一(yi)、污水處理中的微(wei)生物(wu)分(fen)類

污水處理中的微生(sheng)物(wu)種(zhong)類很多，主(zhu)要(yao)有菌類，藻類以及動物(wu)類。

01 細菌

細(xi)菌(jun)的適應性強，增長速度快(kuai)。根據對營養(yang)物需求的不(bu)同，可(ke)將(jiang)細(xi)菌(jun)分為(wei)自(zi)養(yang)菌(jun)和異養(yang)菌(jun)兩(liang)大類。

自(zi)養(yang)菌利用各種(zhong)無機物（CO2、HCO3-、NO3-、PO43-等）為營養(yang)將(jiang)其(qi)轉化(hua)為另一種(zhong)無機物，釋放出能(neng)量(liang)，合成細胞物質，其(qi)碳源、氮源和(he)磷(lin)源皆為無機物。

異(yi)養菌以有(you)機(ji)碳作碳源，有(you)機(ji)或無機(ji)氮為氮源，將其(qi)轉化為CO2、H2O、NO3-、CH4、NH3等(deng)無機(ji)物，釋放出能量(liang)，合成細胞物質。污(wu)水處理設(she)施(shi)中(zhong)的(de)微生物主要是異(yi)養菌。

02 真菌(jun)

真(zhen)菌(jun)包括(kuo)霉(mei)菌(jun)和酵母菌(jun)。真(zhen)菌(jun)是好氧菌(jun)，以有機物為碳源，生長(chang)pH為2-9，最佳(jia)pH為5.6。真(zhen)菌(jun)需(xu)氧量少(shao)，只有細(xi)菌(jun)的一半。真(zhen)菌(jun)常出現于低pH值、分子氧較少(shao)的環境(jing)中。

真菌(jun)絲體對活性(xing)污(wu)泥的凝(ning)聚起(qi)到骨架(jia)作(zuo)用(yong)，但過多絲狀菌(jun)的出現會(hui)影響污(wu)泥的沉淀性(xing)能，而(er)引起(qi)污(wu)泥膨脹。真菌(jun)在污(wu)水處(chu)理的作(zuo)用(yong)是(shi)不可(ke)忽視(shi)的。

03 藻類

藻類是單細(xi)胞和(he)多細(xi)胞的植物性(xing)微生物。它含(han)有葉綠素，利用光(guang)合作用同化二(er)氧化碳和(he)水放出氧氣，吸收水中的氮、磷(lin)等營養元素合成自身細(xi)胞。

04 原生動物

原生(sheng)(sheng)動物(wu)(wu)是(shi)最低等的(de)能(neng)進行分裂增殖的(de)單細(xi)(xi)胞動物(wu)(wu)。污水(shui)中的(de)原生(sheng)(sheng)動物(wu)(wu)既(ji)是(shi)水(shui)質凈化者(zhe)又是(shi)水(shui)質指示物(wu)(wu)。絕大(da)多(duo)數(shu)原生(sheng)(sheng)動物(wu)(wu)屬(shu)于(yu)好氧(yang)異養型(xing)。在污水(shui)處理中，原生(sheng)(sheng)動物(wu)(wu)的(de)作(zuo)用沒(mei)有細(xi)(xi)菌重要(yao)，但由于(yu)大(da)多(duo)數(shu)原生(sheng)(sheng)動物(wu)(wu)能(neng)吞(tun)食固態有機物(wu)(wu)和游離細(xi)(xi)菌，所(suo)以(yi)有凈化水(shui)質的(de)作(zuo)用。原生(sheng)(sheng)動物(wu)(wu)對環境的(de)變化比較敏(min)感，在不同(tong)的(de)水(shui)質環境中出(chu)現不同(tong)的(de)原生(sheng)(sheng)動物(wu)(wu)，所(suo)以(yi)是(shi)水(shui)質指示物(wu)(wu)。例如，溶(rong)解氧(yang)充足時(shi)鐘蟲大(da)量出(chu)現，溶(rong)解氧(yang)低于(yu)1㎎/L時(shi)出(chu)現較少，也不活躍(yue)。

05 后生動物

后(hou)生動物(wu)是多細胞動物(wu)。在污水(shui)處理設施(shi)和(he)穩定塘中常見的后(hou)生動物(wu)有輪蟲、線蟲和(he)甲(jia)殼類(lei)的動物(wu)。

后(hou)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)動(dong)(dong)物(wu)(wu)皆為好(hao)氧微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)，生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)活在較好(hao)的水(shui)質環(huan)境中。后(hou)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)動(dong)(dong)物(wu)(wu)以細(xi)菌、原生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)動(dong)(dong)物(wu)(wu)、藻類和(he)有(you)機固體為食，它們的出現表明處理效果較好(hao)，是(shi)污水(shui)處理的指示性(xing)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)。

二、微生物(wu)的代謝

微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)命過程是營(ying)養不(bu)(bu)斷(duan)被(bei)利用，細胞物(wu)質(zhi)不(bu)(bu)斷(duan)合成又不(bu)(bu)斷(duan)消耗的(de)過程。在這一(yi)過程中伴隨(sui)著新生(sheng)(sheng)(sheng)命的(de)誕生(sheng)(sheng)(sheng)，舊生(sheng)(sheng)(sheng)命的(de)死亡(wang)和營(ying)養物(wu)（基(ji)質(zhi)）的(de)轉化。污水的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)處理就是利用微生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)對污染物(wu)（營(ying)養物(wu)）的(de)代謝轉化作(zuo)用實現的(de)。

01 微生物的營養關系

細菌(jun)、真菌(jun)、藻(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)、原生(sheng)(sheng)動(dong)物(wu)(wu)、后生(sheng)(sheng)動(dong)物(wu)(wu)共(gong)生(sheng)(sheng)于水(shui)體(ti)(ti)中(zhong)。細菌(jun)和真菌(jun)以水(shui)中(zhong)的(de)(de)有機(ji)(ji)物(wu)(wu)、氮(dan)和磷(lin)(lin)等為營(ying)養進(jin)(jin)行有氧和無氧呼吸合成(cheng)自身細胞。藻(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)是利用(yong)二氧化(hua)碳(tan)和水(shui)中(zhong)的(de)(de)氮(dan)、磷(lin)(lin)進(jin)(jin)行光合作(zuo)用(yong)合成(cheng)自身細胞并(bing)向水(shui)體(ti)(ti)提供氧氣。藻(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)的(de)(de)細胞死亡后成(cheng)為菌(jun)類(lei)(lei)(lei)(lei)繁殖的(de)(de)營(ying)養。原生(sheng)(sheng)動(dong)物(wu)(wu)吞(tun)食水(shui)中(zhong)固態有機(ji)(ji)物(wu)(wu)、菌(jun)類(lei)(lei)(lei)(lei)和藻(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)。后生(sheng)(sheng)動(dong)物(wu)(wu)捕食水(shui)中(zhong)固體(ti)(ti)有機(ji)(ji)物(wu)(wu)、菌(jun)類(lei)(lei)(lei)(lei)、藻(zao)類(lei)(lei)(lei)(lei)和原生(sheng)(sheng)動(dong)物(wu)(wu)。

02 微生物的代謝

微生物(wu)從污水中攝取營(ying)養物(wu)質，通(tong)過(guo)復雜的生物(wu)化(hua)學反應合成自身細(xi)胞和(he)排出(chu)廢物(wu)。

這種為維持生(sheng)命活(huo)動和生(sheng)長繁(fan)殖而進行的(de)生(sheng)化反應過(guo)程叫新陳代謝(xie)(xie)，簡稱代謝(xie)(xie)。根據(ju)能(neng)量的(de)轉移和生(sheng)化反應的(de)類型可將(jiang)代謝(xie)(xie)分(fen)為分(fen)解代謝(xie)(xie)和合成(cheng)代謝(xie)(xie)。

微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)將(jiang)營養物(wu)(wu)分解轉(zhuan)化為簡單的化合(he)物(wu)(wu)并(bing)釋放出能量，這一過(guo)程叫(jiao)做分解代(dai)謝或產(chan)能代(dai)謝；微(wei)(wei)生(sheng)物(wu)(wu)將(jiang)營養物(wu)(wu)轉(zhuan)化為細胞物(wu)(wu)質并(bing)吸收分解代(dai)謝釋放的能量，這一過(guo)程叫(jiao)做合(he)成代(dai)謝。

當(dang)營養缺(que)乏(fa)時(shi)，微(wei)生(sheng)物對自身細胞物質進行氧(yang)化分解，以獲得能量(liang)，這一過(guo)程叫做內(nei)源(yuan)代(dai)謝，也叫內(nei)源(yuan)呼吸。當(dang)營養物充足的時(shi)，內(nei)源(yuan)呼吸并(bing)不明顯，但營養物缺(que)乏(fa)時(shi)，內(nei)源(yuan)呼吸是能量(liang)的主要來源(yuan)。

沒(mei)(mei)有新陳代(dai)謝(xie)(xie)就(jiu)沒(mei)(mei)有生(sheng)命。微生(sheng)物通過(guo)新陳代(dai)謝(xie)(xie)不斷(duan)地增殖(zhi)和(he)死亡。微生(sheng)物的分解代(dai)謝(xie)(xie)為(wei)(wei)合成(cheng)代(dai)謝(xie)(xie)提供能量和(he)物質，合成(cheng)代(dai)謝(xie)(xie)為(wei)(wei)分解代(dai)謝(xie)(xie)提供催化(hua)劑和(he)反應器。兩種代(dai)謝(xie)(xie)相(xiang)互依賴、相(xiang)互促進、不可分割。

微生物(wu)(wu)代謝消耗(hao)的營(ying)養物(wu)(wu)一部分(fen)分(fen)解(jie)(jie)成簡單的物(wu)(wu)質(zhi)排入(ru)環境，另一部分(fen)合成為細胞物(wu)(wu)質(zhi)。不(bu)同(tong)的微生物(wu)(wu)代謝速度不(bu)同(tong)，營(ying)養物(wu)(wu)用于分(fen)解(jie)(jie)和合成的比例也不(bu)相同(tong)。

厭氧微生物(wu)分解(jie)營養(yang)物(wu)不徹底，釋放的(de)能量少，代謝速度慢，將營養(yang)物(wu)用于分解(jie)的(de)比例(li)大，用于合成的(de)比例(li)小，細(xi)胞增(zeng)殖(zhi)慢。

好(hao)氧(yang)微生物分(fen)解營養物徹底，最終產物（CO2、H2O、NO3-、PO43-等）穩定，含有的能量(liang)最少，所以(yi)好(hao)氧(yang)微生物代謝中釋放(fang)的能量(liang)多，代謝速度(du)快(kuai)，將營養物用于(yu)分(fen)解的比例小(xiao)，用于(yu)合(he)成的比例大，細胞增殖快(kuai)。

三、微生(sheng)物的生(sheng)長環(huan)境(jing)

廢(fei)水(shui)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)處理的(de)主體(ti)是微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)，只有創造良(liang)好的(de)環境條件(jian)讓微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)大(da)量繁殖才能獲得令人滿意的(de)處理效果。影(ying)響微生(sheng)物(wu)(wu)(wu)生(sheng)長的(de)的(de)條件(jian)主要(yao)有營(ying)養(yang)、溫度、pH值、溶解氧及(ji)有毒物(wu)(wu)(wu)質等。

01 營養

營養是微生(sheng)(sheng)物(wu)生(sheng)(sheng)長(chang)的物(wu)質基礎，生(sheng)(sheng)命活動(dong)所需(xu)的能量和物(wu)質來(lai)自于營養。微生(sheng)(sheng)物(wu)細胞的組成（不包括(kuo)H2O和無機物(wu)），可用化學式C5H7O2N或(huo)C60H87O23N12P表(biao)示。

不(bu)(bu)同微(wei)(wei)生(sheng)物細胞的組成不(bu)(bu)盡(jin)相同，對碳(tan)氮磷比(bi)的要求也不(bu)(bu)完全相同。好氧微(wei)(wei)生(sheng)物要求碳(tan)氮磷比(bi)為(wei)BOD5:N:P=100:5:1[或COD:N:P=(200~300):5:1]。

厭氧微(wei)生(sheng)物(wu)要(yao)求碳(tan)氮磷比(bi)為BOD5:N:P=100:6:1。其中N以NH3-N計(ji)，P以PO43－-P計(ji)。微(wei)生(sheng)物(wu)種類繁(fan)多，所需(xu)C、N、P的化學形式也不(bu)相同。如(ru)異養菌(jun)需(xu)要(yao)有機物(wu)為碳(tan)源(yuan)，而(er)自養菌(jun)以CO2和HCO3－為碳(tan)源(yuan)。

幾乎所有的(de)有機物(wu)(wu)都是微(wei)生物(wu)(wu)的(de)營養源，為(wei)達到預期的(de)凈(jing)化效果，控制合(he)適的(de)C:N:P比顯得十(shi)分重要。微(wei)生物(wu)(wu)除需(xu)要C、H、O、N、P外，還需(xu)要S、Mg、Fe、Ca、K等元(yuan)素(su)，以及Mn、Zn、Co、Ni、Cu、Mo、V、I、Br、B等微(wei)量元(yuan)素(su)。

02 溫(wen)度

微生物(wu)的(de)種類不(bu)同生長溫(wen)(wen)度(du)(du)不(bu)同，各種微生物(wu)的(de)總體溫(wen)(wen)度(du)(du)范(fan)圍(wei)是0~80℃。根據適應的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)范(fan)圍(wei)，微生物(wu)可分為低(di)溫(wen)(wen)性(xing)（好冷性(xing)）、中溫(wen)(wen)性(xing)和高溫(wen)(wen)性(xing)（好熱性(xing)）三(san)類。

低溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)長溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)20℃以下(xia)，中(zhong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)長溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)20~45℃，高(gao)溫(wen)(wen)(wen)(wen)性(xing)微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)長溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)45℃以上。好氧生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)處理以中(zhong)溫(wen)(wen)(wen)(wen)為(wei)主，微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)的(de)最適(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)長溫(wen)(wen)(wen)(wen)度(du)為(wei)20～37。

厭氧(yang)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)處(chu)理(li)時(shi)，中(zhong)溫微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)的(de)最(zui)(zui)適生(sheng)(sheng)長溫度為25~40℃，高(gao)溫微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)的(de)最(zui)(zui)適生(sheng)(sheng)長溫度為50~60℃。所以(yi)厭氧(yang)微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)處(chu)理(li)常利用33~38℃和52~57℃兩個(ge)溫度段(duan)，分別叫做中(zhong)溫消化（發(fa)酵）和高(gao)溫消化（發(fa)酵）。

隨著科學技術的發展，厭氧反(fan)應(ying)已能在20~25℃的常溫下(xia)進行，這就大(da)大(da)降低了(le)運行費(fei)用(yong)。

在(zai)適宜的溫(wen)度(du)范(fan)圍內，每升高10℃，生(sheng)(sheng)化反(fan)應速度(du)就(jiu)提高1~2倍。所以(yi)，在(zai)較高最適溫(wen)度(du)條件(jian)下(xia)生(sheng)(sheng)物處(chu)理效果較好。人為改(gai)變污水溫(wen)度(du)將(jiang)增大處(chu)理成(cheng)本，所以(yi)好氧生(sheng)(sheng)物處(chu)理一般(ban)在(zai)自然溫(wen)度(du)下(xia)進行，即在(zai)常(chang)溫(wen)下(xia)進行。

好氧生物處理效果受氣候(hou)的(de)影響較小。厭(yan)氧生物處理受溫度(du)(du)影響較大(da)，需(xu)要保持較高的(de)溫度(du)(du)，但考(kao)慮到運(yun)行(xing)成本(ben)，應(ying)盡量采用常溫下(xia)運(yun)行(xing)（20~25℃）。

如果原污水的溫(wen)度較(jiao)高(gao)，應采用(yong)中(zhong)溫(wen)發(fa)(fa)酵（33~38℃）或高(gao)溫(wen)發(fa)(fa)酵（52~57℃）。如果有足(zu)夠(gou)(gou)的余熱或發(fa)(fa)酵過程中(zhong)產生足(zu)夠(gou)(gou)的沼氣(qi)（高(gao)濃度有機污水和污泥(ni)消化），則(ze)可(ke)以利用(yong)余熱或沼氣(qi)的熱能實現中(zhong)溫(wen)和高(gao)溫(wen)發(fa)(fa)酵。

03 pH值

酶是(shi)一種兩(liang)性電解質，pH值(zhi)的(de)(de)(de)變(bian)化影(ying)(ying)響酶的(de)(de)(de)電離形式，進而影(ying)(ying)響酶的(de)(de)(de)催化性能，所以pH值(zhi)是(shi)影(ying)(ying)響酶活(huo)性的(de)(de)(de)重要因素之一。不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)微生(sheng)物具有不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)酶系統，就有不(bu)同(tong)(tong)的(de)(de)(de)pH值(zhi)適應范(fan)圍。細菌(jun)、放(fang)線菌(jun)、藻類和原生(sheng)動物的(de)(de)(de)pH值(zhi)適應范(fan)圍是(shi)4~10。

酵母菌和霉菌的(de)最適(shi)pH為(wei)3.0~6.0。大多數細(xi)菌適(shi)宜(yi)pH=6.5~8.5的(de)中性(xing)和偏(pian)堿(jian)性(xing)環境。好氧生物處理(li)的(de)適(shi)宜(yi)pH為(wei)6.5~8.5，厭氧生物處理(li)的(de)適(shi)宜(yi)pH為(wei)6.7~7.4（最佳pH為(wei)6.7~7.2）。

在(zai)生(sheng)物(wu)處(chu)理過(guo)程中保持最適pH值范圍(wei)非常重要。否則(ze)，微生(sheng)物(wu)酶的活性降低或喪失(shi)，微生(sheng)物(wu)生(sheng)長緩(huan)慢甚至(zhi)死亡，導致處(chu)理失(shi)敗。

進水pH值(zhi)(zhi)的突(tu)然變(bian)化會(hui)對生物處理產生很大的影響，這(zhe)種影響不可逆轉。所以保(bao)持pH值(zhi)(zhi)的穩定非常重(zhong)要。

04 溶(rong)解(jie)氧

好(hao)(hao)氧(yang)微生物的(de)代(dai)謝過程以(yi)分(fen)(fen)子(zi)氧(yang)為受體(ti)(ti)，并(bing)參與部分(fen)(fen)物質的(de)合成。沒有分(fen)(fen)子(zi)氧(yang)，好(hao)(hao)氧(yang)微生物就不能(neng)生長繁(fan)殖，所(suo)以(yi)，進行(xing)好(hao)(hao)氧(yang)生物處理時，要保持(chi)一定(ding)濃度的(de)溶解氧(yang)（DO）。

供氧(yang)(yang)不足，適(shi)合(he)低溶解氧(yang)(yang)生長的微(wei)生物（微(wei)量好氧(yang)(yang)的發硫菌）和(he)兼性微(wei)生物大量繁(fan)殖。它們分(fen)解有機(ji)物不徹底，處(chu)理效果下降，且低溶解氧(yang)(yang)狀態(tai)下絲狀菌優勢生長，引起污泥(ni)膨脹。

溶解氧濃度過(guo)高，不僅(jin)浪費能量(liang)，而且會因(yin)營養(yang)相對(dui)缺乏而使細胞氧化和死亡。為取得良(liang)好的(de)處(chu)理(li)效(xiao)果，好氧生物處(chu)理(li)時應控(kong)制(zhi)溶解氧在2~3mg/L（二沉池出水0.5~1mg/L）為宜。

厭(yan)氧(yang)微生物在有氧(yang)的條件下生成H2O2，但沒有分解H2O2的酶而被H2O2殺死(si)。所以，在厭(yan)氧(yang)生物處理(li)反(fan)應器中絕對不能有分子(zi)氧(yang)存在。其(qi)他(ta)氧(yang)化態物質(zhi)如SO42－、NO3－、PO43－和Fe3+等(deng)也會(hui)對厭(yan)氧(yang)生物處理(li)產(chan)生不良影響，也應控制它們的濃度。

05 有毒物(wu)質

對微(wei)生(sheng)物(wu)有抑(yi)制和(he)毒(du)害(hai)(hai)作用的化學物(wu)質叫有毒(du)物(wu)質。它(ta)能(neng)破壞細胞的結(jie)構(gou)，使(shi)酶變(bian)性(xing)而失去(qu)活性(xing)。如重(zhong)金屬能(neng)與酶的-SH基團結(jie)合，或(huo)與蛋(dan)白質結(jie)合使(shi)之變(bian)性(xing)或(huo)沉淀。有毒(du)物(wu)質在低(di)濃度時對微(wei)生(sheng)物(wu)無害(hai)(hai)，超(chao)過某一數值則發(fa)生(sheng)毒(du)害(hai)(hai)。

某些(xie)有(you)(you)毒物(wu)質(zhi)(zhi)在低濃度時可以(yi)成為微(wei)生物(wu)的(de)(de)營養。有(you)(you)毒物(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)毒性受(shou)pH值、溫度和有(you)(you)無(wu)其他有(you)(you)毒物(wu)質(zhi)(zhi)存在等因(yin)素(su)的(de)(de)影響，在不(bu)同條件(jian)下(xia)毒性相差很大(da)，不(bu)同的(de)(de)微(wei)生物(wu)對(dui)同一(yi)毒物(wu)的(de)(de)耐受(shou)能力也不(bu)同，具(ju)體情況應(ying)根據實驗而定。

在廢(fei)水(shui)生物(wu)(wu)處(chu)理過程中，應嚴格控制有毒物(wu)(wu)質濃度，但有毒物(wu)(wu)質濃度的允(yun)許范圍尚無統一的標準，表1的數(shu)據僅供(gong)參考。

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