁/共85頁XdusgXKdtdYdtd第79頁/共85頁qYobs*usobsgXdtdYdtd微生物的比凈增長速度第80頁/共85頁第81頁/共85頁水體污染（有毒化學物危害）水體污染（有毒化學物危害）第82頁/共85頁水體污染（有毒化學物危害）水體污染（有毒化學物危害）第83頁/共85頁第84頁/共85頁第85頁/共85頁附著生長工藝附著生長工藝 微生物生長方式微生物生長方式第7頁/共85頁1. 發酵發酵(fermentation)有機物氧化釋放的電子直接交給本身未完全氧化的某種中間產物，有機物氧化釋放的電子直接交給本身未完全氧化的某種中間產物，同時釋放能量并產生各種不同的代謝產物。同時釋放能量并產生各種不同的代謝產物。有機化合物只是部分地被氧化，因此，只釋放出一小部分的能量。有機化合物只是部分地被氧化，因此，只釋放