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)來自于營(yíng)養(yǎng)。微生物細(xì)胞的組成(不包括H2O和無機(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*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。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zui適生長(zhǎng)溫度為20～37。厭氧生物處理時(shí)，中溫微生物的zui適生長(zhǎng)溫度為25~40℃，高溫微生物的zui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zui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℃。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、藻類和原生動(dòng)物的pH值適應(yīng)范圍是4~10。酵母菌和霉菌的zui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(*pH為6.7~7.2)。在生物處理過程中保持zui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程以分子氧為受體，并參與部分物質(zhì)的合成。沒有分子氧，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*，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)微生物無害，超過某一數(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。