污水处理原理第三讲

《污水处理原理第三讲》由会员分享，可在线阅读，更多相关《污水处理原理第三讲（25页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、5-6 BOD与 TbOD5-7 微 生 物 集 团 的 模 型 5-6 BOD与 TbOD5.6.1生 化 需 氧 量 （ BOD） 与 BOD试 验1.生 化 需 氧 量 概 念 水 中 有 机 物 通 过 微 生 物 （ 主 要 指 细 菌 ） 的 氧化 变 成 简 单 无 机 化 合 物 的 过 程 中 ， 对 水 中 溶 解氧 的 消 耗 量 称 为 生 化 需 氧 量 。细 菌 对 溶 解 氧 的 消 耗 包 括 ： 细 菌 分 解 、 合 成 、内 源 呼 吸 需 氧 量 ， 捕 食 微 生 物 新 陈 代 谢 时 的 需氧 量 ， 还 包 括 硝 化 需 氧 量 。2.生 化

2、需 氧 量 理 论 计 算 方 法 5-6 BOD与TbOD图5-12生化需氧量历时曲线 5-6 BOD与 TbOD 图 5-12给 出 了 在 天 然 水 体 中 典 型 的 生 化 需 氧量 历 时 曲 线 形 式 和 温 度 对 历 时 曲 线 的 影 响 。 将 该 曲 线 分 成 两 段 ， 以 开 始 到 增 长 缓 慢 下 来的 那 点 止 称 为 第 一 阶 段 ， 这 一 段 生 化 需 氧 量 的 产生 是 由 于 含 碳 有 机 物 的 分 解 ， 称 作 碳 质 BOD。 曲线 的 后 一 部 分 称 作 第 二 阶 段 ， 代 表 含 氮 有 机 物 硝化 过 程 的

3、 需 氧 量 ， 称 为 氮 质 BOD。 总 历 时 曲 线 可 以 看 作 是 二 者 的 叠 加 。 5-6 BOD与TbOD（1）碳 质 BODa.碳源物质完全氧化（如葡萄糖）： O2/C=2.67b.细菌的细胞合成： 每合成1克干细菌，约需单体氧0.985gc.细菌完全氧化 每克干细菌的完全氧化需要单体氧1.41gO6H6CO6OOHC 2226126 O110H59CONOH17C17NH59OOH24C 22255226126 3222275 NHO2H2CO5ONOHC 5-6 BOD与 TbOD（ 2） 氮 质 BOD 硝 化 BOD=4.57(有 机 氮 +氨 氮 )毫 克

4、 /升 +1.14（ NO2-氮 ） 毫克 /升 说 明 ： 总 BOD应 该 包 括 碳 质 BOD和 氮 质 BOD两者 ， 但 由 于 实 践 中 涉 及 到 的 BOD问 题 一 般 都 是 指 碳质 BOD， 所 以 在 未 特 别 注 明 的 情 况 下 ， 总 BOD都是 指 碳 质 BOD 2H2NO2HO2NO O2H2H3NO3O2NH -32-2 2-223 5-6 BOD与 TbOD3.BOD试 验 BOD试 验 是 指 300毫 升 瓶 所 做 的 标 准 五 日 生 化 需氧 量 （ BOD5） 试 验 。 由 于 试 验 的 条 件 和 实 际 条 件相 差 很

5、远 ， 试 验 的 BOD值 就 不 可 能 代 表 实 际 的 情 况 。因 此 BOD试 验 还 是 存 在 一 定 缺 陷 的 。BOD试 验 缺 陷1） 不 能 模 拟 生 物 氧 化 的 处 理 过 程 ， 试 验 时 水 样 静 止 、恒 温 ； 水 样 经 过 稀 释 ； 溶 解 氧 的 供 应 受 到 限 制 。2） 滞 后 期 的 长 短 随 试 验 的 具 体 条 件 变 化3） BOD曲 线 不 一 定 通 过 原 点 ， BOD 5 的 试 验 值 与 真正 的 有 机 物 浓 度 间 不 存 在 真 实 的 定 量 代 表 关 系 5-6 BOD与 TbOD 实 线

6、表 示 的 是 原 生 动物 滞 后 期 较 长 的 情 况 ，使 BOD曲 线 出 现 一个 平 台 。虚 线 表 示 的 是 原 生 动物 滞 后 期 较 短 的 情 况 ，BOD曲 线 上 不 出 现平 台 5-6 BO D与 TbO D5.6.2TbOD试验 鉴 于 BOD试 验 存 在 的 问 题 以 及 BODL的 重 要性 ， Busch等 人 从 20世 纪 50年 代 起 ， 就 不 断 探索 新 的 有 机 物 生 化 需 氧 量 的 方 法 ， 发 展 了TbOD 方 法 ， 可 以 在 一 天 以 内 甚 至 几 小 时 内 测出 废 水 中 有 机 物 的 总 BOD

7、值 。 Grady及 Busch提 出总BOD=BOD坪值+细菌的BOD理论值 BOD坪值：生化需氧量历时曲线上出现台阶的那一点所对应的BOD值。 5-6 BOD与 TbODTbOD试 验 的 具 体 方 法 ：（ 1） 获 取 驯 化 后 的 细 菌 悬 浮 液 ， 并 用 自 来 水 洗 去 其中 所 含 残 余 有 机 物（ 2） 测 定 细 菌 悬 浮 液 的 COD及 质 量 浓 度（ 3） 测 定 废 水 的 COD值（ 4） 将 细 菌 悬 浮 液 a毫 升 与 废 水 b毫 升 混 合 后 并 进 行曝 气 ， 以 促 进 细 菌 的 代 谢 作 用 ， 并 保 持 试 样 成

8、 分 均匀 ， 作 为 试 验 的 时 间 的 0点（ 5） 按 一 定 的 时 间 间 隔 取 水 氧 ， 测 定 混 合 液 的 COD、经 0.45孔 径 滤 膜 过 滤 后 的 滤 液 COD以 及 悬 浮 固 体量（ 6） 计 算 ： 5-6 BOD与 TbOD abaCOD-COD(COD abaCODODT COD-CODCOD COD-CODa uttb t ）细 菌 生 长 的 滤 液 最 小滤 液 初 始 混 合 液 最 小混 合 液 初 始稀 释 系 数uCOD ab 当 混 合 液 的 COD曲 线 变 水 平后 ， 表 示 水 中 有 机 物 已 被 消耗 光 ， C

9、ODm-CODmi代 表BOD坪 值 ， 即 废 水 中 有 机 物完 全 转 化 成 细 菌 物 质 后 所 需的 氧 量 。 当 滤 液 的 COD曲 线 变 水 平 后 ，CODfi-CODi代 表 由 于 微 生物 作 用 所 去 除 的 氧 的 总 需 氧量 ， 即 BODL TbOD试 验 可 以 提 供 三 个 重 要设 计 参 数 ： （ 1） BOD L;（ 2） 处 理 过 程所 需 的 O2量 ； （ 3） 细 菌 产量TbOD试 验 结 果 5-7微 生 物 集 团 的 模 型微 生 物 膜 微 生 物 絮 体 推导假设前提：稳定 集团成分，细胞的功能，菌龄分布以及其他

10、微生物的活性不随时间T改变而改变。1.微生物膜的微分方程 定 义 a为单位体积的膜或絮体中所含的活微生物的总表面积 取 厚 度 ， 面 积 为 的 体 积 微 元dy dxdz dxdydzdxdzyNadxdydzrdxdzdyyN )(- 0- 0- radydN rady yNdyyN 微 生 物 去 除 底 物 速 率 以 代 入 得dydCDeN 022 radyCdDe按 CK CadrdCDa rdd 代 入 r表 达 式022 CK CadyCdDe 得边 界 条 件 0y,0, ddCy CCLy b 2. 基 本 方 程 的 解 KCCkB LKDaLkM LyY CCdY

11、dfY fY fCk fLkdYf bb eb b 32 3 2222 21)(f 0,0 1,1 0)(1 )(d 式 中 ：对 前 面 的 式 子 进 行 无 量 纲 化 转 换 ：当 无 扩 散 阻 力 时 ： bbbb bbbbbbb CkCkNCk CkkLk CkLCkKCLCKaCK CLaN 33max3331 3111 11)1( LddCDN yy当 有 扩 散 阻 力 时 ： 111 y)/( )/(1y 2 2 YdYdfM BBLKDa LLyd CCdBLCKa LyddCDE bb 有 效 系 数 E： bEN MrMdE 有 阻 力 扩 散 桶 通 量无 阻 力

12、 扩 散 通 量 有 效 系 数 E的 数 值 解 ： Atkinson等 人 进 一 步 写 出 E的 近 似 函 数 ：21)1(12 BInBMBBE 11tanh1tanh1 11tanhktanh-1E E)1()1(2 2 22 2 21 p pP pppp Lk LkE L Lk BInBB MB ：到 有 效 系 数通 过 适 当 的 函 数 组 合 得p的 简 化 式 ， 以 R表 示 ： 2121 21 )21()21( )21( 1)1(2 32)1(2)1()1(2 )1(2 321211)1( 32 212122222bRp CkLkBM BBBBBBBBInBBB

13、BBBBBBBBIn 简 化 表 达 式 ： 3. 微 生 物 絮 体 的 解（ 1） 球 形 絮 体 的 特 征 长 度 ：ppAVL )1(NAR )1(EVN 30 10 pf 31p bbp bp bpp CkCEkV CkA CkAVL 量克 干 微 生 物 物 质 所 去 除单 位 湿 絮 体 溶 剂 中 的 每絮 体 的 通 量 表 达 式 ： 球 形 絮 体 的 特 征 强 度 ：（ 2） 絮 体 的 通 量 ：（ 3） 单 位 湿 絮 体 容 积 中 每 克 干 微 生 物 物 质 所 去 除 的 量 ：)1(NAR )1(EN 30 10 pf 31p bbp bp b p

14、p CkCEkV CkA CkL 量克 干 微 生 物 物 质 所 去 除单 位 湿 絮 体 溶 剂 中 的 每絮 体 的 通 量 表 达 式 ：球 形 絮 体 的 特 征 强 度 ： 絮 体 有 效 系 数 公 式 21)1()1(2 )(/( 1)1tanh1(/ )/tanh(1 1)1tanh(/ )/tanh(1 333 32 2 22 2 bbb bppp pppp ppp ppppp Pp CkInCkCk CkAVk AVk AVkE AVk AVkE 4.讨 论当 微 生 物 膜 厚 度 L足 够 小 时 ， E=1 当 L相 当 大 ， 值 大 时 31max 33max31 11kLkN CkCkNCkLCkNN bbbbb bb bR CkkLCkLkN LkE LkCkLkBM 21122 23211 )21()21( 2121 max3131 11 NLkkCkLCkN EbbR bC当 L相 当 大 ， 值 小 时 bC max301fR)2( 021fRbC)1( p/ApV 03 1max 31 3max)31(0 1fR 1Ep/ApV fRkkbC bCpV pAkkk kfR bCk bCkRbCkbCk 值 很 大 ：值 很 小 ：值 很 大 时 ：当 时在 、值 很 小 、 扩 散 阻 力 不 存当