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。




01
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PO₄^3－-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。




02
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*適生長(zhǎng)溫度為20～37。

厭氧生物處理時(shí)，中溫微生物的*適生長(zhǎng)溫度為25~40℃，高溫微生物的*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*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。




03
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*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（*佳pH為6.7~7.2）。

在生物處理過(guò)程中保持*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。




04
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*不能有分子氧存在。其他氧化態(tài)物質(zhì)如SO₄^2－、NO₃^－、PO₄^3－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。




05
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)合，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。

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