上一節主要講解活性汙泥法的6大控制指標,是絕對需要大家掌握的重點內容,詳見汙水處理精華:活性汙泥法設計計算公式匯總,必須掌握這6點。
本節主要講解活性汙泥反應動力學基礎,主要包括4個假設、3個內容、3個公式和3個產率係數,同樣需要大家注意。
01 活性汙泥反應動力學4個假設活性汙泥反應動力學模型以完全混合式曝氣反應池為基礎建立,經過修正後應用到推流式曝氣反應池系統。
那在研究活性汙泥反應動力學前,假定的4個假設條件是什麼呢?其實就是一種理想化界定條件,這種條件在現實中是很難滿足的,但是為了理論模擬,所做出的的一種假定條件。
1.活性汙泥系統運行時處於穩定狀態;
2.活性汙泥在二沉池內不產生微生物代謝活動且活性汙泥泥水分離良好;
3.進入活性汙泥系統的有毒物質和抑制物質不超過其毒閾濃度(也就是說有毒物質的量不影響活性汙泥的降解作用,也可以理解為有毒物質的極限允許濃度);
4.進入曝氣反應池的原汙水中不含活性汙泥。
這個知識點只是一個入門級的假定條件,一般情況下甚至連知識選擇題也很少考到,大家稍作了解即可。
02 活性汙泥反應動力學3個內容活性汙泥反應動力學研究的目的在於,對活性汙泥反應機理進行研究,探討活性汙泥對有機物的代謝降解過程,方便的對反應速率加以控制和調節。
對於活性汙泥反應動力學,總結起來有以下3點內容。
1.有機物的降解速率與有機物濃度、活性汙泥微生物量等因素之間的關係;
2.活性汙泥微生物的增殖速率(即活性汙泥的增長速率)與有機物濃度、微生物量等因素之間的關係;
3.微生物的耗氧速率與有機物降解、微生物量等因素之間的關係。
畢竟構成活性汙泥法的三個要素就是微生物、食料和溶解氧,所以活性汙泥法反應動力學的研究必然是以這三種成分為對象,其中第一、二條就是微生物與食料之間的關係,第三條就是微生物與溶解氧之間的關係。
這一部分內容在考試時也不是常考點,稍作了解即可。
03 活性汙泥反應動力學3個公式這一節內容是本節重點,有關於活性汙泥反應動力學的3個公式是歷年知識選擇題常考點,但是目前為止僅有一次在案例計算當中出現,就是關於勞-麥方程應用。這三個重要公式總結如下所示。
(1)米-門公式
米-門公式是一個理論公式,它表示的是有機物在準穩態酶促反應條件下,有機物的反應(降解)速率方程。
關於米-門公式,一般不會在案例計算當中出現,僅作為一個常識知識點了解其是一個理論公式,表示的內容即可,至於公式不用記,案例不會考到。
(2)莫諾特方程
莫諾特方程是一個實驗式,它表示的是純種微生物在單一有機物培養基中,微生物的增殖速率與有機物濃度之間的關係。
關於莫諾特方程,同樣不會在案例計算當中出現,了解其是一個實驗式,以及其表示的內容即可,重點是純種微生物、單一有機物這兩個字樣,有時選項中會故意混淆來出。
(3)勞-麥方程
勞-麥方程是把米-門方程和莫諾特方程聯繫在了一起,以微生物的增殖速率與有機物的降解速率為基礎提出的,並且在這個方程中提出了單位微生物的有機物利用率概念。
對於勞-麥方程,教材中有許多推導公式,但是最重要,歷年真題中考察過的就以上一個公式,考察方向為汙泥齡和產率係數之間的關係,其餘公式可以不看,畢竟大多是一些中間推導式,案例不會考到,但是一旦遇到汙泥齡和產率係數之間的關係時,需要想到莫諾特方程這個公式。
04 活性汙泥反應動力學3個產率係數這三個產率係數是總產率係數Yt、合成產率係數Y以及表觀產率係數Yobs。關於這三個產率係數是本節最重點內容,不但是案例考試題常考點,而且也算是一個難點,需要大家熟練掌握。
1.總產率係數(Yt):表示生物處理系統內去除單位有機物產生的汙泥總量,含內源呼吸衰減時和汙水中懸浮物固體量,其針對的是MLSS,其單位為kgss/(kgBOD5)。
2.合成產率係數(Y):表示生物處理系統內去除單位有機物產生的汙泥量,包括微生物內源呼吸作用而衰減的量,其針對的是MLVSS,其單位為kgvss/(kgBOD5)。
3.表觀產率係數(Yobs):表示的是生物處理系統內去除單位有機物產生的汙泥量,不包括微生物內源呼吸作用而衰減的量,其針對的是MLVSS,其單位為kgvss/(kgBOD5)。
用這三個產率係數表示剩餘汙泥量△X(單位kgss/d)有以下等式關係。
△X=YQ(So-Se)-KdVXv+fQ[(SS)o-(SS)e]=YtQ(So-Se)=YobsQ(So-Se)+fQ[(SS)o-(SS)e]
1.△X——剩餘汙泥量,kgvss/kgBOD5;
2.Y——汙泥合成產率係數,kgvss/(kgBOD5);
3.Yt——汙泥總產率係數,kgss/(kgBOD5);
4.Yobs——汙泥表觀產率係數,kgvss/(kgBOD5);
5.Q——設計平均日汙水量,m3/d;
6.So——生物反應池進水5日生化需氧量,kg/m3;
7.Se——生物反應池出水5日生化需氧量,kg/m3;
8.Kd——衰減係數,d-1;
9.V——生物反應池容積,m3;
10.Xv——生物反應池內混合液揮發性懸浮固體平均濃度,gMLSS/L;
11.f——SS的汙泥轉化率,宜根據實驗資料確定,無實驗資料時可取0.5~0.7gMLSS/gSS;
12.(SS)o——生物反應池進水懸浮物濃度,kg/m3;
13.(SS)e——生物反應池出水懸浮物濃度,kg/m3;
14.X——生物反應池內混合液懸浮固體平均濃度,gMLSS/L。
對於這個公式中的f,千萬不要和f(MLVSS/MLSS)弄混淆,這兩個f指代的意義不一樣。還要注意的一點就是系統排泥量和汙泥淨增量,也就是△X和△Xv之間的區別,這兩個量用公式表示如下。
1.△X=YQ(So-Se)-KdVXv+fQ[(SS)o-(SS)e]=YtQ(So-Se)=YobsQ(So-Se)+fQ[(SS)o-(SS)e]
2.△Xv=YQ(So-Se)-KdVXv=YobsQ(So-Se)
各參數含義見以上所述。
05 本節總結本節中最重要的兩個考點,一個是米-門方程、莫諾特方程和勞-麥方程指代的意義,另一個是三個產率係數之間的關係,尤其是三個產率係數,屬於重點中的重點,需要大家熟練掌握。本節內容需要大家掌握的點,總結如下所示。
1.米-門公式是一個理論公式,它表示的是有機物在準穩態酶促反應條件下,有機物的反應(降解)速率方程。
2.莫諾特方程是一個實驗式,它表示的是純種微生物在單一有機物培養基中,微生物的增殖速率與有機物濃度之間的關係。
3.勞-麥方程是把米-門方程和莫諾特方程聯繫在了一起,以微生物的增殖速率與有機物的降解速率為基礎提出的,並且在這個方程中提出了單位微生物的有機物利用率概念。
4.總產率係數(Yt):表示生物處理系統內去除單位有機物產生的汙泥總量,含內源呼吸衰減時和汙水中懸浮物固體量,其針對的是MLSS,其單位為kgss/(kgBOD5)。
5.合成產率係數(Y):表示生物處理系統內去除單位有機物產生的汙泥量,包括微生物內源呼吸作用而衰減的量,其針對的是MLVSS,其單位為kgvss/(kgBOD5)。
6.表觀產率係數(Yobs):表示的是生物處理系統內去除單位有機物產生的汙泥量,不包括微生物內源呼吸作用而衰減的量,其針對的是MLVSS,其單位為kgvss/(kgBOD5)。
7.△X=YQ(So-Se)-KdVXv+fQ[(SS)o-(SS)e]=YtQ(So-Se)=YobsQ(So-Se)+fQ[(SS)o-(SS)e]
8.△Xv=YQ(So-Se)-KdVXv=YobsQ(So-Se)
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