废水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础
第一节 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理
第二节 微生物的生长规律和生长环境
第三节 反应速度和反应级数
第四节 米歇里斯-门坦 （Michaelis-Menten）方程式
第五节 莫诺特（Monod）方程式
第六节 废水生物处理工程的 基本数学模式
第一节 废水的好氧生物处理和厌氧生物处理
微 生 物 的 新 陈 代 谢
新陈代谢：微生物不断从外界环境中摄取营养物质，通过生物酶催化的复杂生化反应，在体内不断进行物质转化和交换的过程。
分解代谢：分解复杂营养物质，降解高能化合物，获得能量。 合成代谢：通过一系列的生化反应，将营养物质转化为复杂的细胞成分，机体制造自身。
底物降解：污水中可被微生物通过酶的催化作用而进行生物化学变化的物质称为底物或基质。 可生物降解有机物量：可通过生物的降解转化的量。 可生物降解底物量：包括有机的和无机的可生物利用物质。
能量循环：三磷酸腺苷ATP(adenosine triphosphate) AMP+~P→ADP+ ~P →ATP ADP磷酸化生成ATP；ATP水解产生能量。
低能化合物
高能化合物
ATP
能量
生理需要
细胞合成
热能释放
微 生 物 的 呼 吸
一切生物时刻都在进行着呼吸，没有呼吸就没 有生命。
呼吸作用的生物现象： 呼吸作用中发生能量转换：供细胞合成、其他生命活动，多余的能量以热量形式释放。 通过呼吸作用，复杂有机物逐步转化为简单物质。呼吸作用过程中吸收和同化各种营养物质。
微 生 物 的 呼 吸 类 型
微生物的呼吸指微生物获取能量的生理功能
异养型微生物 异养型微生物以有机物为底物（电子供体），其终点产物为二氧化碳、氨和水等无机物，同时放出能量。如下式所示： 异氧微生物又可分为化能异氧微生物和光能异氧微生物。 化能异氧微生物：氧化有机物产生化学能而获得能量的微生物。 光能异氧微生物：以光为能源，以有机物为供氢体还原CO2，合成有机物的一类厌氧微生物。 有机废水的好氧生物处理，如活性污泥法、生物膜法、污泥的好氧消化等属于这种类型的呼吸。
2.自养型微生物 自养型微生物以无机物为底物（电子供体），其终点产物也是无机物，同时放出能量。
大型合流污水沟道和污水沟 道存在该式所示的生化反应
生物脱氮工艺中的生物硝化过程
厌氧呼吸是在无分子氧（O2）的情况下进行的生物氧化。 厌氧微生物只有脱氢酶系统，没有氧化酶系统。在呼吸过程中，底物中的氢被脱氢酶活化，从底物中脱下来的氢经辅酶传递给除氧以外的有机物或无机物，使其还原。 厌氧呼吸的受氢体不是分子氧。在厌氧呼吸过程中，底物氧化不彻底，最终产物不是二氧化碳和水，而是一些较原来底物简单的化合物。这种化合物还含有相当的能量，故释放能量较少。 如有机污泥的厌氧消化过程中产生的甲烷，是含有相当能量的可燃气体。 厌氧呼吸按反应过程中的最终受氢体的不同，可分为发酵和无氧呼吸。
厌 氧 呼 吸