Bài giảng Các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường - Chương 2: Động học quá trình sinh học

Bài giảng Các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường - Chương 2: Động học quá trình sinh học có nội dung trình bày các kiến thức về cân bằng vật chất, hệ thống dòng chảy nút, các loại phản ứng và tốc độ phản ứng, ảnh hưởng của nhiệt độ đến hằng số tốc độ phản ứng... Mời các bạn cùng tham khảo chi tiết dội dung bài giảng.

Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Các quá trình sinh học trong kỹ thuật môi trường - Chương 2: Động học quá trình sinh học BKTPHCM BAØI GIAÛNG MOÂN HOÏC CAÙC QUAÙ TRÌNH SINH HOÏC TRONG COÂNG NGHEÄ MOÂI TRÖÔØNG CHÖÔNG 2: ÑOÄNG HOÏC QUAÙ TRÌNH SINH HOÏC GVHD: TS. Leâ Hoaøng Nghieâm Email: hoangnghiem72@gmail.com hoangnghiem72@yahoo.com 2.1. CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT BK TPHCM Sinh ra rp , V Qin, Cin Qout, C Vào (input) Ra (output) V, C Tiêu thụ rc, VVaät chaát tích luõy beân trong theå tích kieåm soaùt = Vaä 14 t chaá 44 t ñi4vaø 4 4 o2-4 Vaä 4t 4 chaá 4t 4 ñi4 ra ± Vaät chaát phaûn öùng 3 Vaän chuyeån d (C .V ) = Q.C0 − Q.C + rp .V − rc .V (2.1) dt C – nồng độ tá c chất tại thời điểm nhất định (ML-3); C0 – nồng độ đầu vào của cơ chất (ML-3) V – thể tı́ch của phản ứng (hòa trộn hoàn toàn) (L3); Q – lưu lượng (L3T-1); t – thời gian (T); rp – tốc độ phản ứng của sản phẩm (ML-3T-1); rc – tốc độ phản ứng của chất tiêu thụ (ML-3T-1) 2 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM BKTPHCM 2.1. CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT d (C .V ) = Q.C0 − Q.C + rp .V − rc .V (2.1) dt Phương trình (2.1) có thể triển khai vế trái và biểu diễn dước dạng sau : dV dC C. + V. = Q.C0 − Q.C + rp .V + rc .V ( 2. 2 ) dt dtThể tích bể phản ứng thường là cố định (dV/dt = 0) ta có: dC V. = Q.C0 − Q.C + rp .V − rc .V (2.3) dt3 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM BKTPHCM 2.1. CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT Trạng thái ổn định và trạng thái động học™Mô hình toán học của hệ thống có thể xây dựng ở hai điều kiệntrạng thái: 9Trạng thái ổn định (steady state); và 9Trạng thái động học (dynamic state)™Trạng thái ổn định (steady state) là trạng thái không có tích lũyvật chất trong hệ thống, dC/dt = 0, nghĩa là nồng độ của chất phảnứng trong hệ thống là hằng số. Phương trình (2.3) trở thành: 0 = Q.C0 – Q.C + rp.V – rc.V (2.4)™Trạng thái động học (dynamic state) là trạng thái có sự tích lũykhối lượng vật chất trong hệ thống. Vì vậy, dC/dt =/ 0. Nồng độ củachất phản ứng thay đổi theo thời gian và có thể tăng hay giảm.4 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM BKTPHCM 2.1. CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT Hình vẽ : Minh họa sự biến đổi nồng độ theo thời gian của điều kiện trạng thái ổn định và trạng thái động học.5 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM BKTPHCM BAØI TAÄP 2.1 CAÂN BAÈNG HOÙA CHAÁT ÑOÄC HAÏI TRONG HOÀ.Tính toaùn noàng ñoä hoaù chaát ñoäc haïi tronghoà ôû traïng thaùi oån ñònh khi bieát löu löôïngnöôùc thaûi vaøo hoà baèng löu löôïng nöôùcchaûy ra khoûi hoà Qin = Qout = 10 m3/s, noàngñoä chaát ñoäc haïi trong nöôùc thaûi laø 100μg/L vaø khối lượng phaân huûy cuûa chaátñoäc haïi laø 50 kg/ngaøy.6 TS.LÊ HOÀNG NGHIÊM2.2.1 BEÅ PHAÛN ÖÙNG DAÏNG MEÛ (BACTH REACTOR) BKTPHCM Caùnh khuaáy Phöông trình caân baèng khoái löôïng: dC V = QCin − QC − kCV (2.5) dtBôûi vì Q ...