污水处理中微生物的引入有什么好处?

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1、 污水处理中微生物的分类

细菌适应性强,生长速度快。根据营养需求的不同,细菌可分为自养细菌和异养细菌。自养细菌利用各种无机物质(CO2、HCO3-、NO3-、PO3-4等)作为营养物质,将其转化为另一种无机物质,释放能量并合成细胞物质。其碳源、氮源、磷源均为无机物。异养细菌以有机碳为碳源,有机氮或无机氮为氮源,将其转化为CO2、H2O、NO3-、CH4和NH3等无机物质,释放能量,合成细胞物质。污水处理设施中的微生物主要是异养细菌。

丝状真菌在活性污泥的混凝过程中起着骨架作用,但丝状菌的大量出现会影响污泥的沉降性能,导致污泥膨胀。真菌在污水处理中的作用不容忽视。

藻类是单细胞和多细胞的植物微生物。它含有叶绿素。它利用光合作用吸收二氧化碳和水,释放氧气,吸收水中的氮、磷和其他营养物质,并合成自己的细胞。

原生动物是能够分裂和增殖的单细胞动物。污水中的原生动物既是净水器又是水质指标。大多数原生动物属于需氧异养型。在污水处理中,原生动物的作用不如细菌重要,但大多数原生动物可以吞下固体有机物和游离细菌,从而净化水质。原生动物对环境变化很敏感。不同的原生动物出现在不同的水质环境中,是水质指标。例如,当溶解氧充足时,存在大量时钟虫,当溶解氧低于1/L时,溶解氧较少且不活跃。

后生动物是多细胞动物。污水处理设施和稳定池中常见的后生动物是轮虫、线虫和甲壳动物。

后生动物是需氧微生物,生活在水质较好的环境中。后生动物以细菌、原生动物、藻类和有机固体为食。其外观表明,处理效果良好,是污水处理的指示生物。

2、 污水处理中微生物代谢

微生物的生命过程是一个营养物质不断被利用、细胞物质不断合成和消耗的过程。在污水处理过程中,伴随着新生命的诞生、旧生命的死亡和营养物质(基质)的转化。污水处理是通过微生物对污染物(营养物质)的代谢转化来实现的。

细菌、真菌、藻类、原生动物和后生动物共存于水中。细菌和真菌以水中的有机物、氮和磷为营养物质,通过有氧和无氧呼吸合成自己的细胞。藻类利用水中的二氧化碳、氮和磷来合成自己的细胞并向水中提供氧气。藻类细胞死亡后,成为真菌繁殖的营养物质。原生动物吞噬水中的固体有机物、真菌和藻类。后生动物捕食水中的固体有机物、真菌、藻类和原生动物。

微生物从污水中吸收营养,合成自己的细胞,并通过复杂的生化反应排出废物。这种维持生命活动和生长繁殖的生化反应过程称为新陈代谢,简称新陈代谢。根据能量传递和生化反应的类型,代谢可分为分解代谢和合成代谢。微生物将营养物质分解成简单的化合物并释放能量。这一过程称为分解代谢或生产力代谢;微生物将营养物质转化为细胞物质,并吸收分解代谢释放的能量。这个过程叫做合成代谢。当营养不足时,微生物氧化和分解自己的细胞物质以获取能量。这一过程称为内源性代谢,也称为内源性呼吸。当养分充足时,内源呼吸作用不明显,但当养分不足时,内源呼吸作用是能量的主要来源。

没有新陈代谢,就没有生命。微生物通过新陈代谢繁殖和死亡。微生物分解代谢为合成代谢提供能量和物质,而合成代谢为分解代谢提供催化剂和反应器。这两种代谢是相互依存、相互促进和不可分割的。

微生物代谢所消耗的一些营养物质被分解成简单物质并排放到环境中,另一部分被合成成细胞物质。不同微生物的代谢率不同,用于分解和合成的营养素比例也不同。厌氧微生物不完全分解营养物质,释放能量少,代谢缓慢。分解用营养素比例大,合成用营养素比例小,细胞增殖缓慢。好氧微生物彻底分解营养物质,最终产物(CO2、H2O、NO3-、PO43-)稳定且能量大。因此,好氧微生物在代谢过程中释放更多能量,代谢更快。分解用营养素比例小,合成用营养素比例大,细胞增殖快。

3、 微生物生长环境

废水生物处理的主体是微生物。只有创造良好的环境条件,允许微生物大量繁殖,才能获得满意的处理效果。影响微生物生长的条件主要有营养、温度、pH值、溶解氧和有毒物质。

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源于营养。微生物细胞的组成(不包括H2O和无机物质)可以用化学式c5h7o2n或c60h87o23n12p表示。不同微生物细胞的组成不同,对碳氮磷比的要求也不同。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]。厌氧微生物所需碳、氮、磷的比例为BOD5:n:P=100:6:1。其中n计算为NH3-n,P计算为PO43--P。微生物种类很多,C、n和P的化学形式也不同。例如,异养细菌需要有机物作为碳源,而自养细菌使用CO2和HCO3-作为碳源。

几乎所有的有机物都是微生物的营养来源。为了达到预期的净化效果,控制合适的C:n:P比例非常重要。除碳、氢、氧、氮、磷外,微生物还需要硫、镁、铁、钙、钾等元素,以及锰、锌、钴、镍、铜、钼、钒、碘、溴、硼等微量元素。

不同种类的微生物具有不同的生长温度,各种微生物的总体温度范围为0~80℃。根据适用的温度范围,微生物可分为三类:低温(好冷)、中温和高温(好热)。低温微生物的生长温度小于20,中温微生物的生长温度为20~45,高温微生物的生长温度大于45。好氧生物处理以中温为主,微生物比较适生长温度为20~37℃。厌氧生物处理时,中温微生物的最适生长温度为25~40,高温微生物的最适生长温度为50~60。因此,厌氧微生物处理通常采用两个温度段33~38和52~57,分别称为中温消化(发酵)和高温消化(发酵)。随着科学技术的发展,厌氧反应可以在20~25℃的室温下进行,大大降低了运行成本。

在适宜的温度范围内,生化反应速率每10分钟增加1~2倍。因此,在较高的最适温度条件下,生物处理效果较好。人为改变污水温度会增加处理成本,因此好氧生物处理一般在自然温度下即室温下进行。好氧生物处理的效果受气候影响较小。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,应尽量在室温(20~25)下运行。如果原污水温度较高,应采用中温发酵(33~38)或高温发酵(52~57)。如果发酵过程中有足够的余热或产生足够的沼气(高浓度有机污水和污泥消化),可以利用余热或沼气的热量实现中温和高温发酵。一般来说,一天中的温度波动不应超过。因此,在生物处理过程中,应控制适当的水温并保持稳定。

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

厌氧微生物在有氧条件下产生H2O2,但它们被H2O2杀死,而没有分解H2O2的酶。因此,厌氧生物处理反应器中不能存在分子氧。其他氧化物质,如SO42-、NO3-、PO43-和Fe3+也会对厌氧生物处理产生不利影响,其浓度也应加以控制。

抑制和毒害微生物的化学物质称为有毒物质。它可以破坏细胞结构,使酶变性并失去活性。例如,重金属可以与-SH酶结合,或与蛋白质结合使其变性或沉淀。有毒物质在低浓度时对微生物无害,超过一定值时会发生中毒。一些有毒物质在低浓度下可以成为微生物的营养物质。有毒物质的毒性受pH值、温度和其他有毒物质存在的影响。不同条件下的毒性差异很大,不同的微生物对同一种毒性有不同的耐受性。具体情况应根据实验确定。

2021年9月30日 16:31