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污水处理中的微生物及生长环境

 发布时间:2021-01-15 点击量:844

    微生物的生长环境

    废水生物处理的主体是微生物,只有创造良好的环境条件让微生物大量繁殖才能获得令人满意的处理效果。影响微生物生长的的条件主要有营养、温度、pH值、溶解氧及有毒物质等。

    1、营养

    营养是微生物生长的物质基础,生命活动所需的能量和物质来自于营养。微生物细胞的组成(不包括H2O和无机物),可用化学式C5H7O2N或C60H87O23N12P表示。不同微生物细胞的组成不尽相同,对碳氮磷比的要求也不完全相同。好氧微生物要求碳氮磷比为BOD5:N:P=100:5:1[或COD:N:P=(200~300):5:1]。厌氧微生物要求碳氮磷比为BOD5:N:P=100:6:1。其中N以NH3 - N计,P以PO43--P计。微生物种类繁多,所需C、N、P的化学形式也不相同。如异养菌需要有机物为碳源,而自养菌以CO2和HCO3-为碳源。

    几乎所有的有机物都是微生物的营养源,为达到预期的净化效果,控制合适的C:N:P比显得十分重要。微生物除需要C、H、O、N、P外,还需要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、温度

    微生物的种类不同生长温度不同,各种微生物的总体温度范围是0~80℃。根据适应的温度范围,微生物可分为低温性(好冷性)、中温性和高温性(好热性)三类。低温性微生物的生长温度为20℃以下,中温性微生物的生长温度为20~45℃,高温性微生物的生长温度为45℃以上。好氧生物处理以中温为主,微生物的zui适生长温度为20~37。厌氧生物处理时,中温微生物的zui适生长温度为25~40℃,高温微生物的zui适生长温度为50~60℃。所以厌氧微生物处理常利用33~38℃和52~57℃两个温度段,分别叫做中温消化(发酵)和高温消化(发酵)。随着科学技术的发展,厌氧反应已能在20~25℃的常温下进行,这就大大降低了运行费用。

    在适宜的温度范围内,每升高10℃,生化反应速度就提高1~2倍。所以,在较高zui适温度条件下生物处理效果较好。人为改变污水温度将增大处理成本,所以好氧生物处理一般在自然温度下进行,即在常温下进行。好氧生物处理效果受气候的影响较小。厌氧生物处理受温度影响较大,需要保持较高的温度,但考虑到运行成本,应尽量采用常温下运行(20~25℃)。如果原污水的温度较高,应采用中温发酵(33~38℃)或高温发酵(52~57℃)。如果有足够的余热或发酵过程中产生足够的沼气(高浓度有机污水和污泥消化),则可以利用余热或沼气的热能实现中温和高温发酵。一般情况下,一日内温度的波动不宜超过℃。所以,在生物处理时要控制适宜的水温并保持稳定。

     3、pH值

    酶是一种两性电解质,pH值的变化影响酶的电离形式,进而影响酶的催化性能,所以pH值是影响酶活性的重要因素之一。不同的微生物具有不同的酶系统,就有不同的pH值适应范围。细菌、放线菌、藻类和原生动物的pH值适应范围是4~10。酵母菌和霉菌的zui适pH为3.0~6.0。大多数细菌适宜pH=6.5~8.5的中性和偏碱性环境。好氧生物处理的适宜pH为6.5~8.5,厌氧生物处理的适宜pH为6.7~7.4(*pH为6.7~7.2)。在生物处理过程中保持zui适pH值范围非常重要。否则,微生物酶的活性降低或丧失,微生物生长缓慢甚至死亡,导致处理失败。

    进水pH值的突然变化会对生物处理产生很大的影响,这种影响不可逆转。所以保持pH值的稳定非常重要。

    4、溶解氧

    好氧微生物的代谢过程以分子氧为受体,并参与部分物质的合成。没有分子氧,好氧微生物就不能生长繁殖,所以,进行好氧生物处理时,要保持一定浓度的溶解氧(DO)。供氧不足,适合低溶解氧生长的微生物(微量好氧的发硫菌)和兼性微生物大量繁殖。它们分解有机物不彻底,处理效果下降,且低溶解氧状态下丝状菌优势生长,引起污泥膨胀。溶解氧浓度过高,不仅浪费能量,而且会因营养相对缺乏而使细胞氧化和死亡。为取得良好的处理效果,好氧生物处理时应控制溶解氧在2~3mg/L(二沉池出水0.5~1mg/L)为宜。

     厌氧微生物在有氧的条件下生成H2O2,但没有分解H2O2的酶而被H2O2杀死。所以,在厌氧生物处理反应器中决不能有分子氧存在。其他氧化态物质如SO42-、NO3-、PO43-和Fe3+等也会对厌氧生物处理产生不良影响,也应控制它们的浓度。

     5、有毒物质

    对微生物有抑制和毒害作用的化学物质叫有毒物质。它能破坏细胞的结构,使酶变性而失去活性。如重金属能与酶的-SH基团结和,或与蛋白质结合使之变性或沉淀。有毒物质在低浓度时对微生物无害,超过某一数值则发生毒害。某些有毒物质在低浓度时可以成为微生物的营养。有毒物质的毒性受pH值、温度和有无其他有毒物质存在等因素的影响,在不同条件下毒性相差很大,不同的微生物对同一毒物的耐受能力也不同,具体情况应根据实验而定。