1. 活性污泥微生物及其作用
活性污泥中微生物群体包括:细菌、真菌、原生动物、后生动物,主要是细菌。
活性污泥中的原生动物
2. 活性污泥微生物的增值规律
纯菌种的间歇增殖规律已经学过——《水微生物学基础》,细胞增长过程中存在“对数增长期、减速增长期、内源呼吸期”。
同样,在多种菌种共存的条件下,活性污泥的增长的过程,存在适应期、对数增长期、减速增长期、内源呼吸期。
下面从有机物量F、微生物量M、耗氧速率(有机物降解速率)、污泥活性四个方面分析各个阶段特征。
1) 适应期
也称调整期、吸附期,底物投入后,微生物在新环境下与底物接触,先吸附但不分解,适应环境,酶系统发生变化,不分裂,但个体增大。时间较短5-15min。书上提到后期会发生增值,因量太少,一般不考虑。
2) 对数增长期
吸附后,F/M高>2.2,在O2充足的条件下,降解速度很快、生物增长也很快,耗氧量最大,污泥活性很强但松散、凝聚沉降性较差。
3) 减速增长期
随着F↓、M↑、使得F/M↓,底物的量限制着微生物增长速度,增长速度越来越缓慢,部分微生物不得不分解体内营养及不易降解的有机物,逐渐活性变差、沉降絮凝性提高,某点处微生物数量达到最高、总降解速度最快,维持一定时间后,环境中已很少有营养可被摄取,进入内源呼吸期。
4) 内源呼吸期
F/M很小,充分曝气,混合液中营养耗尽,几乎全部微生物只能分解体内营养以维持生命,活性变差、凝聚沉降性好,出现原生动物、污泥量减少、水变清。
由以上分析看,要利用活性污泥净化污水,必须发挥其吸附性、降解性、凝聚沉降性,但对数增长期凝聚沉降性差、内源呼吸期降解太慢,只有减速增长期的末端同时具备较好的降解性、沉降性、供氧条件也容易满足。因此传统活性污泥法系统(普通曝气池)将反应条件控制在减速增长起末端。
3. 活性污泥净化污水的过程
生物处理的实质是污染物(营养物)被转化为无机物和细胞质,活性污泥法即是如此。其净化反应过程复杂,包括物理、化学、物化、生化等。
污水处理厂活性污泥生化池
1) 初期吸附
发生在5-10min内,吸附率达到70%,但是并未降解,只是转移。原因是存在物理吸附、生物吸附。怎样才能实现较好的吸附,与微生物活性、内部基质“饥饿”程度、外部基质浓度梯度、水力学条件有关。
2) 微生物代谢
大分子+胞外酶→小分子→进入细胞壁→完成新陈代谢。
3) 沉降分离
在基质及能量不足的情况下,活性污泥自身凝聚、沉降分离。营养物应有一定的比例,一般认为BOD5∶N∶P=100∶5∶1。BOD∶N∶无机盐=100∶5∶2。
4. 环境因素对活性污泥微生物的影响
1) 营养物质平衡
营养物包括:碳、氮、磷、无机盐类、生长素等。
碳源(COD、BOD)需求最多。
氮源(N2、NH3、NO3-、蛋白质、胨、氨基酸)组成微生物细胞内蛋白质和核酸。
磷源是合成核蛋白、卵磷脂及其他磷化合物的重要元素,代谢、物质转移、能量转移必不可少。需要的是无机磷
无机盐需求少,但不可缺,主要的无机盐包括P、K、Mg、Ca、Fe、S,他们参与细胞结构的组成、能量的转移、控制原生质的胶态等;微量的包括Cu、Zn、Co、Mn、Mu,它们是酶辅基的组成部分、是酶的活化剂。
营养物应有一定的比例,一般认为BOD5∶N∶P=100∶5∶1。
BOD∶N∶无机盐=100∶5∶2。
污水处理过程中,如果营养比例不合适,需要人工投加相应的物质,特别是在系统启动阶段更为重要。
2) 溶解氧条件
好氧环境要求溶解氧浓度DO≥2mg/L,缺氧环境DO=0.5-1.0mg/L,厌氧环境DO=0。
污水处理厂在线仪表
3) pH值
4) 水温
5) 有毒物质
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