1、 污水處理中微生物的分類

細(xì)菌適應(yīng)性強(qiáng)，生長速度快。根據(jù)營養(yǎng)需求的不同，細(xì)菌可分為自養(yǎng)細(xì)菌和異養(yǎng)細(xì)菌。自養(yǎng)細(xì)菌利用各種無機(jī)物質(zhì)（CO2、HCO3-、NO3-、PO3-4等）作為營養(yǎng)物質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為另一種無機(jī)物質(zhì)，釋放能量并合成細(xì)胞物質(zhì)。其碳源、氮源、磷源均為無機(jī)物。異養(yǎng)細(xì)菌以有機(jī)碳為碳源，有機(jī)氮或無機(jī)氮為氮源，將其轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、NO3-、CH4和NH3等無機(jī)物質(zhì)，釋放能量，合成細(xì)胞物質(zhì)。污水處理設(shè)施中的微生物主要是異養(yǎng)細(xì)菌。

絲狀真菌在活性污泥的混凝過程中起著骨架作用，但絲狀菌的大量出現(xiàn)會影響污泥的沉降性能，導(dǎo)致污泥膨脹。真菌在污水處理中的作用不容忽視。

藻類是單細(xì)胞和多細(xì)胞的植物微生物。它含有葉綠素。它利用光合作用吸收二氧化碳和水，釋放氧氣，吸收水中的氮、磷和其他營養(yǎng)物質(zhì)，并合成自己的細(xì)胞。

原生動物是能夠分裂和增殖的單細(xì)胞動物。污水中的原生動物既是凈水器又是水質(zhì)指標(biāo)。大多數(shù)原生動物屬于需氧異養(yǎng)型。在污水處理中，原生動物的作用不如細(xì)菌重要，但大多數(shù)原生動物可以吞下固體有機(jī)物和游離細(xì)菌，從而凈化水質(zhì)。原生動物對環(huán)境變化很敏感。不同的原生動物出現(xiàn)在不同的水質(zhì)環(huán)境中，是水質(zhì)指標(biāo)。例如，當(dāng)溶解氧充足時(shí)，存在大量時(shí)鐘蟲，當(dāng)溶解氧低于1/L時(shí)，溶解氧較少且不活躍。

后生動物是多細(xì)胞動物。污水處理設(shè)施和穩(wěn)定池中常見的后生動物是輪蟲、線蟲和甲殼動物。

后生動物是需氧微生物，生活在水質(zhì)較好的環(huán)境中。后生動物以細(xì)菌、原生動物、藻類和有機(jī)固體為食。其外觀表明，處理效果良好，是污水處理的指示生物。

2、 污水處理中微生物代謝

微生物的生命過程是一個營養(yǎng)物質(zhì)不斷被利用、細(xì)胞物質(zhì)不斷合成和消耗的過程。在污水處理過程中，伴隨著新生命的誕生、舊生命的死亡和營養(yǎng)物質(zhì)（基質(zhì)）的轉(zhuǎn)化。污水處理是通過微生物對污染物（營養(yǎng)物質(zhì)）的代謝轉(zhuǎn)化來實(shí)現(xiàn)的。

細(xì)菌、真菌、藻類、原生動物和后生動物共存于水中。細(xì)菌和真菌以水中的有機(jī)物、氮和磷為營養(yǎng)物質(zhì)，通過有氧和無氧呼吸合成自己的細(xì)胞。藻類利用水中的二氧化碳、氮和磷來合成自己的細(xì)胞并向水中提供氧氣。藻類細(xì)胞死亡后，成為真菌繁殖的營養(yǎng)物質(zhì)。原生動物吞噬水中的固體有機(jī)物、真菌和藻類。后生動物捕食水中的固體有機(jī)物、真菌、藻類和原生動物。

微生物從污水中吸收營養(yǎng)，合成自己的細(xì)胞，并通過復(fù)雜的生化反應(yīng)排出廢物。這種維持生命活動和生長繁殖的生化反應(yīng)過程稱為新陳代謝，簡稱新陳代謝。根據(jù)能量傳遞和生化反應(yīng)的類型，代謝可分為分解代謝和合成代謝。微生物將營養(yǎng)物質(zhì)分解成簡單的化合物并釋放能量。這一過程稱為分解代謝或生產(chǎn)力代謝；微生物將營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為細(xì)胞物質(zhì)，并吸收分解代謝釋放的能量。這個過程叫做合成代謝。當(dāng)營養(yǎng)不足時(shí)，微生物氧化和分解自己的細(xì)胞物質(zhì)以獲取能量。這一過程稱為內(nèi)源性代謝，也稱為內(nèi)源性呼吸。當(dāng)養(yǎng)分充足時(shí)，內(nèi)源呼吸作用不明顯，但當(dāng)養(yǎng)分不足時(shí)，內(nèi)源呼吸作用是能量的主要來源。

沒有新陳代謝，就沒有生命。微生物通過新陳代謝繁殖和死亡。微生物分解代謝為合成代謝提供能量和物質(zhì)，而合成代謝為分解代謝提供催化劑和反應(yīng)器。這兩種代謝是相互依存、相互促進(jìn)和不可分割的。

微生物代謝所消耗的一些營養(yǎng)物質(zhì)被分解成簡單物質(zhì)并排放到環(huán)境中，另一部分被合成成細(xì)胞物質(zhì)。不同微生物的代謝率不同，用于分解和合成的營養(yǎng)素比例也不同。厭氧微生物不完全分解營養(yǎng)物質(zhì)，釋放能量少，代謝緩慢。分解用營養(yǎng)素比例大，合成用營養(yǎng)素比例小，細(xì)胞增殖緩慢。好氧微生物徹底分解營養(yǎng)物質(zhì)，最終產(chǎn)物（CO2、H2O、NO3-、PO43-）穩(wěn)定且能量大。因此，好氧微生物在代謝過程中釋放更多能量，代謝更快。分解用營養(yǎng)素比例小，合成用營養(yǎng)素比例大，細(xì)胞增殖快。

3、 微生物生長環(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，允許微生物大量繁殖，才能獲得滿意的處理效果。影響微生物生長的條件主要有營養(yǎng)、溫度、pH值、溶解氧和有毒物質(zhì)。

營養(yǎng)是微生物生長的物質(zhì)基礎(chǔ)，生命活動所需的能量和物質(zhì)來源于營養(yǎng)。微生物細(xì)胞的組成（不包括H2O和無機(jī)物質(zhì)）可以用化學(xué)式c5h7o2n或c60h87o23n12p表示。不同微生物細(xì)胞的組成不同，對碳氮磷比的要求也不同。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]。厭氧微生物所需碳、氮、磷的比例為BOD5:n:P=100:6:1。其中n計(jì)算為NH3-n，P計(jì)算為PO43--P。微生物種類很多，C、n和P的化學(xué)形式也不同。例如，異養(yǎng)細(xì)菌需要有機(jī)物作為碳源，而自養(yǎng)細(xì)菌使用CO2和HCO3-作為碳源。

幾乎所有的有機(jī)物都是微生物的營養(yǎng)來源。為了達(dá)到預(yù)期的凈化效果，控制合適的C:n:P比例非常重要。除碳、氫、氧、氮、磷外，微生物還需要硫、鎂、鐵、鈣、鉀等元素，以及錳、鋅、鈷、鎳、銅、鉬、釩、碘、溴、硼等微量元素。

不同種類的微生物具有不同的生長溫度，各種微生物的總體溫度范圍為0~80℃。根據(jù)適用的溫度范圍，微生物可分為三類：低溫（好冷）、中溫和高溫（好熱）。低溫微生物的生長溫度小于20，中溫微生物的生長溫度為20~45，高溫微生物的生長溫度大于45。好氧生物處理以中溫為主，微生物比較適生長溫度為20～37℃。厭氧生物處理時(shí)，中溫微生物的最適生長溫度為25~40，高溫微生物的最適生長溫度為50~60。因此，厭氧微生物處理通常采用兩個溫度段33~38和52~57，分別稱為中溫消化（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)可以在20~25℃的室溫下進(jìn)行，大大降低了運(yùn)行成本。

在適宜的溫度范圍內(nèi)，生化反應(yīng)速率每10分鐘增加1～2倍。因此，在較高的最適溫度條件下，生物處理效果較好。人為改變污水溫度會增加處理成本，因此好氧生物處理一般在自然溫度下即室溫下進(jìn)行。好氧生物處理的效果受氣候影響較小。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)盡量在室溫（20~25）下運(yùn)行。如果原污水溫度較高，應(yīng)采用中溫發(fā)酵（33~38）或高溫發(fā)酵（52~57）。如果發(fā)酵過程中有足夠的余熱或產(chǎn)生足夠的沼氣（高濃度有機(jī)污水和污泥消化），可以利用余熱或沼氣的熱量實(shí)現(xiàn)中溫和高溫發(fā)酵。一般來說，一天中的溫度波動不應(yīng)超過。因此，在生物處理過程中，應(yīng)控制適當(dāng)?shù)乃疁夭⒈３址€(wěn)定。

進(jìn)水pH值的突然變化會對生物處理產(chǎn)生很大的影響，這種影響是不可逆的。因此，保持pH值的穩(wěn)定非常重要。

厭氧微生物在有氧條件下產(chǎn)生H2O2，但它們被H2O2殺死，而沒有分解H2O2的酶。因此，厭氧生物處理反應(yīng)器中不能存在分子氧。其他氧化物質(zhì)，如SO42-、NO3-、PO43-和Fe3+也會對厭氧生物處理產(chǎn)生不利影響，其濃度也應(yīng)加以控制。

抑制和毒害微生物的化學(xué)物質(zhì)稱為有毒物質(zhì)。它可以破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)，使酶變性并失去活性。例如，重金屬可以與-SH酶結(jié)合，或與蛋白質(zhì)結(jié)合使其變性或沉淀。有毒物質(zhì)在低濃度時(shí)對微生物無害，超過一定值時(shí)會發(fā)生中毒。一些有毒物質(zhì)在低濃度下可以成為微生物的營養(yǎng)物質(zhì)。有毒物質(zhì)的毒性受pH值、溫度和其他有毒物質(zhì)存在的影響。不同條件下的毒性差異很大，不同的微生物對同一種毒性有不同的耐受性。具體情況應(yīng)根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定。