建立城鎮(zhèn)水體污染治理工程成果轉(zhuǎn)化市場化
運行機制,，搭建產(chǎn)業(yè)科研間橋梁
WATER POLLUTION CONTROL TECHNOLOGY MAJOR PROJECT
行業(yè)交流
BOUNCE
污水處理中的微生物種類很多,，主要有菌類，藻類以及動物類,。
1,、細菌
細菌的適應(yīng)性強，增長速度快,。根據(jù)對營養(yǎng)物需求的不同,，可將細菌分為自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌兩大類。自養(yǎng)菌利用各種無機物（CO2,、HCO3-,、NO3-、PO3-4等）為營養(yǎng)將其轉(zhuǎn)化為另一種無機物,，釋放出能量,，合成細胞物質(zhì)，其碳源,、氮源和磷源皆為無機物,。異養(yǎng)菌以有機碳作碳源，有機或無機氮為氮源,，將其轉(zhuǎn)化為CO2,、H2O、NO3-,、CH4,、NH3等無機物，釋放出能量,，合成細胞物質(zhì),。污水處理設(shè)施中的微生物主要是異養(yǎng)菌。
2,、真菌
真菌包括霉菌和酵母菌,。真菌是好氧菌，以有機物為碳源，生長pH為2?9,，最佳pH為5.6,。真菌需氧量少，只有細菌的一半,。真菌常出現(xiàn)于低pH值,、分子氧較少的環(huán)境中。
真菌絲體對活性污泥的凝聚起到骨架作用,，但過多絲狀菌的出現(xiàn)會影響污泥的沉淀性能,，而引起污泥膨脹。真菌在污水處理的作用是不可忽視的,。
3,、藻類
藻類是單細胞和多細胞的植物性微生物。它含有葉綠素,，利用光合作用同化二氧化碳和水放出氧氣,，吸收水中的氮、磷等營養(yǎng)元素合成自身細胞,。
4,、原生動物
原生動物是最低等的能進行分裂增殖的單細胞動物。污水中的原生動物既是水質(zhì)凈化者又是水質(zhì)指示物,。絕大多數(shù)原生動物屬于好氧異養(yǎng)型,。在污水處理中，原生動物的作用沒有細菌重要,，但由于大多數(shù)原生動物能吞食固態(tài)有機物和游離細菌,，所以有凈化水質(zhì)的作用。原生動物對環(huán)境的變化比較敏感,，在不同的水質(zhì)環(huán)境中出現(xiàn)不同的原生動物,，所以是水質(zhì)指示物。例如,，溶解氧充足時鐘蟲大量出現(xiàn),，溶解氧低于1㎎/L時出現(xiàn)較少，也不活躍,。
5,、后生動物
后生動物是多細胞動物。在污水處理設(shè)施和穩(wěn)定塘中常見的后生動物有輪蟲,、線蟲和甲殼類的動物,。
后生動物皆為好氧微生物，生活在較好的水質(zhì)環(huán)境中,。后生動物以細菌,、原生動物、藻類和有機固體為食，它們的出現(xiàn)表明處理效果較好,，是污水處理的指示性生物,。
二、微生物的代謝
微生物的生命過程是營養(yǎng)不斷被利用,，細胞物質(zhì)不斷合成又不斷消耗的過程,。在這一過程中伴隨著新生命的誕生，舊生命的死亡和營養(yǎng)物（基質(zhì)）的轉(zhuǎn)化,。污水的生物處理就是利用微生物對污染物（營養(yǎng)物）的代謝轉(zhuǎn)化作用實現(xiàn)的,。
1,、微生物的營養(yǎng)關(guān)系
細菌,、真菌、藻類,、原生動物,、后生動物共生于水體中。細菌和真菌以水中的有機物,、氮和磷等為營養(yǎng)進行有氧和無氧呼吸合成自身細胞,。藻類是利用二氧化碳和水中的氮、磷進行光和作用合成自身細胞并向水體提供氧氣,。藻類的細胞死亡后成為菌類繁殖的營養(yǎng),。原生動物吞食水中固態(tài)有機物、菌類和藻類,。后生動物捕食水中固體有機物,、菌類、藻類和原生動物,。
2,、微生物的代謝
微生物從污水中攝取營養(yǎng)物質(zhì)，通過復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)合成自身細胞和排出廢物,。這種為維持生命活動和生長繁殖而進行的生化反應(yīng)過程叫新陳代謝,，簡稱代謝。根據(jù)能量的轉(zhuǎn)移和生化反應(yīng)的類型可將代謝分為分解代謝和合成代謝,。微生物將營養(yǎng)物分解轉(zhuǎn)化為簡單的化合物并釋放出能量,，這一過程叫做分解代謝或產(chǎn)能代謝；微生物將營養(yǎng)物轉(zhuǎn)化為細胞物質(zhì)并吸收分解代謝釋放的能量,，這一過程叫做合成代謝,。當營養(yǎng)缺乏時，微生物對自身細胞物質(zhì)進行氧化分解,，以獲得能量,，這以過程叫做內(nèi)源代謝，也叫內(nèi)源呼吸。當營養(yǎng)物充足的時,，內(nèi)源呼吸并不明顯,，但營養(yǎng)物缺乏時，內(nèi)源呼吸是能量的主要來源,。
沒有新陳代謝就沒有生命,。微生物通過新陳代謝不斷地增殖和死亡。微生物的分解代謝為合成代謝提供能量和物質(zhì),，合成代謝為分解代謝提供催化劑和反應(yīng)器,。兩種代謝相互依賴、相互促進,、不可分割,。
微生物代謝消耗的營養(yǎng)物一部分分解成簡單的物質(zhì)排入環(huán)境，另一部分合成為細胞物質(zhì),。不同的微生物代謝速度不同,，營養(yǎng)物用于分解和合成的比例也不相同。厭氧微生物分解營養(yǎng)物不徹底,，釋放的能量少,，代謝速度慢，將營養(yǎng)物用于分解的比例大,，用于合成的比例小,，細胞增殖慢。好氧微生物分解營養(yǎng)物徹底,，最終產(chǎn)物（CO2,、H2O 、NO3-,、PO43-等）穩(wěn)定,，含有的能量最少，所以好氧微生物代謝中釋放的能量多,，代謝速度快,，將營養(yǎng)物用于分解的比例小，用于合成的比例大,，細胞增殖快,。
三、微生物的生長環(huán)境
廢水生物處理的主體是微生物,，只有創(chuàng)造良好的環(huán)境條件讓微生物大量繁殖才能獲得令人滿意的處理效果,。影響微生物生長的的條件主要有營養(yǎng)、溫度,、pH值,、溶解氧及有毒物質(zhì)等,。
1、營養(yǎng)
營養(yǎng)是微生物生長的物質(zhì)基礎(chǔ),，生命活動所需的能量和物質(zhì)來自于營養(yǎng),。微生物細胞的組成（不包括H2O和無機物），可用化學(xué)式C5H7O2N或C60H87O23N12P表示,。不同微生物細胞的組成不盡相同,，對碳氮磷比的要求也不完全相同。好氧微生物要求碳氮磷比為BOD5:N:P=100:5:1[或COD:N:P=(200~300):5:1],。厭氧微生物要求碳氮磷比為BOD5:N:P=100:6:1,。其中N以NH3- N計，P以PO43－-P計,。微生物種類繁多,，所需C、N,、P的化學(xué)形式也不相同,。如異養(yǎng)菌需要有機物為碳源,，而自養(yǎng)菌以CO2和HCO3－為碳源,。
幾乎所有的有機物都是微生物的營養(yǎng)源，為達到預(yù)期的凈化效果,，控制合適的C:N:P比顯得十分重要,。微生物除需要C、H,、O,、N、P外,，還需要S,、Mg、Fe,、Ca,、K等元素，以及Mn,、Zn,、Co、Ni,、Cu,、Mo、V,、I,、Br,、B等微量元素。
2,、溫度
微生物的種類不同生長溫度不同,，各種微生物的總體溫度范圍是0~80℃。根據(jù)適應(yīng)的溫度范圍,，微生物可分為低溫性（好冷性）,、中溫性和高溫性（好熱性）三類。低溫性微生物的生長溫度為20℃以下,，中溫性微生物的生長溫度為20~45℃,，高溫性微生物的生長溫度為45℃以上。好氧生物處理以中溫為主,，微生物的最適生長溫度為20～37,。厭氧生物處理時，中溫微生物的最適生長溫度為25~40℃,，高溫微生物的最適生長溫度為50~60℃,。所以厭氧微生物處理常利用33~38℃和52~57℃兩個溫度段，分別叫做中溫消化（發(fā)酵）和高溫消化（發(fā)酵）,。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,，厭氧反應(yīng)已能在20~25℃的常溫下進行，這就大大降低了運行費用,。
在適宜的溫度范圍內(nèi),，每升高10℃，生化反應(yīng)速度就提高1~2倍,。所以,，在較高最適溫度條件下生物處理效果較好。人為改變污水溫度將增大處理成本,，所以好氧生物處理一般在自然溫度下進行,，即在常溫下進行。好氧生物處理效果受氣候的影響較小,。厭氧生物處理受溫度影響較大,，需要保持較高的溫度，但考慮到運行成本,，應(yīng)盡量采用常溫下運行（20~25℃）,。如果原污水的溫度較高，應(yīng)采用中溫發(fā)酵（33~38℃）或高溫發(fā)酵（52~57℃）,。如果有足夠的余熱或發(fā)酵過程中產(chǎn)生足夠的沼氣（高濃度有機污水和污泥消化）,，則可以利用余熱或沼氣的熱能實現(xiàn)中溫和高溫發(fā)酵。一般情況下,，一日內(nèi)溫度的波動不宜超過℃,。所以,，在生物處理時要控制適宜的水溫并保持穩(wěn)定。
3,、pH值
酶是一種兩性電解質(zhì),，pH值的變化影響酶的電離形式，進而影響酶的催化性能,，所以pH值是影響酶活性的重要因素之一,。不同的微生物具有不同的酶系統(tǒng)，就有不同的pH值適應(yīng)范圍,。細菌,、放線菌、藻類和原生動物的pH值適應(yīng)范圍是4~10,。酵母菌和霉菌的最適pH為3.0~6.0,。大多數(shù)細菌適宜pH=6.5~8.5的中性和偏堿性環(huán)境。好氧生物處理的適宜pH為6.5~8.5,，厭氧生物處理的適宜pH為6.7~7.4（最佳pH為6.7~7.2）,。在生物處理過程中保持最適pH值范圍非常重要。否則,，微生物酶的活性降低或喪失,，微生物生長緩慢甚至死亡，導(dǎo)致處理失敗,。
進水pH值的突然變化會對生物處理產(chǎn)生很大的影響,，這種影響不可逆轉(zhuǎn)。所以保持pH值的穩(wěn)定非常重要,。
4、溶解氧
好氧微生物的代謝過程以分子氧為受體,，并參與部分物質(zhì)的合成,。沒有分子氧，好氧微生物就不能生長繁殖,，所以,，進行好氧生物處理時，要保持一定濃度的溶解氧（DO）,。供氧不足,，適合低溶解氧生長的微生物（微量好氧的發(fā)硫菌）和兼性微生物大量繁殖。它們分解有機物不徹底,，處理效果下降,，且低溶解氧狀態(tài)下絲狀菌優(yōu)勢生長，引起污泥膨脹,。溶解氧濃度過高,，不僅浪費能量,，而且會因營養(yǎng)相對缺乏而使細胞氧化和死亡。為取得良好的處理效果,，好氧生物處理時應(yīng)控制溶解氧在2~3mg/L（二沉池出水0.5~1mg/L）為宜,。
厭氧微生物在有氧的條件下生成H2O2，但沒有分解H2O2的酶而被H2O2殺死,。所以,，在厭氧生物處理反應(yīng)器中決不能有分子氧存在。其他氧化態(tài)物質(zhì)如SO42－,、NO3－,、PO43－和Fe3+等也會對厭氧生物處理產(chǎn)生不良影響，也應(yīng)控制它們的濃度,。
5,、有毒物質(zhì)
對微生物有抑制和毒害作用的化學(xué)物質(zhì)叫有毒物質(zhì)。它能破壞細胞的結(jié)構(gòu),，使酶變性而失去活性,。如重金屬能與酶的-SH基團結(jié)和，或與蛋白質(zhì)結(jié)合使之變性或沉淀,。有毒物質(zhì)在低濃度時對微生物無害,，超過某一數(shù)值則發(fā)生毒害。某些有毒物質(zhì)在低濃度時可以成為微生物的營養(yǎng),。有毒物質(zhì)的毒性受pH值,、溫度和有無其他有毒物質(zhì)存在等因素的影響，在不同條件下毒性相差很大,，不同的微生物對同一毒物的耐受能力也不同,，具體情況應(yīng)根據(jù)實驗而定。
在廢水生物處理過程中,，應(yīng)嚴格控制有毒物質(zhì)濃度,，但有毒物質(zhì)濃度的允許范圍尚無統(tǒng)一的標準，表1的數(shù)據(jù)僅供參考,。