一、污水處理中的微生物分類

污(wu)水處(chu)理中(zhong)的微生物種類(lei)(lei)很多，主要有菌類(lei)(lei)，藻類(lei)(lei)以及動物類(lei)(lei)。

01 細菌

細(xi)菌(jun)(jun)的適(shi)應性強，增(zeng)長速度快(kuai)。根據對營養(yang)物需求的不(bu)同，可將細(xi)菌(jun)(jun)分為(wei)自養(yang)菌(jun)(jun)和異養(yang)菌(jun)(jun)兩(liang)大類。

自養菌利用(yong)各種無機(ji)物(wu)（CO2、HCO3-、NO3-、PO43-等）為(wei)(wei)營養將其轉化為(wei)(wei)另(ling)一種無機(ji)物(wu)，釋放出能量，合(he)成(cheng)細胞物(wu)質，其碳(tan)源、氮源和磷源皆(jie)為(wei)(wei)無機(ji)物(wu)。

異(yi)養菌(jun)以有機碳作碳源(yuan)，有機或無機氮為氮源(yuan)，將(jiang)其(qi)轉化(hua)為CO2、H2O、NO3-、CH4、NH3等無機物，釋放出能量，合(he)成細胞物質。污水處理設施中的微生(sheng)物主要是異(yi)養菌(jun)。

02 真菌

真(zhen)(zhen)(zhen)菌(jun)(jun)包括霉(mei)菌(jun)(jun)和酵母菌(jun)(jun)。真(zhen)(zhen)(zhen)菌(jun)(jun)是(shi)好氧菌(jun)(jun)，以有機(ji)物(wu)為碳源，生長pH為2-9，最佳pH為5.6。真(zhen)(zhen)(zhen)菌(jun)(jun)需氧量少，只有細(xi)菌(jun)(jun)的一(yi)半。真(zhen)(zhen)(zhen)菌(jun)(jun)常(chang)出現于低pH值、分子氧較少的環境中。

真菌絲體(ti)對活性污(wu)泥的凝聚起到骨(gu)架作(zuo)用，但過(guo)多(duo)絲狀菌的出現(xian)會影響污(wu)泥的沉淀性能，而引起污(wu)泥膨脹。真菌在污(wu)水處理的作(zuo)用是不(bu)可忽視的。

03 藻類

藻(zao)類是單細(xi)胞和(he)多細(xi)胞的(de)植物性微生物。它(ta)含有葉綠素，利(li)用光(guang)合作用同化(hua)二氧化(hua)碳和(he)水放出氧氣，吸收水中的(de)氮、磷等營養元素合成自身細(xi)胞。

04 原(yuan)生動物

原(yuan)(yuan)生(sheng)動(dong)(dong)(dong)物(wu)(wu)是最低等的(de)能(neng)進行分(fen)裂增殖的(de)單細(xi)胞動(dong)(dong)(dong)物(wu)(wu)。污水(shui)(shui)中的(de)原(yuan)(yuan)生(sheng)動(dong)(dong)(dong)物(wu)(wu)既(ji)是水(shui)(shui)質凈(jing)化(hua)者又是水(shui)(shui)質指(zhi)示(shi)(shi)物(wu)(wu)。絕大(da)(da)多數原(yuan)(yuan)生(sheng)動(dong)(dong)(dong)物(wu)(wu)屬(shu)于(yu)好(hao)氧(yang)(yang)異養型。在污水(shui)(shui)處理中，原(yuan)(yuan)生(sheng)動(dong)(dong)(dong)物(wu)(wu)的(de)作(zuo)用沒(mei)有細(xi)菌重要，但由于(yu)大(da)(da)多數原(yuan)(yuan)生(sheng)動(dong)(dong)(dong)物(wu)(wu)能(neng)吞食(shi)固態(tai)有機物(wu)(wu)和游離細(xi)菌，所以有凈(jing)化(hua)水(shui)(shui)質的(de)作(zuo)用。原(yuan)(yuan)生(sheng)動(dong)(dong)(dong)物(wu)(wu)對環(huan)境的(de)變化(hua)比較(jiao)(jiao)敏(min)感，在不同的(de)水(shui)(shui)質環(huan)境中出現不同的(de)原(yuan)(yuan)生(sheng)動(dong)(dong)(dong)物(wu)(wu)，所以是水(shui)(shui)質指(zhi)示(shi)(shi)物(wu)(wu)。例如，溶(rong)解(jie)氧(yang)(yang)充足時鐘蟲大(da)(da)量(liang)出現，溶(rong)解(jie)氧(yang)(yang)低于(yu)1㎎/L時出現較(jiao)(jiao)少(shao)，也不活躍。

05 后生動物(wu)

后生動(dong)物(wu)(wu)是(shi)多細胞動(dong)物(wu)(wu)。在污水(shui)處(chu)理設施和穩定塘(tang)中常見的(de)(de)后生動(dong)物(wu)(wu)有輪蟲(chong)、線蟲(chong)和甲殼類的(de)(de)動(dong)物(wu)(wu)。

后(hou)生動(dong)物皆(jie)為好氧微生物，生活在較好的(de)水質環境中。后(hou)生動(dong)物以(yi)細菌、原(yuan)生動(dong)物、藻(zao)類和有機固體為食，它們的(de)出現表(biao)明處理(li)效果較好，是污水處理(li)的(de)指示性生物。

二、微生物(wu)的代謝

微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)命過程(cheng)是營養(yang)不(bu)斷被利用(yong)，細胞物質(zhi)不(bu)斷合成又(you)不(bu)斷消耗的(de)過程(cheng)。在這一過程(cheng)中伴隨著新生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)命的(de)誕(dan)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)，舊生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)命的(de)死亡和(he)營養(yang)物（基質(zhi)）的(de)轉(zhuan)化(hua)。污水(shui)的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物處理就是利用(yong)微生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物對污染(ran)物（營養(yang)物）的(de)代謝轉(zhuan)化(hua)作用(yong)實(shi)現的(de)。

01 微生物的營(ying)養關系

細(xi)菌(jun)(jun)、真(zhen)(zhen)菌(jun)(jun)、藻類、原生(sheng)(sheng)動(dong)(dong)物(wu)(wu)、后(hou)(hou)生(sheng)(sheng)動(dong)(dong)物(wu)(wu)共生(sheng)(sheng)于(yu)水(shui)體(ti)(ti)中。細(xi)菌(jun)(jun)和真(zhen)(zhen)菌(jun)(jun)以水(shui)中的(de)有(you)(you)機物(wu)(wu)、氮和磷等為營養進(jin)行有(you)(you)氧(yang)和無氧(yang)呼吸合成自身細(xi)胞(bao)。藻類是利用二氧(yang)化碳和水(shui)中的(de)氮、磷進(jin)行光合作(zuo)用合成自身細(xi)胞(bao)并向水(shui)體(ti)(ti)提供氧(yang)氣。藻類的(de)細(xi)胞(bao)死(si)亡(wang)后(hou)(hou)成為菌(jun)(jun)類繁殖的(de)營養。原生(sheng)(sheng)動(dong)(dong)物(wu)(wu)吞食(shi)水(shui)中固態有(you)(you)機物(wu)(wu)、菌(jun)(jun)類和藻類。后(hou)(hou)生(sheng)(sheng)動(dong)(dong)物(wu)(wu)捕食(shi)水(shui)中固體(ti)(ti)有(you)(you)機物(wu)(wu)、菌(jun)(jun)類、藻類和原生(sheng)(sheng)動(dong)(dong)物(wu)(wu)。

02 微生物的代謝

微(wei)生物從污水中攝取營養物質，通過復雜的生物化學反應合(he)成自身細胞和排出廢物。

這種為維持生命活動和(he)生長繁殖而進(jin)行(xing)的生化反應(ying)過(guo)程叫新陳代(dai)謝(xie)(xie)，簡稱代(dai)謝(xie)(xie)。根據能量的轉(zhuan)移和(he)生化反應(ying)的類(lei)型可將代(dai)謝(xie)(xie)分為分解代(dai)謝(xie)(xie)和(he)合成代(dai)謝(xie)(xie)。

微生物(wu)(wu)(wu)將(jiang)營(ying)養(yang)物(wu)(wu)(wu)分(fen)解轉化為簡單的(de)化合物(wu)(wu)(wu)并(bing)釋(shi)放(fang)(fang)出(chu)能(neng)量(liang)，這一過程叫做分(fen)解代(dai)謝(xie)(xie)或產能(neng)代(dai)謝(xie)(xie)；微生物(wu)(wu)(wu)將(jiang)營(ying)養(yang)物(wu)(wu)(wu)轉化為細胞(bao)物(wu)(wu)(wu)質并(bing)吸收分(fen)解代(dai)謝(xie)(xie)釋(shi)放(fang)(fang)的(de)能(neng)量(liang)，這一過程叫做合成代(dai)謝(xie)(xie)。

當(dang)營(ying)養缺(que)乏時(shi)，微生物對自身細胞物質進(jin)行氧化(hua)分解，以獲得能量，這一(yi)過程叫做內(nei)源代謝，也叫內(nei)源呼(hu)吸(xi)。當(dang)營(ying)養物充足的時(shi)，內(nei)源呼(hu)吸(xi)并不明(ming)顯，但營(ying)養物缺(que)乏時(shi)，內(nei)源呼(hu)吸(xi)是能量的主要來源。

沒有(you)新(xin)陳(chen)代謝(xie)(xie)就沒有(you)生(sheng)(sheng)命。微生(sheng)(sheng)物(wu)通(tong)過新(xin)陳(chen)代謝(xie)(xie)不斷(duan)地增(zeng)殖和(he)(he)死亡。微生(sheng)(sheng)物(wu)的分解代謝(xie)(xie)為合成代謝(xie)(xie)提供能量和(he)(he)物(wu)質，合成代謝(xie)(xie)為分解代謝(xie)(xie)提供催化劑(ji)和(he)(he)反應(ying)器(qi)。兩種(zhong)代謝(xie)(xie)相互依賴、相互促(cu)進、不可分割。

微生物(wu)代(dai)謝(xie)消耗的(de)營養物(wu)一部分(fen)(fen)分(fen)(fen)解成簡單的(de)物(wu)質排入環境，另一部分(fen)(fen)合(he)成為細胞(bao)物(wu)質。不(bu)同(tong)(tong)的(de)微生物(wu)代(dai)謝(xie)速(su)度不(bu)同(tong)(tong)，營養物(wu)用(yong)于分(fen)(fen)解和(he)合(he)成的(de)比例也不(bu)相同(tong)(tong)。

厭氧微(wei)生(sheng)物分(fen)解營養物不徹底，釋(shi)放的(de)能量少，代謝速度慢(man)，將營養物用(yong)于(yu)分(fen)解的(de)比例大，用(yong)于(yu)合(he)成的(de)比例小，細胞增殖慢(man)。

好氧微生物(wu)分解營(ying)養物(wu)徹底，最終產物(wu)（CO2、H2O、NO3-、PO43-等）穩定，含有(you)的(de)能量最少，所以好氧微生物(wu)代謝中釋放的(de)能量多，代謝速度快(kuai)，將營(ying)養物(wu)用(yong)于分解的(de)比例(li)小，用(yong)于合成(cheng)的(de)比例(li)大，細胞增殖(zhi)快(kuai)。

三、微(wei)生(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)長環境(jing)

廢(fei)水生(sheng)物處理(li)的主體(ti)是微生(sheng)物，只有創造良好的環境(jing)條(tiao)件(jian)讓(rang)微生(sheng)物大量繁殖才能獲得令(ling)人(ren)滿意的處理(li)效果。影響微生(sheng)物生(sheng)長的的條(tiao)件(jian)主要(yao)有營養(yang)、溫度、pH值、溶(rong)解氧及(ji)有毒(du)物質等。

01 營養(yang)

營(ying)養是微生(sheng)物生(sheng)長(chang)的(de)物質(zhi)基礎，生(sheng)命活動所需的(de)能量和物質(zhi)來自于營(ying)養。微生(sheng)物細胞的(de)組成(cheng)（不(bu)包括H2O和無機物），可用(yong)化學式(shi)C5H7O2N或C60H87O23N12P表(biao)示(shi)。

不(bu)同(tong)(tong)微生物細胞的(de)組成不(bu)盡相同(tong)(tong)，對碳(tan)氮磷(lin)比(bi)的(de)要(yao)求也不(bu)完全相同(tong)(tong)。好氧微生物要(yao)求碳(tan)氮磷(lin)比(bi)為BOD5:N:P=100:5:1[或COD:N:P=(200~300):5:1]。

厭氧微生物要求(qiu)碳(tan)(tan)氮磷(lin)比為BOD5:N:P=100:6:1。其中(zhong)N以(yi)NH3-N計，P以(yi)PO43－-P計。微生物種類繁多，所(suo)需C、N、P的化學形式也不相同。如(ru)異養菌需要有機物為碳(tan)(tan)源，而自養菌以(yi)CO2和HCO3－為碳(tan)(tan)源。

幾乎所有的有機物(wu)都是微(wei)生物(wu)的營養源，為達(da)到(dao)預期的凈化效果，控制合適的C:N:P比顯得(de)十(shi)分(fen)重要(yao)。微(wei)生物(wu)除需要(yao)C、H、O、N、P外(wai)，還需要(yao)S、Mg、Fe、Ca、K等元(yuan)素，以及Mn、Zn、Co、Ni、Cu、Mo、V、I、Br、B等微(wei)量元(yuan)素。

02 溫度

微(wei)生(sheng)物的種(zhong)類(lei)(lei)不(bu)同(tong)生(sheng)長溫度(du)(du)不(bu)同(tong)，各種(zhong)微(wei)生(sheng)物的總(zong)體(ti)(ti)溫度(du)(du)范圍是0~80℃。根據適(shi)應的溫度(du)(du)范圍，微(wei)生(sheng)物可分為低溫性（好冷性）、中溫性和高(gao)溫性（好熱(re)性）三類(lei)(lei)。

低(di)溫(wen)(wen)性微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)(chang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)為20℃以下，中溫(wen)(wen)性微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)(chang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)為20~45℃，高溫(wen)(wen)性微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)的(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)(chang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)為45℃以上。好(hao)氧生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)處理以中溫(wen)(wen)為主，微(wei)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)的(de)最適(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)長(chang)(chang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)為20～37。

厭氧生(sheng)物(wu)(wu)處理(li)時，中(zhong)溫(wen)微生(sheng)物(wu)(wu)的最適生(sheng)長溫(wen)度(du)為25~40℃，高溫(wen)微生(sheng)物(wu)(wu)的最適生(sheng)長溫(wen)度(du)為50~60℃。所以厭氧微生(sheng)物(wu)(wu)處理(li)常利用33~38℃和(he)52~57℃兩個溫(wen)度(du)段，分別叫(jiao)做(zuo)中(zhong)溫(wen)消化（發酵(jiao)）和(he)高溫(wen)消化（發酵(jiao)）。

隨著(zhu)科學技術(shu)的發展，厭氧反應已能(neng)在(zai)20~25℃的常溫下進行，這(zhe)就(jiu)大大降(jiang)低了運行費用。

在(zai)適宜的溫度(du)范(fan)圍內，每(mei)升高(gao)10℃，生化反應速度(du)就提高(gao)1~2倍。所以，在(zai)較高(gao)最適溫度(du)條件下生物處理(li)效果(guo)較好(hao)(hao)。人(ren)為改變污水溫度(du)將(jiang)增大處理(li)成本，所以好(hao)(hao)氧生物處理(li)一般在(zai)自然溫度(du)下進行，即在(zai)常(chang)溫下進行。

好氧(yang)生物處理效果受(shou)氣候的影(ying)響較(jiao)(jiao)小。厭氧(yang)生物處理受(shou)溫度(du)影(ying)響較(jiao)(jiao)大，需要保持較(jiao)(jiao)高的溫度(du)，但考慮到(dao)運行成本，應盡量采用常(chang)溫下運行（20~25℃）。

如果(guo)原污水的溫(wen)度較高(gao)，應采用中溫(wen)發酵（33~38℃）或(huo)高(gao)溫(wen)發酵（52~57℃）。如果(guo)有足夠的余熱(re)或(huo)發酵過程中產生足夠的沼氣(qi)（高(gao)濃度有機(ji)污水和污泥消(xiao)化(hua)），則可(ke)以(yi)利用余熱(re)或(huo)沼氣(qi)的熱(re)能實(shi)現中溫(wen)和高(gao)溫(wen)發酵。

03 pH值

酶是(shi)(shi)(shi)一(yi)種兩性(xing)(xing)電(dian)解質，pH值的(de)(de)(de)變化影響(xiang)酶的(de)(de)(de)電(dian)離形式，進而影響(xiang)酶的(de)(de)(de)催(cui)化性(xing)(xing)能(neng)，所(suo)以pH值是(shi)(shi)(shi)影響(xiang)酶活性(xing)(xing)的(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)因素(su)之一(yi)。不(bu)同的(de)(de)(de)微生(sheng)物具有不(bu)同的(de)(de)(de)酶系(xi)統，就有不(bu)同的(de)(de)(de)pH值適(shi)應范(fan)圍。細菌、放線菌、藻類和原生(sheng)動物的(de)(de)(de)pH值適(shi)應范(fan)圍是(shi)(shi)(shi)4~10。

酵母菌(jun)和(he)霉菌(jun)的最適(shi)pH為3.0~6.0。大多數細菌(jun)適(shi)宜(yi)pH=6.5~8.5的中(zhong)性(xing)和(he)偏堿性(xing)環境。好(hao)氧生物處(chu)理的適(shi)宜(yi)pH為6.5~8.5，厭氧生物處(chu)理的適(shi)宜(yi)pH為6.7~7.4（最佳pH為6.7~7.2）。

在(zai)生物處理(li)過程中保持最適pH值范圍非常重要。否則，微(wei)生物酶的活性降低或喪失，微(wei)生物生長緩慢甚(shen)至死亡(wang)，導(dao)致(zhi)處理(li)失敗。

進水(shui)pH值(zhi)的突然變化會對生(sheng)物(wu)處理產生(sheng)很大的影(ying)響，這種(zhong)影(ying)響不(bu)可逆(ni)轉。所以保持pH值(zhi)的穩定非常(chang)重要(yao)。

04 溶(rong)解氧

好氧(yang)(yang)微生物(wu)(wu)(wu)的(de)代(dai)謝過程以分(fen)子氧(yang)(yang)為受體，并參(can)與部分(fen)物(wu)(wu)(wu)質的(de)合成(cheng)。沒有分(fen)子氧(yang)(yang)，好氧(yang)(yang)微生物(wu)(wu)(wu)就(jiu)不能生長繁殖，所以，進行好氧(yang)(yang)生物(wu)(wu)(wu)處理(li)時(shi)，要保持一定濃度的(de)溶解氧(yang)(yang)（DO）。

供氧(yang)(yang)不足，適(shi)合低溶(rong)解氧(yang)(yang)生(sheng)長的(de)(de)微(wei)生(sheng)物(wu)（微(wei)量好(hao)氧(yang)(yang)的(de)(de)發硫菌(jun)）和兼(jian)性(xing)微(wei)生(sheng)物(wu)大量繁殖。它們分解有機物(wu)不徹底，處理效果下降，且低溶(rong)解氧(yang)(yang)狀態下絲(si)狀菌(jun)優(you)勢生(sheng)長，引(yin)起污(wu)泥(ni)膨脹。

溶解氧(yang)(yang)濃(nong)度過高，不(bu)僅浪(lang)費能(neng)量，而且(qie)會因營(ying)養相對缺乏而使(shi)細胞氧(yang)(yang)化和死亡。為取得良好的處(chu)(chu)理效果，好氧(yang)(yang)生物處(chu)(chu)理時(shi)應控制溶解氧(yang)(yang)在2~3mg/L（二沉池出水0.5~1mg/L）為宜(yi)。

厭(yan)(yan)氧微生(sheng)物在(zai)有(you)氧的條件下生(sheng)成H2O2，但沒(mei)有(you)分(fen)解H2O2的酶而被H2O2殺死。所以(yi)，在(zai)厭(yan)(yan)氧生(sheng)物處理(li)反應(ying)器中絕對不(bu)(bu)能有(you)分(fen)子(zi)氧存在(zai)。其他氧化態物質如SO42－、NO3－、PO43－和Fe3+等也會對厭(yan)(yan)氧生(sheng)物處理(li)產生(sheng)不(bu)(bu)良(liang)影響，也應(ying)控制它們的濃度。

05 有(you)毒物質

對(dui)微生物(wu)有(you)抑(yi)制和(he)毒(du)(du)害(hai)作用(yong)的化學(xue)物(wu)質叫有(you)毒(du)(du)物(wu)質。它能破壞(huai)細胞的結(jie)構(gou)，使酶變(bian)性而失(shi)去活(huo)性。如重(zhong)金屬能與(yu)(yu)酶的-SH基團結(jie)合，或(huo)(huo)與(yu)(yu)蛋(dan)白質結(jie)合使之變(bian)性或(huo)(huo)沉淀。有(you)毒(du)(du)物(wu)質在(zai)低(di)濃(nong)度時對(dui)微生物(wu)無害(hai)，超(chao)過(guo)某(mou)一數值則發生毒(du)(du)害(hai)。

某(mou)些有毒(du)物(wu)質在(zai)(zai)低濃度(du)時可以(yi)成(cheng)為(wei)微(wei)生物(wu)的(de)營養(yang)。有毒(du)物(wu)質的(de)毒(du)性受pH值、溫度(du)和(he)有無其他有毒(du)物(wu)質存在(zai)(zai)等(deng)因素(su)的(de)影響，在(zai)(zai)不同(tong)條件下毒(du)性相差(cha)很大，不同(tong)的(de)微(wei)生物(wu)對同(tong)一(yi)毒(du)物(wu)的(de)耐受能力也不同(tong)，具體(ti)情(qing)況應根據實驗而定(ding)。

在廢水(shui)生物處(chu)理過程中，應嚴格控制(zhi)有毒(du)物質(zhi)濃度，但有毒(du)物質(zhi)濃度的(de)(de)允許范圍(wei)尚無統一的(de)(de)標準，表1的(de)(de)數據(ju)僅供(gong)參考。

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