活性污泥法的动力学基础
活性污泥法动力学研究的目的是:定量地研究微生物在一定条件下对有机
污染物的降解速率,使
污水处理在比较理想的条件下,达到处理效率,并且使得工艺设计和运行管理更加合理。此外,通过动力学研究,明确有机物代谢和降解的内在规律,以便人们能够主动地对污水生物处理的生化反应速度进行控制,以达到处理的要求。
主要介绍了莫诺德方程和以此为基础建立的劳伦斯-麦卡蒂方程。
1、莫诺德方程
该方程是莫诺德在1942年用纯种微生物在单
一无毒性的有机底物的培养基上进行的微生物增殖速率和底物浓度之间的关系研究试验中得到的,并提出了与描述酶促反应速度与有机底物关系式类似的微生物增殖速率和底物浓度关系式,此后,他人进行的混合微生物群体组成的活性污泥对多种有机底物的微生物增殖试验,也取得了与莫诺德提出关系相似的结果,这说明莫诺德方程是适合活性污泥过程的。
要熟悉莫诺德方程的推导及推论,熟悉莫诺德方程中各常数的求解。
2、劳伦斯-麦卡蒂方程
劳伦斯-麦卡蒂基本方程是根据莫诺德方程建立的动力学关系式,仍是基于微生物的增殖和有机物的降解过程。该方程强调污泥龄(即细胞停留时间)的重要性,由于污泥龄可以通过控制污泥的排放量进行调节,因此,劳伦斯-麦卡蒂基本方程在实际应用中的可操作性强。另外,由劳伦斯-麦卡蒂基本方程衍生的其他关系式可以确定曝气池出水有机物浓度、曝气池微生物与污泥龄的关系浓度,确定污泥龄与污泥回流比的关系,确定有机物在高浓度与低浓度时的降解关系,确定活性污泥表观产率与污泥产率的关系等等。
活性污泥法的净化机理、过程及影响因素 1、净化机理及过程
⑴活性污泥中的微生物在酶的催化作用下,利用污水中的有机物和氧,将有机物氧化为水和二氧化碳,达到去除水中有机
污染物的目的。
⑵净化过程
活性污泥去除污水中有机物的过程一般分为三个阶段:
①初期的吸附去除阶段
在该阶段,污水和污泥在刚开始接触的5~10min内就出现了很高的BOD去除率,通常30min内完成污水中的有机物被大量去除,这主要是由于活性污泥的物理吸附和生物吸附作用共同作用的结果。加入收藏
活性污泥法初期的吸附去除的主要特点包括以下几点:
a.初期的吸附去除完成时间短,去除量大;b.去除的有机物对象主要是胶体和悬浮性有机物;c.活性污泥的性质与初期的吸附去除关系密切,一般处于内源呼吸期的活性污泥微生物吸附能力强,而氧化过度的活性污泥微生物初期吸附的效果不好;d.初期吸附有机物的效果与生物反应池的混合及传质效果密切相关;e.被吸附的有机物没有从根本上被矿化,通过数小时的曝气后,在胞外酶的作用下,被分解为小分子有机物后才可能被微生物酶转化。
②代谢阶段
活性污泥吸附了污水中呈非溶解状态的大分子有机物后,被微生物的胞外酶分解成小分子的溶解性有机物,与污水中溶解性的有机物一起进入微生物细胞内被降解和转化,一部分有机物质进行分解代谢,氧化为二氧化碳和水,并获得合成新细胞所需的能量,另一部分物质进行合成代谢,形成新的细胞物质。
③活性污泥絮体的分离沉淀
无论分解还是代谢,都能去除有机
污染物,但是产物却不同,分解代谢的产物是二氧化碳和水,而合成代谢的产物则是新的细胞,并以剩余污泥的方式排出活性污泥系统。
沉淀是混合液中固相活性污泥颗粒同废水分离的过程。固液分离的好坏,直接影响出水水质。如果处理水挟带生物体,出水BOD和SS将增大。所以,活性污泥法的处理效率,同其他生物处理方法一样,应包括二次沉淀池的效率,即用曝气池及二沉池的总效率表示,除了重力沉淀外,也可用气浮法进行固液分离。
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