建立城鎮(zhèn)水體污染治理工程成果轉(zhuǎn)化市場(chǎng)化
運(yùn)行機(jī)制，搭建產(chǎn)業(yè)科研間橋梁
WATER POLLUTION CONTROL TECHNOLOGY MAJOR PROJECT
政策動(dòng)態(tài)
POLICIES
污水處理中的微生物種類(lèi)很多,，主要有菌類(lèi),，藻類(lèi)以及動(dòng)物類(lèi),。
1、細(xì)菌
細(xì)菌的適應(yīng)性強(qiáng),，增長(zhǎng)速度快,。根據(jù)對(duì)營(yíng)養(yǎng)物需求的不同，可將細(xì)菌分為自養(yǎng)菌和異養(yǎng)菌兩大類(lèi),。自養(yǎng)菌利用各種無(wú)機(jī)物（CO2,、HCO3-、NO3-,、PO3-4等）為營(yíng)養(yǎng)將其轉(zhuǎn)化為另一種無(wú)機(jī)物,，釋放出能量，合成細(xì)胞物質(zhì),，其碳源,、氮源和磷源皆為無(wú)機(jī)物。異養(yǎng)菌以有機(jī)碳作碳源,，有機(jī)或無(wú)機(jī)氮為氮源，將其轉(zhuǎn)化為CO2,、H2O,、NO3-,、CH4、NH3等無(wú)機(jī)物,，釋放出能量,，合成細(xì)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(jī)物為碳源,，生長(zhǎng)pH為2?9，最佳pH為5.6,。真菌需氧量少,，只有細(xì)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(duì)活性污泥的凝聚起到骨架作用，但過(guò)多絲狀菌的出現(xiàn)會(huì)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(lèi)
藻類(lèi)是單細(xì)胞和多細(xì)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(yíng)養(yǎng)元素合成自身細(xì)胞。
4,、原生動(dòng)物
原生動(dòng)物是最低等的能進(jìn)行分裂增殖的單細(xì)胞動(dòng)物,。污水中的原生動(dòng)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(dòng)物屬于好氧異養(yǎng)型,。在污水處理中,，原生動(dòng)物的作用沒(méi)有細(xì)菌重要，但由于大多數(shù)原生動(dòng)物能吞食固態(tài)有機(jī)物和游離細(xì)菌,，所以有凈化水質(zhì)的作用,。原生動(dòng)物對(duì)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(dòng)物,，所以是水質(zhì)指示物,。例如，溶解氧充足時(shí)鐘蟲(chóng)大量出現(xiàn)，溶解氧低于1㎎/L時(shí)出現(xiàn)較少,，也不活躍,。
5、后生動(dòng)物
后生動(dòng)物是多細(xì)胞動(dòng)物,。在污水處理設(shè)施和穩(wěn)定塘中常見(jiàn)的后生動(dòng)物有輪蟲(chóng),、線蟲(chóng)和甲殼類(lèi)的動(dòng)物。
后生動(dòng)物皆為好氧微生物,，生活在較好的水質(zhì)環(huán)境中,。后生動(dòng)物以細(xì)菌、原生動(dòng)物,、藻類(lèi)和有機(jī)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(guò)程是營(yíng)養(yǎng)不斷被利用，細(xì)胞物質(zhì)不斷合成又不斷消耗的過(guò)程,。在這一過(guò)程中伴隨著新生命的誕生,，舊生命的死亡和營(yíng)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(duì)污染物（營(yíng)養(yǎng)物）的代謝轉(zhuǎn)化作用實(shí)現(xiàn)的,。
1,、微生物的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系
細(xì)菌、真菌,、藻類(lèi),、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物共生于水體中,。細(xì)菌和真菌以水中的有機(jī)物,、氮和磷等為營(yíng)養(yǎng)進(jìn)行有氧和無(wú)氧呼吸合成自身細(xì)胞。藻類(lèi)是利用二氧化碳和水中的氮,、磷進(jìn)行光和作用合成自身細(xì)胞并向水體提供氧氣,。藻類(lèi)的細(xì)胞死亡后成為菌類(lèi)繁殖的營(yíng)養(yǎng)。原生動(dòng)物吞食水中固態(tài)有機(jī)物,、菌類(lèi)和藻類(lèi),。后生動(dòng)物捕食水中固體有機(jī)物、菌類(lèi),、藻類(lèi)和原生動(dòng)物,。
2、微生物的代謝
微生物從污水中攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),，通過(guò)復(fù)雜的生物化學(xué)反應(yīng)合成自身細(xì)胞和排出廢物,。這種為維持生命活動(dòng)和生長(zhǎng)繁殖而進(jìn)行的生化反應(yīng)過(guò)程叫新陳代謝,，簡(jiǎn)稱(chēng)代謝。根據(jù)能量的轉(zhuǎn)移和生化反應(yīng)的類(lèi)型可將代謝分為分解代謝和合成代謝,。微生物將營(yíng)養(yǎng)物分解轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的化合物并釋放出能量,，這一過(guò)程叫做分解代謝或產(chǎn)能代謝,；微生物將營(yíng)養(yǎng)物轉(zhuǎn)化為細(xì)胞物質(zhì)并吸收分解代謝釋放的能量,，這一過(guò)程叫做合成代謝。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)缺乏時(shí),，微生物對(duì)自身細(xì)胞物質(zhì)進(jìn)行氧化分解,，以獲得能量，這以過(guò)程叫做內(nèi)源代謝,，也叫內(nèi)源呼吸,。當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物充足的時(shí)，內(nèi)源呼吸并不明顯,，但營(yíng)養(yǎng)物缺乏時(shí),，內(nèi)源呼吸是能量的主要來(lái)源。
沒(méi)有新陳代謝就沒(méi)有生命,。微生物通過(guò)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(lài),、相互促進(jìn)、不可分割,。
微生物代謝消耗的營(yíng)養(yǎng)物一部分分解成簡(jiǎn)單的物質(zhì)排入環(huán)境,，另一部分合成為細(xì)胞物質(zhì)。不同的微生物代謝速度不同,，營(yíng)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(yíng)養(yǎng)物不徹底，釋放的能量少,，代謝速度慢,，將營(yíng)養(yǎng)物用于分解的比例大，用于合成的比例小,，細(xì)胞增殖慢,。好氧微生物分解營(yíng)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(yíng)養(yǎng)物用于分解的比例小,，用于合成的比例大,，細(xì)胞增殖快。
三,、微生物的生長(zhǎng)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(zhǎng)的的條件主要有營(yíng)養(yǎng),、溫度,、pH值、溶解氧及有毒物質(zhì)等,。
1,、營(yíng)養(yǎng)
營(yíng)養(yǎng)是微生物生長(zhǎng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，生命活動(dòng)所需的能量和物質(zhì)來(lái)自于營(yíng)養(yǎng),。微生物細(xì)胞的組成（不包括H2O和無(wú)機(jī)物）,，可用化學(xué)式C5H7O2N或C60H87O23N12P表示。不同微生物細(xì)胞的組成不盡相同,，對(duì)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(jì),，P以PO43－-P計(jì)。微生物種類(lèi)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(jī)物為碳源,，而自養(yǎng)菌以CO2和HCO3－為碳源。
幾乎所有的有機(jī)物都是微生物的營(yíng)養(yǎng)源,，為達(dá)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(lèi)不同生長(zhǎng)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(lèi),。低溫性微生物的生長(zhǎng)溫度為20℃以下，中溫性微生物的生長(zhǎng)溫度為20~45℃,，高溫性微生物的生長(zhǎng)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(zhǎng)溫度為20～37,。厭氧生物處理時(shí),，中溫微生物的最適生長(zhǎng)溫度為25~40℃，高溫微生物的最適生長(zhǎng)溫度為50~60℃,。所以厭氧微生物處理常利用33~38℃和52~57℃兩個(gè)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(jìn)行,，這就大大降低了運(yùn)行費(fèi)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(jìn)行,，即在常溫下進(jìn)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(yùn)行成本,，應(yīng)盡量采用常溫下運(yùn)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(guò)程中產(chǎn)生足夠的沼氣（高濃度有機(jī)污水和污泥消化），則可以利用余熱或沼氣的熱能實(shí)現(xiàn)中溫和高溫發(fā)酵,。一般情況下,，一日內(nèi)溫度的波動(dòng)不宜超過(guò)℃。所以,，在生物處理時(shí)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(jìn)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(xì)菌,、放線菌,、藻類(lèi)和原生動(dòng)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(xì)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(guò)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(zhǎng)緩慢甚至死亡,，導(dǎo)致處理失敗。
進(jìn)水pH值的突然變化會(huì)對(duì)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(guò)程以分子氧為受體,，并參與部分物質(zhì)的合成。沒(méi)有分子氧,，好氧微生物就不能生長(zhǎng)繁殖,，所以,，進(jìn)行好氧生物處理時(shí)，要保持一定濃度的溶解氧（DO）,。供氧不足,，適合低溶解氧生長(zhǎng)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(jī)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(shì)生長(zhǎng)，引起污泥膨脹,。溶解氧濃度過(guò)高,，不僅浪費(fèi)能量，而且會(huì)因營(yíng)養(yǎng)相對(duì)缺乏而使細(xì)胞氧化和死亡,。為取得良好的處理效果,，好氧生物處理時(shí)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(méi)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(huì)對(duì)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(duì)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(xì)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(tuán)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(shí)對(duì)微生物無(wú)害,，超過(guò)某一數(shù)值則發(fā)生毒害,。某些有毒物質(zhì)在低濃度時(shí)可以成為微生物的營(yíng)養(yǎng)。有毒物質(zhì)的毒性受pH值,、溫度和有無(wú)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(duì)同一毒物的耐受能力也不同,，具體情況應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)而定,。
在廢水生物處理過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)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(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),，表1的數(shù)據(jù)僅供參考,。