现在来看图21,2。该示意图画的是一个连续流系统;包括 座完全混合的曝气淞,一座澄清—浓缩池,以及将澄猜 浓缩池底流中浓缩了的生物群体悬浮液回流的设施。另外,还通 过不断排放曝气池内一部分悬浮液的方法来排陰生物群固体。假 定所有生长和衰亡过程都发生在曝气池中,就可建立整个系统生 物群体量的平衡。 限气池 清浓缩池 S SI.Xe 人Q+Q。Q Q-0w S X 图2,1,2连续流系统示意图。 包括一麽完全涠合曝气池(/:长反应器)一座澄清— 缩池(性物群分离—浓缩器);和从浴清一浓缩池底流中回 流浓缩生物群体悬浮液的设苑以及曝气池排放物群体的设施。 积累率=流入一流出+生长一衰亡 (2.1.4 dⅹ dt=0-(Q-Qw) Xe+ VuXa-vkaxa 式中Xa,X=分别为曝气池和澄清出水中生物群体的浓度 〔ML3 V=曝气池容积〔L3 Q,Qw=分别代表进人系统的和从系统排出的悬浮液流 量〔L3t^4 将式(2,1,4)乘以vxn,且令dX,=0,重新整理后得到该 dt 24 PDF文件使用" pdffactory"试用版本创建w, fineprint,com,cn
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方程的稳态形。 (-Q)X。+QyX ps-ke (2·直。5) 式(2.1)等号右边的一项是净生长率,等于从系统排放固体的 流量除以保留在曝气池内的固体量这样一个比值。用这个比值的 倒数式表达,式(2,1,5)就变成 式中的s=平均固体停留时间〔t 平均隰体停留时间6s,建立起了生物群体净生长量与系统 固体量损失之间的关系,可以作为微生物处理过程约一个关键的 设计和运转参数。若出水中带出的生物群体可忽略不计时,则 并巨处理过程可简单地靠调整Q的办法实行控制。 如果不采用从曝气池排除一部份悬浮液以去除生物群固体的 办法(如图21,2所示),也可通过连续排板澄清-浓缩池底流 的办法来完成。这种排涠方式能以下式表示、 ⅤX。 (Q-Qm)X。+QxX1 (2.1.8) 式中Q=排放底流的流量〔L3tˉ1〕 X=底流中生物群体的浓度CML3 出永中带出的生物群体量可忽略,式(2,I8)变成 X X 2.1.9) X。和XR值不变时,过程的控制即可由调整Qw来实现。 合并式(2.12)和式(21·6),可导出表达残留在系统出水 25 PDF文件使用" pdffactory"试用版本创建w, fineprint,com,cn
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基质量的式子 s(A-1 (2。1。10) 式(2.110)的曲线示于图213,图中按给定的一组生物 系数画出了S;与9润的函数关系〔箭头指向左下方的曲线)。 对这条曲线两个变量之间的关系必须注意以下两点:第一,当 6s值大于生物群体从系统冲出时的值时,那么S,的值就与系统 进水的基质浓度S。无关第二,当6s超出一定值时,进一步增 加es值,则S1变化不大。经验证明,上述第一点并非必然如 400 16 30 209 当200 eCO Ey 0o毫克/升/ 43 6 平均固体停留时间θ(小时) 图2.1.3有回流的连续流完全混系统稳态关系!线 假设条件:Ks=200毫克/升,=0,2小时 kd=0.005小时,X=0.5,V!Q=6小时 26 PDF文件使用" pdffactory"试用版本创建w, fineprint,com,cn
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此,尤其当进水基质浓度变化很大时*。然而,从概念来说,第 一点有是有用的。 曝气池生物群体浓度与平均置体停留时间之间的关系,可以 通过曝气池基质的质量平衡列出。 积累率=流入一流出一利用 ds dt≈QSo-QS 新整理后,从式(2,1.11)的稳态形式可以求解Xa X,= Y(S0→S1) V/Q 1+ka9s (2.1。12) 式中V/Q=水力停留时间t 式(21.12)以三种不同进水基质浓度绘成图2.1.3。此处 也要说明两点。第一,对给定θs值来说,曝气池生物群体浓度 将随进水基质浓度So而变。第二,对某一給定S值可得出 个s值,低于此6s值时生物群体就将全邮从池内冲洗出去。这 个(s值称为临界固体停留时间,是由于生物群体的净生长率跟 不上从曝气池带走生物群体的速度造成的。将式(21,6)修改 下,用S代替S1,则临界固体停留吋间即可计算: 1=pK+5 (2,1.13) 在这一节中,考虑只有生物群固体存在于培养系统。但在废 水处理的系统中,还存在着生物群体以外的悬浮固体,在设计和 控制处理系统时也要加以考虑。处理系统悬浮固体的组成将在22 节中讨论,在讨论中将应用更为系统和详细的符号把各种固体区 C P.L. Grady, ro, and D R. williams,Effects of Influent Substrate concentration on the Kinetics of Natnral Microbial Populations in Continuous Culture" Water Res, 9(1973.171 27 PDF文件使用" pdffactory"试用版本创建w, fineprint,com,cn
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分开米。例如本节中生物群体浓度的表达符号X,在2.2节中 将改用符号axX:表示。 营养需要量 碳,氮和璘是构成原生质的基木元素。因此,这些元素也是 繁殖生物体所需要的主要营养物质。虽然原生质中这些元素将以 不同的比例存在,但它们要能在活生物体内存在似乎要有一最低 的比例关系。对于细营生物群体,其基本化学元素组成可假定为 CsoH57O23N12P。在这样组成的生物群体中N和P所占的百 分数分别为122%和23% 生物群体净产率可由式(2.1·12)的修正式来估算: R V。QY(S。-51) (2.1·14) 1+k 式中Rxa=生物群体净产率CMt1 基质利用速率可用下式计算 Rs=Q(Sa-Si (2·1·15) 式中Rs=基质利用速率CMt1 生长对各种营养的需要量可简便地由下述比例关系表示 BOD :N: P R 二 :5。3:1 (21.16 0.023Rxa 式(2.116)所示的比值将随处理过程运行期间的平均固体停留时 间而变。当平均固体停留时间增加时,单位基质对氮和磷的需要 量减少 氧的需要量 如代谢作用是好气性的,则需氧量可由下式估算 Roz =aQ(So-S1)+bQ(Ne-Ni CVX (2.1、17) PDF文件使用" pdffactory"试用版本创建w, fineprint,com,cn
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