污水處理原理第三講ppt課件

1、第五章第五章 生物化學(xué)工程根底生物化學(xué)工程根底 - -第三講第三講5-6 BOD與TbOD5-7 微生物集團的模型5-6 BOD與TbOD5.6.1生化需氧量BOD與BOD實驗1.生化需氧量概念 水中有機物經(jīng)過微生物主要指細(xì)菌的氧化變成簡單無機化合物的過程中，對水中溶解氧的耗費量稱為生化需氧量。細(xì)菌對溶解氧的耗費包括：細(xì)菌分解、合成、內(nèi)源呼吸需氧量，捕食微生物新陳代謝時的需氧量，還包括硝化需氧量。2.生化需氧量實際計算方法5-6 BOD與TbOD圖5-12生化需氧量歷時曲線5-6 BOD與TbOD 圖5-12給出了在天然水體中典型的生化需氧量歷時曲線方式和溫度對歷時曲線的影響。 將該曲線分成兩

2、段，以開場到增長緩慢下來的那點止稱為第一階段，這一段生化需氧量的產(chǎn)生是由于含碳有機物的分解，稱作碳質(zhì)BOD。曲線的后一部分稱作第二階段，代表含氮有機物硝化過程的需氧量，稱為氮質(zhì)BOD。 總歷時曲線可以看作是二者的疊加。5-6 BOD與TbOD1碳質(zhì)BODa.碳源物質(zhì)完全氧化如葡萄糖： O2/C=2.67b.細(xì)菌的細(xì)胞合成： 每合成1克干細(xì)菌，約需單體氧0.985gc.細(xì)菌完全氧化 每克干細(xì)菌的完全氧化需求單體氧1.41gO6H6CO6OOHC2226126O110H59CONOH17C17NH59OOH24C222552261263222275NHO2H2CO5ONOHC5-6 BOD與TbO

3、D2氮質(zhì)BOD 硝化BOD=4.57(有機氮+氨氮)毫克/升+1.14NO2-氮毫克/升 闡明：總BOD應(yīng)該包括碳質(zhì)BOD和氮質(zhì)BOD兩者，但由于實際中涉及到的BOD問題普通都是指碳質(zhì)BOD，所以在未特別注明的情況下，總BOD都是指碳質(zhì)BOD2H2NO2HO2NOO2H2H3NO3O2NH-32-22-2235-6 BOD與TbOD3.BOD實驗 BOD實驗是指300毫升瓶所做的規(guī)范五日生化需氧量BOD5實驗。由于實驗的條件和實踐條件相差很遠，實驗的BOD值就不能夠代表實踐的情況。因此BOD實驗還是存在一定缺陷的。BOD實驗缺陷1不能模擬生物氧化的處置過程，實驗時水樣靜止、恒溫；水樣經(jīng)過稀釋；

4、溶解氧的供應(yīng)遭到限制。2滯后期的長短隨實驗的詳細(xì)條件變化3BOD曲線不一定經(jīng)過原點，BOD5 的實驗值與真正的有機物濃度間不存在真實的定量代表關(guān)系5-6 BOD與TbOD 實線表示的是原生動物滯后期較長的情況，使BOD曲線出現(xiàn)一個平臺。虛線表示的是原生動物滯后期較短的情況，BOD曲線上不出現(xiàn)平臺5-6 BOD與與TbOD5.6.2TbOD實驗 鑒于BOD實驗存在的問題以及BODL的重要性，Busch等人從20世紀(jì)50年代起，就不斷探求新的有機物生化需氧量的方法，開展了TbOD 方法，可以在一天以內(nèi)甚至幾小時內(nèi)測出廢水中有機物的總BOD值。 Grady及Busch提出總BOD=BOD坪值+細(xì)菌的

5、BOD實際值 BOD坪值：生化需氧量歷時曲線上出現(xiàn)臺階的那一點所對應(yīng)的BOD值。5-6 BOD與TbODTbOD實驗的詳細(xì)方法：1獲取馴化后的細(xì)菌懸浮液，并用自來水洗去其中所含剩余有機物2測定細(xì)菌懸浮液的COD及質(zhì)量濃度3測定廢水的COD值4將細(xì)菌懸浮液a毫升與廢水b毫升混合后并進展曝氣，以促進細(xì)菌的代謝作用，并堅持試樣成分均勻，作為實驗的時間的0點5按一定的時間間隔取水氧，測定混合液的COD、經(jīng)0.45孔徑濾膜過濾后的濾液COD以及懸浮固體量6計算：5-6 BOD與TbODabaCOD-COD(CODabaCODODTCOD-CODCODCOD-CODauttbt）細(xì)菌生長的濾液最小濾液初始

6、混合液最小混合液初始稀釋系數(shù)uCODab 當(dāng)混合液的COD曲線變程度后，表示水中有機物已被耗費光，CODm-CODmi代表BOD坪值，即廢水中有機物完全轉(zhuǎn)化成細(xì)菌物質(zhì)后所需的氧量。 當(dāng)濾液的COD曲線變程度后，CODfi-CODi代表由于微生物作用所去除的氧的總需氧量，即BODL TbOD實驗可以提供三個重要設(shè)計參數(shù)： 1BODL;2處置過程所需的O2量；3細(xì)菌產(chǎn)量TbOD實驗結(jié)果5-7微生物集團的模型微生物膜微生物絮體推導(dǎo)假設(shè)前提：穩(wěn)定 集團成分，細(xì)胞的功能，菌齡分布以及其他微生物的活性不隨時間T改動而改動。1.微生物膜的微分方程 定義a為單位體積的膜或絮體中所含的活微生物的總外表積取厚度

7、，面積為 的體積微元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表達式022CKCadyCdDe得邊境條件0y,0,ddCyCCLyb2. 根本方程的解KCCkBLKDaLkMLyYCCdYdfYfYfCkfLkdYfbbebb323222221)(f0,01,10)(1)(d式中：對前面的式子進展無量綱化轉(zhuǎn)換：當(dāng)無分散阻力時：bbbbbbbbbbbCkCkNCkCkkLkCkLCkKCLCKaCKCLaN33max3331

8、311111)1( LddCDNyy當(dāng)有分散阻力時：111y)/()/(1y22YdYdfMBBLKDaLLydCCdBLCKaLyddCDEbb有效系數(shù)E：bENMrMdE 有阻力分散桶通量無阻力分散通量有效系數(shù)E的數(shù)值解： Atkinson等人進一步寫出E的近似函數(shù)：21)1(12BInBMBBE11tanh1tanh111tanhktanh-1EE)1 ()1 (2222221ppPppppLkLkELLkBInBBMB：到有效系數(shù)通過適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)組合得p的簡化式，以R表示：212121)21()21()21(1)1(232)1(2)1()1(2)1(2321211)1(322121222

9、22bRpCkLkBMBBBBBBBBInBBBBBBBBBBBIn簡化表達式：3. 微生物絮體的解1球形絮體的特征長度：ppAVL )1(NAR)1(EVN3010pf31pbbpbpbppCkCEkVCkACkAVL量克干微生物物質(zhì)所去除單位濕絮體溶劑中的每絮體的通量表達式：球形絮體的特征強度：2絮體的通量：3單位濕絮體容積中每克干微生物物質(zhì)所去除的量：)1(NAR)1(EVN3010pf31pbbpbpbppCkCEkVCkACkAVL量克干微生物物質(zhì)所去除單位濕絮體溶劑中的每絮體的通量表達式：球形絮體的特征強度：絮體有效系數(shù)公式21)1 ()1 (2)(/(1) 1tanh1(/)/tanh(11) 1tanh(/)/tanh(1333322222bbbbpppppppppppppppPpCkInCkCkCkAVkAVkAVkEAVkAVkE4.討論當(dāng)微生物膜厚度L足夠小時，E=1 當(dāng)L相當(dāng)大， 值大時 31max33max3111kLkNCkCkNCkLCkNNbbbbbbbbRCkkLCkLkNLkELkCkLkBM2112223211)21 ()21 (2121m