微生物反应动力学与微生物反应器解析精品文稿.ppt
《微生物反应动力学与微生物反应器解析精品文稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微生物反应动力学与微生物反应器解析精品文稿.ppt(42页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、微生物反应动力学与微生物反应器解析第1页,本讲稿共42页一、微生物生长速率(一)微生物的生长速率的定义(15.3.1)X:活细胞浓度(mg/L):比生长速率(specific growth rate,1/h)td:倍增时间(doubling time)第一节 微生物反应动力学第2页,本讲稿共42页微生物的Logistic增长曲线时间tXdX/dt=a(Xm-X)XXm第一节 微生物反应动力学第3页,本讲稿共42页(二)微生物生长速率与基质浓度的关系S:生长限制性基质的浓度(mg/L)max:最大比生长速率(1/h)Ks:饱和系数(mg/L)。Ks与max/2时的S值相等Monod(莫诺特)方程
2、第一节 微生物反应动力学第4页,本讲稿共42页Monod方程与麦氏(Michaelis-Menten)方程的区别Michaelis-Menten方程中的Ks有明确的物理意义(与基质和酶的亲和力有关),而Monod方程中的Ks仅是一个试验值。Michaelis-Menten方程有理论推导基础,而Monod方程是纯经验公式,没有明确的理论依据。第一节 微生物反应动力学第5页,本讲稿共42页12富营养细胞(Eutroph)与贫营养细胞(Oligotroph)的比较富营养细胞:Ks值较大,在低基质浓度时的生长速率低。贫营养细胞:Ks值较小,在低基质浓度时的亦能快速生长。即能使基质消耗到很低的水平。环境
3、治理中哪种微生物比较理想?第一节 微生物反应动力学第6页,本讲稿共42页由Monod方程可知,S0,则0实际上,S Smin时,0(观察不到微生物的生长)b:自我衰减系数(1/h)考虑维持代谢时的微生物生长速率方程:维持代谢(maintenance metabolism)自呼吸/内源呼吸(endogenous metabolism)现象该现象由维持代谢或自呼吸/内源呼吸引起第一节 微生物反应动力学第7页,本讲稿共42页两种生长限制性基质共存时的生长速率方程当两种基质S1和S2均为限制性基质时,微生物的比增长速率可表示为:(15.3.5)第一节 微生物反应动力学第8页,本讲稿共42页(三)抑制性
4、物质共存时的生长速率方程1.基质抑制常见的抑制性基质:苯酚、氨、醇类(15.3.7)Haldane Equation第一节 微生物反应动力学第9页,本讲稿共42页Kp:代谢产物抑制系数(mg/L)2.代谢产物抑制(15.3.8)该关系式也适合于其它共存物质(非基质)第一节 微生物反应动力学第10页,本讲稿共42页(一)分散体系的基质消耗速率1.基质消耗速率的表达式基质消耗速率(volumetric substrate consumption rate)(15.3.12)细胞(表观)产率系数比基质消耗速率(specific substrate consumption rate,s)(15.3.1
5、4)定义式第一节 微生物反应动力学第11页,本讲稿共42页当可以用Monod方程表达时,(15.3.14)可改写为:式中max为最大比基质消耗速率。(15.3.15)最大比基质消耗速率第一节 微生物反应动力学第12页,本讲稿共42页2.考虑维持代谢的基质消耗速率表达式基质消耗速率=用于微生物生长的消耗速率 用于维持细胞活性的消耗速率(15.3.16)细胞真实产率系数(15.3.17)第一节 微生物反应动力学第13页,本讲稿共42页(15.3.17)(15.3.14)(15.3.19)x第一节 微生物反应动力学第14页,本讲稿共42页(三)生物膜的基质消耗速率1微生物膜的物料衡算与基本方程微生物
6、膜:附着生长在固体表面上的微生物的聚集体。可视为固体催化剂固体微生物膜液相第一节 微生物反应动力学第15页,本讲稿共42页固体微生物膜液相基质S在厚度为dz,面积为dxdy的微小单元内的物料衡算(微生物膜表面光滑、内部均匀)扩散进入量:扩散出的量:反应消耗量:基质在微生物膜内的有效扩散系数以微生物膜体积为基准的基质消耗速率第一节 微生物反应动力学第16页,本讲稿共42页在稳态状态下:扩散进入量扩散出的量反应消耗量微生物膜的基本方程第一节 微生物反应动力学第17页,本讲稿共42页2微生物膜内的基质浓度分布微生物膜内的基质消耗反应为一级反应时微生物膜的密度,即膜内的微生物浓度。固体微生物膜液相(1
7、5.3.29)边界条件:z0,SS*掌握膜内各处的浓度对评价生物特性,指导操作有重要意义第一节 微生物反应动力学第18页,本讲稿共42页球形催化剂的西勒数(15.3.39)修正西勒数第一节 微生物反应动力学第19页,本讲稿共42页三、微生物生长速率与基质消耗速率的关系在环境工程中,常常需要根据污染物的生物降解速率预测微生物的生长量(15.3.16)(15.3.60)(15.3.59)常数b第一节 微生物反应动力学第20页,本讲稿共42页在污水生物处理中Yx/s*:污泥真实转化率或污泥真实产率 b:微生物的自身氧化率(衰减系数)污水的活性污泥法处理系统的b值为0.003-0.008 1/h(15
8、.3.61)第一节 微生物反应动力学第21页,本讲稿共42页四、代谢产物的生成速率代谢产物的生成速率(两种生成速率之和)根据生成途径分类细胞生长偶联产物(growth associated products):与细胞生长有关的产物,生成速率正比于细胞生长速率非生长偶联产物(nongrowth associated products):与细胞生长无关的产物,其生成速率正比于细胞浓度式中rp为产物的生成速率,和为常数。rprx+X(15.3.62)第一节 微生物反应动力学第22页,本讲稿共42页一、微生物的间歇培养二、微生物的半连续培养三、微生物的连续培养 第二节 微生物反应器的操作与设计本节的主
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 微生物 反应 动力学 反应器 解析 精品 文稿
限制150内