第二章过程动力学 包括氧化沟在内的任何生物处理系统,其基本目的都是去除有机固体、减少需氧量。这 些有机固体可以是可沉固体、胶态固体、或溶解固体。我们靠沉淀这种物理方法来去除可沉 固体。胶态和溶解有机固体是通过生物化学方法来去除的。氧化沟的第二个处理目的通常是 把氨转换成硝酸盐,以减少总需氧量,以及(或)除氮,以控制水中的营养。这些内容将在 第四章进行详尽的讨论。 环境工程师与医药工程师不同,他们是在未消毒的环境下进行工作的。因此,对生化过 程的控制是通过生物反应池中的环境控制来完成的,从而达到促进所需有机物生长的目的。 尽管在预报环境条件和生物系统对环境条件变化的反应方面,常常遇到困难,但生物反应池 的环境控制还是得到了应用。 2.1过程微生物学 为了理解氧化沟的生物动力学,有必要看一下生物系统中具有重要作用的有机物。在生 物污水处理系统中,我们所感兴趣的微生物属于原生生物的领域。原生生物是单细胞微生物 或没有细胞组织分化的多细胞微生物。根据环境工程师的需要,原生生物可按照它们的碳源 和能量来源、或按照它们利用分子氧的能力进行简便的分类。 2.1.1微生物的分类 以有机化合物为碳源和能源的微生物叫异养微生物。异养微生物在生物污水处理系统中 使有机物质向二氧化碳转化,并产生脱硝作用。自养微生物的碳源是无机碳,通常是重碳酸 根离子或二氧化碳。自养微生物可以进一步分为以光为能源的光合微生物,和能量来自无机 化合物的氧化-还原反应的化学合成微生物。化学合成自养微生物以氨为能源,在氧化沟中进 行硝化作用。 微生物也可以根据其利用分子氧的能力来分类。专性需氧微生物需要分子氧,而专性厌 氧微生物则利用化合氧,如硫酸盐。分子氧对于专性厌氧微生物具有毒性作用,而兼性需氧 微生物则既能利用游离氧,又能利用化合氧。 氧化沟中的大部分污水处理工作是由细菌来完成的。细菌是单细胞的原生生物,它们需 要溶解性食物和水分,并通过二次分裂再生。它们的大小在0.5~15μm的范围内。在细菌的 细胞中,有80~90%的水,而固体成分的大约90%是有机物。有机成分近似CHO2N,无机成 分则是由P03(50%)、S03、Na0和Ca0组成,另外还有微量的铁和铜等营养素。 通常被环境工程师解释为多细胞异养原生生物的真菌,也在生物污水处理中起着重要作 用。真菌是专性需氧微生物,它们喜欢较低的pH值(最佳值大约为5.6),而且对氧的需要 量也较小。在氧化沟这样的悬浮微生物反应池中,真菌常给固体分离造成困难,因为它们形
６ 第二章 过程动力学 包括氧化沟在内的任何生物处理系统，其基本目的都是去除有机固体、减少需氧量。这 些有机固体可以是可沉固体、胶态固体、或溶解固体。我们靠沉淀这种物理方法来去除可沉 固体。胶态和溶解有机固体是通过生物化学方法来去除的。氧化沟的第二个处理目的通常是 把氨转换成硝酸盐，以减少总需氧量，以及（或）除氮，以控制水中的营养。这些内容将在 第四章进行详尽的讨论。 环境工程师与医药工程师不同，他们是在未消毒的环境下进行工作的。因此，对生化过 程的控制是通过生物反应池中的环境控制来完成的，从而达到促进所需有机物生长的目的。 尽管在预报环境条件和生物系统对环境条件变化的反应方面，常常遇到困难，但生物反应池 的环境控制还是得到了应用。 2．1 过程微生物学 为了理解氧化沟的生物动力学，有必要看一下生物系统中具有重要作用的有机物。在生 物污水处理系统中，我们所感兴趣的微生物属于原生生物的领域。原生生物是单细胞微生物 或没有细胞组织分化的多细胞微生物。根据环境工程师的需要，原生生物可按照它们的碳源 和能量来源、或按照它们利用分子氧的能力进行简便的分类。 2．1．1 微生物的分类 以有机化合物为碳源和能源的微生物叫异养微生物。异养微生物在生物污水处理系统中 使有机物质向二氧化碳转化，并产生脱硝作用。自养微生物的碳源是无机碳，通常是重碳酸 根离子或二氧化碳。自养微生物可以进一步分为以光为能源的光合微生物，和能量来自无机 化合物的氧化-还原反应的化学合成微生物。化学合成自养微生物以氨为能源，在氧化沟中进 行硝化作用。 微生物也可以根据其利用分子氧的能力来分类。专性需氧微生物需要分子氧，而专性厌 氧微生物则利用化合氧，如硫酸盐。分子氧对于专性厌氧微生物具有毒性作用，而兼性需氧 微生物则既能利用游离氧，又能利用化合氧。 氧化沟中的大部分污水处理工作是由细菌来完成的。细菌是单细胞的原生生物，它们需 要溶解性食物和水分，并通过二次分裂再生。它们的大小在 0.5～15μm 的范围内。在细菌的 细胞中，有 80～90％的水，而固体成分的大约 90％是有机物。有机成分近似 C5H7O2N，无机成 分则是由 P2O5(50％)、SO3、Na2O 和 CaO 组成，另外还有微量的铁和铜等营养素。 通常被环境工程师解释为多细胞异养原生生物的真菌，也在生物污水处理中起着重要作 用。真菌是专性需氧微生物，它们喜欢较低的 pH 值（最佳值大约为 5.6），而且对氧的需要 量也较小。在氧化沟这样的悬浮微生物反应池中，真菌常给固体分离造成困难，因为它们形
成沉淀性能很差的丝状菌。在处理低pH值或缺氮的污水时,真菌是个特例,因为在这些情况 下它们比细菌更有利 在生物处理系统中具有重要作用的还有单细胞原生动物和轮虫之类的多细胞微生 物。这些微生物通过消耗胶体有机微粒和细菌细胞,起着一种对出水进行“精制”的作用 从而在生物处理系统中达到降低出水浊度的目的。 新陈代谢和能量 微生物需要大量的能量。资料表明,1g的大肠埃希氏菌大约需要0.6W的能量来维持细 胞生命和进行再生。由此可见,77kg的大肠埃希氏菌每天大约需要4002.58MJ的热量,而 个体重为77kg的人每天需要10.5~12.6MJ的热量。微生物所需的能量是从氧化-还原反应中 获得的。 2.2.1能量反应 异养微生物新陈代谢的整个反应过程可以表示如下: 有机物+02+细胞→C02+H2+更多的细胞+能量 有机物质既用于产生能量,又用于细胞合成。氧化-还原反应就是将被还原物(电子给体) 的电子转给起氧化作用的物质(电子受体),我们通常把电子给体看作食物。异养微生物的新 陈代谢利用有机电子给体;自养微生物的新陈代谢利用无机电子给体。在需氧微生物系统中, 氧是最终的电子受体。在缺氧微生物系统中,最终电子受体是亚硝酸盐或硝酸盐;而CO2和 S04则是厌氧微生物系统中的最终电子受体。最终电子受体决定着从“食物”中所得能量的 多少。 麦卡蒂( McCarty)就生物过程中的能量产生和细胞合成提出了一种化学计算方法。表2.1 列出了他所提出的氧化一还原反应。 【例2.1】利用表2.1中的方程式可以求出在需氧、缺氧和厌氧情况下,从生活污水 的新陈代谢中所获得的能量 设生活污水的成分为C1OH1903N,利用表示电子给体(食物)的方程式7和表示需要氧 情况的方程式(3),我们可以写出下述半程反应: 给体: (1/50)CdH10N+(9/25)H2O=(9/50)CO2+(1/50)NH4++(1/50)HC3+H+e △G°=+31.8kJ/e 受体 (1/4)02+H+e=(1/2)H0 △G°=-78.189kJ/e (2.3) 把上述半程反应相加,即可得出 (1/50)CHQN+(⑨/25)HO+(1/4QHH+e=(9/50)2+(1/50)NH++(1/30)H03HH+e+(/2HD
７ 成沉淀性能很差的丝状菌。在处理低 pH 值或缺氮的污水时，真菌是个特例，因为在这些情况 下它们比细菌更有利。 在生物处理系统中具有重要作用的还有单细胞原生动物和轮虫之类的多细胞微生 物。这些微生物通过消耗胶体有机微粒和细菌细胞，起着一种对出水进行“精制”的作用， 从而在生物处理系统中达到降低出水浊度的目的。 2．2 新陈代谢和能量 微生物需要大量的能量。资料表明，1g 的大肠埃希氏菌大约需要 0.6W 的能量来维持细 胞生命和进行再生。由此可见，77kg 的大肠埃希氏菌每天大约需要 4002.58MJ 的热量，而一 个体重为 77kg 的人每天需要 10.5～12.6MJ 的热量。微生物所需的能量是从氧化-还原反应中 获得的。 2．2．1 能量反应 异养微生物新陈代谢的整个反应过程可以表示如下： 有机物＋O2＋细胞→CO2＋H2＋更多的细胞＋能量 （2．1） 有机物质既用于产生能量，又用于细胞合成。氧化-还原反应就是将被还原物（电子给体） 的电子转给起氧化作用的物质（电子受体），我们通常把电子给体看作食物。异养微生物的新 陈代谢利用有机电子给体；自养微生物的新陈代谢利用无机电子给体。在需氧微生物系统中， 氧是最终的电子受体。在缺氧微生物系统中，最终电子受体是亚硝酸盐或硝酸盐；而 CO2 和 SO4 则是厌氧微生物系统中的最终电子受体。最终电子受体决定着从“食物”中所得能量的 多少。 麦卡蒂（McCarty）就生物过程中的能量产生和细胞合成提出了一种化学计算方法。表 2．1 列出了他所提出的氧化一还原反应。 【例 2．1】利用表 2．1 中的方程式可以求出在需氧、缺氧和厌氧情况下，从生活污水 的新陈代谢中所获得的能量。 设生活污水的成分为 C10H19O3N，利用表示电子给体（食物）的方程式 7 和表示需要氧 情况的方程式（3），我们可以写出下述半程反应： 给体： (1/50)C10H19O3N＋(9/25)H2O＝(9/50)CO2＋(1/50)NH4 ＋＋(1/50)HCO- 3＋H ＋＋e - ΔG°＝＋31.8kJ／e - （2．2） 受体： (1/4)O2＋H ＋＋e -＝(1/2)H2O ΔG°＝-78.189kJ/e- （2．3） 把上述半程反应相加，即可得出： (1/50)C10H19O3N＋(9/25)H2O＋(1/4)O2＋H ＋＋e -＝(9/50)CO2＋(1/50)NH4 ＋＋(1/50)HCO- 3＋H+＋e -＋(1/2)H2O (2．4)
细菌系统的半程反应 表2.1 反应 程 反 △G°(W) KJ/电子当量 细菌细胞合成反应 以氨作为氮源 1/5C02+1/20HCO32+1/20NH4+H+e=1/20C5HO2N+9/20H20 以硝酸盐作为氮源: 1/28NO32+5/28C2+29/28H++e=1/28C5HO2N+11/28H2O 电子受体的反应 31/402+H++e=1/2H20 78.189 硝酸盐 1/5N032+6/5H++e=1/10N2+3/5H20 71.712 硫酸盐: 1/8S042+19/16H+e=1/16H2S+1/16HS+1/2H2O 21.290 二氮化碳(甲烷发酵): 1/8CH4+1/4H2O 24.129 电子给体的反应 有机给体(异养反应) 生活污水: 9/50C02+1/50NH4++1/50HCO3+H+e=1/50ClH12O2N+9/25H2O 31.820 789 蛋白质(氨基酸、蛋白质、含氮有机物) 8/33C02+2/33NH4++31/33H+e=1/66CsH2CsN4+37/66H2O 32.238 碳水化合物(纤维素、淀粉、糖): 1/4CO2+H++e=1/4CH2O+1/4H2O 41.868 油脂(脂肪和油): 4/23C02+H+e=1/46CH160+15/46H20 27.633 醋酸盐 111/8C2+1/8HC02+H+e=1/8CHC0o+3/8H0 丙酸盐 121/7CO2+1/14HC02+H+e=1/14CH3CHC00+5/14H0 苯甲酸盐: 1/5C02+1/30HCO3+H++e=1/30CH3C00+13/20H20 28.855 乙醇: 1/5C02+H++e=1/12 CHaCH.OH+1/4H0 31.786 乳酸盐 1/6C02+1/12HCO3+H++e=1/12CH3 CHOHCO0+1/3H20 32.963 丙酮酸盐: 1/5C02+1/10HCO3+H++e=1/10 CH3 COCCO0+2/5H0 35.776 甲醇 171/60+:+e=1/6H0H+1/6HO 37.535 无机给体(自养反应): 74.441 191/2NO+H+e=1/2NO2+1/2H -39.482 1/8NO3+5/4H+e=1/8NH4+3/8H20 34.520 211/6N02+4/3H++e=1/6NH+1/3H0 32.875 1/8042+4/3H+e=1/6s+2/3H20 19.498 1/8s042+19/16H+e=1/6H2S+1/16Hs+1/2H2O 21.290 241/4s02+5/4H+e=1/5s02+5/H0 21.315 25 H+e=1/2H 1/2S042+H++e=1/2S032+1/2H20 44.350
８ 细菌系统的半程反应 表 2．1 反应 编号 半 程 反 应 ΔG°(W) KJ/电子当量 1 2 3 4 5 6 细菌细胞合成反应 以氨作为氮源： 1/5CO2＋1/20 HCO3 -＋1/20NH4 ＋＋H ＋＋e -＝1/20C5H7O2N＋9/20H2O 以硝酸盐作为氮源： 1/28NO3 -＋5/28CO2＋29/28H＋＋e -＝1/28C5H7O2N＋11/28H2O 电子受体的反应 氧： 1/4O2＋H＋＋e -＝1/2H2O 硝酸盐： 1/5NO3 -＋6/5H＋＋e - =1/10N2＋3/5H2O 硫酸盐： 1/8SO4 2-＋19/16H＋＋e -＝1/16H2S＋1/16HS-＋1/2H2O 二氮化碳（甲烷发酵）： 1/8CO2＋H ＋＋e -＝1/8CH4＋1/4H2O -78.189 -71.712 21.290 24.129 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 电子给体的反应 有机给体（异养反应） 生活污水： 9/50CO2＋1/50NH4 ＋＋1/50HCO3 -＋H ＋＋e -＝1/50C10H19O3N＋9/25H2O 蛋白质（氨基酸、蛋白质、含氮有机物）： 8/33CO2＋2/33NH4 ＋＋31/33H＋＋e -＝1/66C18H24C5N4＋37/66H2O 碳水化合物（纤维素、淀粉、糖）： 1/4CO2＋H ＋＋e -＝1/4CH2O＋1/4H2O 油脂（脂肪和油）： 4/23CO2＋H ＋＋e -＝1/46C8H16O＋15/46H2O 醋酸盐： 1/8CO2＋1/8HCO3 -＋H ＋＋e -＝1/8CH3COO-＋3/8H2O 丙酸盐： 1/7CO2＋1/14HCO3 -＋H ＋＋e - =1/14CH3CH2COO-＋5/14H2O 苯甲酸盐： 1/5CO2＋1/30HCO3 -＋H ＋＋e - ＝1/30C6H5COO-＋13/20H2O 乙醇： 1/5CO2＋H ＋＋e -＝1/12CH3CH2OH＋1/4H2O 乳酸盐： 1/6CO2＋1/12HCO3 -＋H ＋＋e -＝1/12CH3CHOHCOO-＋1/3H2O 丙酮酸盐： 1/5CO2＋1/10HCO3 -＋H ＋＋e -＝1/10CH3COCCO-＋2/5H2O 甲醇： 1/6CO2＋H ＋＋e -＝ 1/6CH3OH＋1/6H2O 无机给体（自养反应）： Fe3 ＋＋e -＝Fe2 ＋ 1/2NO3 -＋H ＋＋e - ＝1/2NO2 -＋1/2H2O 1/8NO3 -＋5/4H＋＋e -＝1/8NH4 ＋＋3/8H2O 1/6NO2 -＋4/3H＋＋e -＝1/6NH4 ＋＋1/3H2O 1/8SO4 2-＋4/3H＋＋e -＝1/6S＋2/3H2O 1/8SO4 2-＋19/16H＋＋e - =1/6H2S＋1/16HS-＋1/2H2O 1/4SO4 2-＋5/4H＋＋e -＝1/5S2O3 2-＋5/3H2O H ＋＋e -＝1/2H2 1/2SO4 2-＋H ＋＋e -＝ 1/2SO3 2-＋1/2H2O 31.820 32.238 41.868 27.633 27.671 27.901 28.855 31.786 32.963 35.776 37.535 -74.441 -39.482 -34.520 -32.875 19.498 21.290 21.315 40.486 44.350
注:1.除(H+)=10-7以外的一个电子当量参与反应时所对应的反应物和生成物。 2.编号26反应式右侧原文第一项为1/2S032-,应为1/2032-—译者。 现在,把方程式(2.4)乘以50,可得出: CuH1OAN+18H20+12.502=9C02+NH4++H03+25H0 从方程式(2.4)和(2.5)中可以看出,被利用的污水每摩尔可传送50个电子。这些 方程式所获得的能量为: △G°=生成物的△G°-反应物的△G° (2.6) 这样,从污水的需氧新陈代谢中所获得的能量即为 50个电子 (-18.675 7.6 (2.7 mo1污水 △G°=-5500.41kJ/m0l污水 以与例2.1相似的方程式,可求出在缺氧情况下(NO3为电子受体)从污水中所获得的能 量为-5176.56kJ/mol污水;在厌氧情况下(CO2为电子受体)所获得的能量为-384.6kJ/mol 污水。从需氧新陈代谢中所获得的能量,与从缺氧新陈代谢中所获得的能量相差不大,而从 厌氧新陈代谢中所获得的能量却是一个较小的数量级 合成 污水或“食物”既用于能量,又用于合成。要想确定所需电子受体(氧)和最终生成物 的量,工程师们需要知道食物中的哪一部分是用于能量的;要想确定营养的需要量(N,P) 和污泥的产量,就需要知道食物中的哪一部分会转化成细胞体(合成)。 麦卡蒂解决这个问题的方法是写出下述半程方程平衡式 R=fsRc+feRe-Rd 式中R一整个反应 Rc一细菌细胞合成的半程反应(假设为C5H702N); Re一电子受体的半程反应 Rd一电子给体的半程反应; fs一用于合成的电子给体的分数; fe一用于能量的电子给体的分数 fs+fe=1 (2.9) 表2.2所表示的是各种基质的fs最大值。表中所列的fs最大值代表迅速生长的新生培 养物的值。老化培养物的fs值可以低到相当于表中所列值的20%的程度。上述方程式可以 用来确定一个生物系统的质量平衡 【例2.2】以生活污水的需氧生物处理为例,利用这种方法求出氧的需要量和污泥产量 假设合成所需的氮源是氨,并且使用延时曝气法,这是氧化沟的典型设计用途。由于延时曝 气会产生“老化”培养物,因此,fs即为表2.2中所列的(fs)max的20%。由于表中没 有列出污水的(fs)max,因此必须根据生活污水的典型成分求出一个值。假设生活污水的成 分大约为:50%的蛋白质、40%的碳水化合物、10%的脂肪。参见表2.2,我们就可以得出
９ 注: 1．除(H+)＝10-7 以外的一个电子当量参与反应时所对应的反应物和生成物。 2．编号 26 反应式右侧原文第一项为 1/2SO32-，应为 1/2SO32-—译者。 现在，把方程式（2．4）乘以 50，可得出： C1 0H1 9O3N＋18H2O＋12.5O2＝9CO2＋NH4 ＋＋HCO- 3＋25H2O （2．5） 从方程式（2．4）和（2．5）中可以看出，被利用的污水每摩尔可传送 50 个电子。这些 方程式所获得的能量为： ΔG°＝生成物的ΔG°-反应物的ΔG° （2．6） 这样，从污水的需氧新陈代谢中所获得的能量即为： 50 个电子 kJ kJ ΔG°＝────×（-18.675── -7.6──） （2．7） mol 污水 e - e - ΔG°＝-5500.41kJ／mol 污水 以与例 2．1 相似的方程式，可求出在缺氧情况下(NO3 -为电子受体)从污水中所获得的能 量为-5176.56kJ／mol 污水；在厌氧情况下(CO2为电子受体)所获得的能量为 -384.6kJ／mol 污水。从需氧新陈代谢中所获得的能量，与从缺氧新陈代谢中所获得的能量相差不大，而从 厌氧新陈代谢中所获得的能量却是一个较小的数量级。 合成： 污水或“食物”既用于能量，又用于合成。要想确定所需电子受体（氧）和最终生成物 的量，工程师们需要知道食物中的哪一部分是用于能量的；要想确定营养的需要量（N，P） 和污泥的产量，就需要知道食物中的哪一部分会转化成细胞体（合成）。 麦卡蒂解决这个问题的方法是写出下述半程方程平衡式： R＝fsRc＋feRe-Rd （2．8) 式中 R—整个反应； Rc—细菌细胞合成的半程反应（假设为 C5H7O2N）； Re—电子受体的半程反应； Rd—电子给体的半程反应； fs—用于合成的电子给体的分数； fe—用于能量的电子给体的分数。 fs＋fe＝1 （2．9） 表 2．2 所表示的是各种基质的 fs 最大值。表中所列的 fs 最大值代表迅速生长的新生培 养物的值。老化培养物的 fs 值可以低到相当于表中所列值的 20％的程度。上述方程式可以 用来确定一个生物系统的质量平衡。 【例 2．2】以生活污水的需氧生物处理为例，利用这种方法求出氧的需要量和污泥产量。 假设合成所需的氮源是氨，并且使用延时曝气法，这是氧化沟的典型设计用途。由于延时曝 气会产生“老化”培养物，因此，fs 即为表 2．2 中所列的（fs）max 的 20％。由于表中没 有列出污水的（fs）max，因此必须根据生活污水的典型成分求出一个值。假设生活污水的成 分大约为：50％的蛋白质、40％的碳水化合物、10％的脂肪。参见表 2．2，我们就可以得出
个(fs)max: 细菌反应中(fs)max,的标准值 表2.2 电子给体 电子受体 (fs)max 异养反应 碳水化合物 0.72 碳水化合物 NO 0.60 碳水化合物 0.30 碳水化合物 0.28 蛋白质 0.46 蛋白质 0m00m 0.08 脂肪酸 0.59 脂肪酸 0.06 脂肪酸 0.05 甲醇 NO 0.36 甲醇 0.15 自养反应 0.21 0000000 0.21 N 0.20 0.10 hhe 0.24 0.04 0.0 (fs)mx=蛋白质%×蛋白质的(fsma+碳水化合物%X碳水化合物的(fs)m十脂防%X脂肪的(fs)max(2.10) (fs)max=(0.50×0.46)+(0.40×0.72)+(0.10×0.59)=0.67 在本例中的fs是取(fs)max的20%,即0.13。根据方程式(2.9),可以看出fe为0.87。 现在可以从表2.1中选择适当的半程反应 Re:(1/5)c02+(1/20)HCO3+(1/20)NH+++e=(1/20)CHON+(9/20)H0(2.11) Re:(1/4)02+H+e=(1/2)H2O (2.12) Rd:(9/50)0Q+(1/0)N+/50)H3+H+e=(1/50) CHION⑨/25)H0(2.13) 根据方程式(2.8),把方程式(2.11)、(2.12)和(2.13)合并再简化,即得出: C10H190BN+108750=0.325C50N+Q675NH4++Q67500-+7.702+6.675B0(2.14) 这样,lmol的生活污水会产生0.325mol的微生物(CHON),并且需要10.875mol的氧 如果把这些结果用比较常见的单位表示,那么,它们在氧化沟的设计和评价方面的用途就会 大得多。 用下述方法来表示或许方便一些: ng需氧/ mgCoD; gSS/ mgCOD。 首先来考虑氧,设每mol的C1OH1903N需要10.875mo1的氧,则污水的COD可计算如下 c0D=(10+19/4-3/2)=13.25 (2.15) mo1CloH1sO3N 10
１０ 一个（fs）max： 细菌反应中（fs）max，的标准值 表 2．2 电子给体 电子受体 (fs)max 异养反应 碳水化合物 碳水化合物 碳水化合物 碳水化合物 蛋白质 蛋白质 脂肪酸 脂肪酸 脂肪酸 甲醇 甲醇 自养反应 S S2O3 2- S2O3 2- NH4 ＋ H2 H2 Fe2＋ O2 NO3 - SO4 2- CO2 O2 CO2 O2 SO4 2- CO2 NO3 - CO2 O2 O2 NO2 - O2 O2 CO2 O2 0.72 0.60 0.30 0.28 0.46 0.08 0.59 0.06 0.05 0.36 0.15 0.21 0.21 0.20 0.10 0.24 0.04 0.07 (fs)max＝蛋白质%×蛋白质的(fs)max＋碳水化合物％×碳水化合物的(fs)max＋脂肪％×脂肪的(fs)max （2．10） （fs）max＝（0.50×0.46）＋（0.40×0.72）＋（0.10×0.59）＝0.67 在本例中的 fs 是取(fs)max 的 20％，即 0.13。根据方程式（2．9），可以看出 fe 为 0.87。 现在可以从表 2．1 中选择适当的半程反应： Re：(1/5)CO2＋(1/20)HCO3 -＋(1/20)NH4 ＋＋H ＋＋e -＝(1/20)C5H7O2N＋(9/20)H2O （2．11） Re：（1/4）O2＋H ＋＋e -＝(1/2)H2 O （2．12） Rd：（9/50）CO2＋（1/50）NH4 ＋＋（1/50）HCO3 -＋H ＋＋e -＝（1/50）C10H19O3N＋（9/25）H2O （2．13） 根据方程式（2．8），把方程式（2．11）、（2.12）和（2．13）合并再简化，即得出： C10H19O3N＋10.875O2＝0.325C5H7O2N＋0.675NH4+＋0.675HCO3-＋7.70CO2＋6.675H2O （2．14) 这样，1mol 的生活污水会产生 0.325mol 的微生物（C5H7O2N），并且需要 10.875mol 的氧。 如果把这些结果用比较常见的单位表示，那么，它们在氧化沟的设计和评价方面的用途就会 大得多。 用下述方法来表示或许方便一些： mg 需氧／mgCOD； mgVSS／mgCOD。 首先来考虑氧，设每 mol 的 C10H19O3N 需要 10.875mol 的氧，则污水的 COD 可计算如下： molO2 COD=(10＋19/4-3/2)=13.25────── （2．15） molC10H19O3N