污水生物處理基本概念和生化反應動力學基礎

1、第六章第六章 廢水生物處理的基本概念廢水生物處理的基本概念 和生化反應動力學基礎和生化反應動力學基礎 1. 1. 污水生物處理技術的起源和發(fā)展污水生物處理技術的起源和發(fā)展2. 2. 微生物的特點和污水生物處理的概微生物的特點和污水生物處理的概念念3. 3. 污水生物處理工藝的應用歷史污水生物處理工藝的應用歷史4. 4. 污水生物處理技術的發(fā)展過程、前污水生物處理技術的發(fā)展過程、前景展望景展望第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 環(huán)境生物技術環(huán)境生物技術-現(xiàn)代生物技術與環(huán)境現(xiàn)代生物技術與環(huán)境工程相結合的新興交叉學科在解決環(huán)境工程相結合的新興交叉學科在解決環(huán)境污染問題中具有非常重要的作用。污染問題中具有非常重要

2、的作用。l環(huán)境生物技術的核心是環(huán)境生物技術的核心是微生物工程微生物工程1. 1. 污水生物處理技術的起源和發(fā)展污水生物處理技術的起源和發(fā)展2.2.微生物對污染物降解的巨大潛力微生物對污染物降解的巨大潛力(1)(1)個體微小、比表面積大、代謝速率快個體微小、比表面積大、代謝速率快l 較大的酵母菌，一般為橢圓形，寬1-5um,長5-30um。l比表面積大比表面積大：大腸桿菌與人相比，其比表面積：大腸桿菌與人相比，其比表面積約為人的約為人的3030萬倍，為營養(yǎng)物的吸收與代謝產物萬倍，為營養(yǎng)物的吸收與代謝產物的排泄奠定了基礎；的排泄奠定了基礎；l代謝速度快代謝速度快：發(fā)酵乳糖的細菌在：發(fā)酵乳糖的細菌在

3、1hr1hr內可分解內可分解其自重的其自重的100010 000100010 000倍；假絲酵母（倍；假絲酵母（Candida Candida utilisutilis）合成蛋白質的能力比大豆強）合成蛋白質的能力比大豆強100100倍，倍，比食用公牛強比食用公牛強1010萬倍。萬倍。(2)種類繁多、分布廣泛、代謝類型多樣種類繁多、分布廣泛、代謝類型多樣lW. B. Whitman (U. Of Georgia)細菌普查，地球上存在51030個細菌, 非常活躍的群體在海、陸、空等一般環(huán)境和極端環(huán)境中的極端環(huán)境微生物；lPseudomonas cepacia：能降解90種以上有機物甲基汞、有毒氰、

4、酚類化合物等都能被微生物作為營養(yǎng)物質分解利用。(3)(3)繁殖快、易變異、適應性強繁殖快、易變異、適應性強l 大腸桿菌在條件適宜時大腸桿菌在條件適宜時17min17min就分裂一次；有一就分裂一次；有一種假單胞細菌在不到種假單胞細菌在不到10min10min就分裂一次；就分裂一次；l 低溫、高溫、高壓、酸、堿、鹽、輻射等條件下低溫、高溫、高壓、酸、堿、鹽、輻射等條件下可以快速適應；可以快速適應；l 對于進入環(huán)境中的對于進入環(huán)境中的“陌生陌生”污染物，微生物可通污染物，微生物可通過突變而改變原來的代謝類型而降解之過突變而改變原來的代謝類型而降解之l 廢水生物處理技術經歷了百余年的發(fā)展和應用，廢水

5、生物處理技術經歷了百余年的發(fā)展和應用，發(fā)揮了巨大的作用，取得了很大的進步。發(fā)揮了巨大的作用，取得了很大的進步。l 污水處理技術離盡善盡美還相差很遠，污水處理技術離盡善盡美還相差很遠， 主要缺點主要缺點：生化環(huán)境不夠理想、微生物數(shù)量不夠生化環(huán)境不夠理想、微生物數(shù)量不夠多、反應速率尚低、處理設施的基建投資和運行多、反應速率尚低、處理設施的基建投資和運行費用很高、運行不夠穩(wěn)定、難降解有機物處理效費用很高、運行不夠穩(wěn)定、難降解有機物處理效果差等。果差等。3. 污水生物處理的歷程及前景展望l 從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略觀點來衡量：從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略觀點來衡量： 廢水生物處理還有消耗大量有機碳、剩余廢水生物處理還

6、有消耗大量有機碳、剩余污泥量大、釋放較多二氧化碳等缺點。污泥量大、釋放較多二氧化碳等缺點。l 利用微生物的無窮潛力和反應設備的發(fā)展及相關利用微生物的無窮潛力和反應設備的發(fā)展及相關學科技術的進步，與其他工藝相交叉，利用協(xié)同學科技術的進步，與其他工藝相交叉，利用協(xié)同作用。廢水生物處理工藝必將取得更大的發(fā)展，作用。廢水生物處理工藝必將取得更大的發(fā)展，發(fā)揮更大的作用。發(fā)揮更大的作用。第二節(jié)第二節(jié) 污水生物處理的污水生物處理的基本原理基本原理1.1.微微 生生 物物 的的 新新 陳陳 代代 謝謝 新陳代謝新陳代謝：微生物不斷從：微生物不斷從外界外界環(huán)境中環(huán)境中攝取營養(yǎng)攝取營養(yǎng)物物質，通過生物酶催化的復雜

7、質，通過生物酶催化的復雜生化反應生化反應，在，在體內體內不斷不斷進行進行物質轉化和交換物質轉化和交換的過程。的過程。分解代謝分解代謝：分解分解復雜營養(yǎng)物質，降解高能化合物，復雜營養(yǎng)物質，降解高能化合物， 獲得能量。獲得能量。合成代謝：合成代謝：通過一系列的生化反應，將營養(yǎng)物質轉通過一系列的生化反應，將營養(yǎng)物質轉 化為復雜的細胞成分，化為復雜的細胞成分，機體制造機體制造自身。自身。新陳代謝新陳代謝合成代謝合成代謝( (同化作用同化作用) )分解代謝分解代謝( (異化作用異化作用) )復雜物質分解為簡單物質復雜物質分解為簡單物質簡單物質合成為復雜物質簡單物質合成為復雜物質吸收能量吸收能量釋放能量釋

8、放能量能量代謝能量代謝物質代謝物質代謝分解與合成的相互關系：分解與合成的相互關系：1 1）二者不可分，而是相互依賴的；）二者不可分，而是相互依賴的；a a、分解過程為合成提供能量和前物，、分解過程為合成提供能量和前物，而合成則給分解提供物質基礎；而合成則給分解提供物質基礎；b b、分解過程是一個產能過程，合成過程則、分解過程是一個產能過程，合成過程則是一個耗能過程。是一個耗能過程。2) 2) 對有機物的去除，二者都有重要貢獻；對有機物的去除，二者都有重要貢獻；3 3）合成量的大小，對后續(xù)污泥的處理有直接影響（污泥的處理費用一般可）合成量的大小，對后續(xù)污泥的處理有直接影響（污泥的處理費用一般可以

9、占整個城市污水處理廠的以占整個城市污水處理廠的4050%4050%）。）。2. 2. 微微 生生 物物 的的 呼呼 吸吸 一切生物時刻都在進行著呼吸，沒有呼吸就沒一切生物時刻都在進行著呼吸，沒有呼吸就沒有生命。有生命。呼吸作用的生物現(xiàn)象：呼吸作用的生物現(xiàn)象： 呼吸作用中發(fā)生能量轉換：供細胞合成、呼吸作用中發(fā)生能量轉換：供細胞合成、其他生命活動，多余的能量以熱量形式釋放。其他生命活動，多余的能量以熱量形式釋放。 通過呼吸作用，復雜有機物逐步轉化為簡通過呼吸作用，復雜有機物逐步轉化為簡單物質。呼吸作用過程中吸收和同化各種營養(yǎng)物質。單物質。呼吸作用過程中吸收和同化各種營養(yǎng)物質。微微 生生 物物 的的

10、 呼呼 吸吸 類類 型型微生物的呼吸指微生物獲取能量的生理功能微生物的呼吸指微生物獲取能量的生理功能好氧呼吸好氧呼吸厭氧呼吸厭氧呼吸根據(jù)氧化的底物、氧化產物的不同根據(jù)氧化的底物、氧化產物的不同 按反應過程中的最終受氫體的不同按反應過程中的最終受氫體的不同 自養(yǎng)型微生物自養(yǎng)型微生物 無氧呼吸無氧呼吸異養(yǎng)型微生物異養(yǎng)型微生物發(fā)發(fā) 酵酵根據(jù)受氫體的不同分為根據(jù)受氫體的不同分為好氧呼吸是營養(yǎng)物質進入好氧微生物細胞后，好氧呼吸是營養(yǎng)物質進入好氧微生物細胞后，通過一系列氧化還原反應獲得能量的過程。通過一系列氧化還原反應獲得能量的過程。有分子氧有分子氧參與的生物氧化，參與的生物氧化， 反應的反應的最終受氫最

11、終受氫體是分子氧。體是分子氧。依好氧微生物的類型不同，被其氧化的底物依好氧微生物的類型不同，被其氧化的底物不同，氧化產物也不同。好氧呼吸有不同，氧化產物也不同。好氧呼吸有異養(yǎng)型異養(yǎng)型微生物呼吸和微生物呼吸和自養(yǎng)型自養(yǎng)型微生物呼吸兩種微生物呼吸兩種 。 好好 氧氧 呼呼 吸吸 異養(yǎng)型微生物異養(yǎng)型微生物 異養(yǎng)型微生物以異養(yǎng)型微生物以有機物為底物有機物為底物（電子供體），其終點（電子供體），其終點產物為二氧化碳、氨和水等無機物，同時放出能量。如下產物為二氧化碳、氨和水等無機物，同時放出能量。如下式所示：式所示： 有機廢水的好氧生物處理，如活性污泥法、生物膜法、有機廢水的好氧生物處理，如活性污泥法、生

12、物膜法、污泥的好氧消化等屬于這種類型的呼吸。污泥的好氧消化等屬于這種類型的呼吸。2817.3kJO6H6CO6OOHC2226126能量NHO13H11COH14ONOHC4222729112.2.自養(yǎng)型微生物自養(yǎng)型微生物 自養(yǎng)型微生物以自養(yǎng)型微生物以無機物為底物無機物為底物（電子供體），其終點產物也（電子供體），其終點產物也是無機物，同時放出能量。是無機物，同時放出能量。能量SOH2OSH4222能量OH2HNO2ONH2324大型合流污水溝道和污水溝大型合流污水溝道和污水溝道存在該式所示的生化反應道存在該式所示的生化反應生物脫氮工藝中的生物生物脫氮工藝中的生物硝化過程硝化過程 光能自養(yǎng)微生

13、物光能自養(yǎng)微生物：需要陽光或燈光作能源，依靠體內的：需要陽光或燈光作能源，依靠體內的光光合作用合作用色素合成有機物。色素合成有機物。COCO2 2+H+H2 2O CHO CH2 2OOO O2 2 化能自養(yǎng)微生物化能自養(yǎng)微生物：化能自養(yǎng)微生物不具備色素，不能進行光合：化能自養(yǎng)微生物不具備色素，不能進行光合作用，合成有機物所需的能量來自作用，合成有機物所需的能量來自氧化氧化NHNH3 3、H H2 2S S等無機物等無機物。光光葉綠素葉綠素厭氧呼吸是在厭氧呼吸是在無分子氧（無分子氧（OO2 2）的情況下進行的生物氧化。的情況下進行的生物氧化。厭氧微生物只有脫氫酶系統(tǒng)，沒有氧化酶系統(tǒng)。在呼吸過程

14、厭氧微生物只有脫氫酶系統(tǒng)，沒有氧化酶系統(tǒng)。在呼吸過程中，底物中的氫被脫氫酶活化，從底物中脫下來的氫經輔酶中，底物中的氫被脫氫酶活化，從底物中脫下來的氫經輔酶傳遞給除氧以外的有機物或無機物，使其還原。傳遞給除氧以外的有機物或無機物，使其還原。厭氧呼吸的受氫體不是分子氧。在厭氧呼吸過程中，底物氧厭氧呼吸的受氫體不是分子氧。在厭氧呼吸過程中，底物氧化不徹底，化不徹底，最終產物最終產物不是二氧化碳和水，而是一些較原來底不是二氧化碳和水，而是一些較原來底物物簡單的化合物簡單的化合物。這種化合物還含有相當?shù)哪芰?，故釋放能。這種化合物還含有相當?shù)哪芰?，故釋放能量較少。量較少。厭氧呼吸按反應過程中的厭氧呼吸按

15、反應過程中的最終受氫體的不同最終受氫體的不同，可分為，可分為發(fā)酵和發(fā)酵和無氧呼吸。無氧呼吸。 厭厭 氧氧 呼呼 吸吸 1. 1.發(fā)酵發(fā)酵 指供氫體和受氫體都參與有機化合物的生物氧化作用，指供氫體和受氫體都參與有機化合物的生物氧化作用，最最終受氫體無需外加，就是供氫體的分解產物（有機物）。終受氫體無需外加，就是供氫體的分解產物（有機物）。 這種生物這種生物氧化作用不徹底氧化作用不徹底，最終形成的還原性產物，是比，最終形成的還原性產物，是比原來底物原來底物簡單的有機物簡單的有機物，在反應過程中，在反應過程中，釋釋放的自由放的自由能能較較少少，故厭氧微生物在進行生命活動過程中，為了滿足能量的需要，故

16、厭氧微生物在進行生命活動過程中，為了滿足能量的需要，消耗的底物要比好氧微生物的多。消耗的底物要比好氧微生物的多。 例如，葡萄糖的發(fā)酵過程：例如，葡萄糖的發(fā)酵過程：總反應式：總反應式：4HCOCOOH2CHOHC36126CHO2CH2COCOCOOH2CH323OHCH2CHCHO2CH4H23392.0kJ2COOHCH2CHOHC2236126 2. 2.無氧呼吸無氧呼吸 是指以是指以無機氧化物無機氧化物，如，如NONO3 3- -，NONO2 2- -，SOSO4 42-2-，S S2 2O O3 32-2-，COCO2 2等代等代替分子氧，替分子氧，作為最終受氫體的生物氧化作用作為最終

17、受氫體的生物氧化作用。 在反硝化作用中，受氫體為在反硝化作用中，受氫體為NONO3 3- -，可用下式所示：，可用下式所示：總反應式：總反應式： 在在無氧呼吸無氧呼吸過程中，供氫體和受氫體之間也需要細胞色素過程中，供氫體和受氫體之間也需要細胞色素等中間電子傳遞體，并伴隨有磷酸化作用，底物可被徹底氧化，等中間電子傳遞體，并伴隨有磷酸化作用，底物可被徹底氧化，能量能量得以得以分級釋放分級釋放，故無氧呼吸也產生，故無氧呼吸也產生較多的能量用于生命活動較多的能量用于生命活動。但由于有些能量隨著電子轉移至最終受氫體中，故釋放的能量不但由于有些能量隨著電子轉移至最終受氫體中，故釋放的能量不如好氧呼吸的多。

18、如好氧呼吸的多。24H6COO6HOHC226126O12H2N4NO24H2231755.6kJ2NO6H6CO4NOOHC22236126一、微生物的呼吸類型一、微生物的呼吸類型1 1、好氧呼吸好氧呼吸 Aerobic RespirationAerobic Respiration分子氧參與生物氧化，且是最終受氫體。按微生物和底物類型分為分子氧參與生物氧化，且是最終受氫體。按微生物和底物類型分為 1 1）異養(yǎng)型異養(yǎng)型微生物微生物 有機物為底物有機物為底物 C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2 6CO 6CO2 2+6H+6H2 2O+O+能量能量2 2）自養(yǎng)型自養(yǎng)型微生物

19、微生物 無機物為底物無機物為底物 H H2 2S+2OS+2O2 2H H2 2SOSO4 4+ +能量能量微生物的呼吸是一個對底物的氧化還原過程，都有氫原子微生物的呼吸是一個對底物的氧化還原過程，都有氫原子的轉移，按受氫體的不同分為的轉移，按受氫體的不同分為：歸納小結：歸納小結：2 2、厭氧呼厭氧呼吸吸 Anaerobic Respiration無分子氧參與，最終受氫體為氧以外的物質，按最終受氫無分子氧參與，最終受氫體為氧以外的物質，按最終受氫體不同分為體不同分為1 1）發(fā)酵發(fā)酵 - - 受氫體為供氫體的分解產物（有機物）受氫體為供氫體的分解產物（有機物）C6H12O6 4H + 2CH3C

20、OCOOH2CO2+2CH3CHO2CH3CH2OH 2）無氧呼吸無氧呼吸 -受氫體為無機氧化物受氫體為無機氧化物C6H12O6 + 4NO3- 6CO2 + 6H2O + 2N2 好氧呼吸、無氧呼吸、發(fā)酵三種呼吸方好氧呼吸、無氧呼吸、發(fā)酵三種呼吸方式，獲得的能量水平不同，式，獲得的能量水平不同， 如下表所示。如下表所示。呼吸方式呼吸方式受氫體受氫體化學反應式化學反應式好氧呼吸好氧呼吸能量利用率能量利用率4242分子氧分子氧C C6 6H H1212O O6 6+6O+6O2 2 6CO 6CO2 2+6H+6H2 2O+2817.3kJO+2817.3kJ無氧呼吸無氧呼吸無機物無機物C C6

21、 6H H1212C C6 6+4NO+4NO3 3 - - 6CO6CO2 2+6H+6H2 2O+2NO+2N2 2+1755.6kJ+1755.6kJ發(fā)酵發(fā)酵能量利用率能量利用率2626有機物有機物C C6 6H H1212C C6 6 2CO2CO2 2+2CH+2CH3 3CHCH2 2OH+92.0kJOH+92.0kJ2.2.污水生物處理分類污水生物處理分類l分類依據(jù)分類依據(jù)生化環(huán)境生化環(huán)境：好氧、缺氧、厭氧：好氧、缺氧、厭氧反應器構型反應器構型：依據(jù)微生物在反應器中：依據(jù)微生物在反應器中的生長方式：懸浮型、附著型和混合型的生長方式：懸浮型、附著型和混合型. . 1.1.定義定義

22、 有有游離氧（分子氧）游離氧（分子氧）存在的條件下，存在的條件下，好氧微生物好氧微生物降解有機物，降解有機物，使其穩(wěn)定、無害化的處理方法。使其穩(wěn)定、無害化的處理方法。 微生物利用廢水中存在的有機污染物（以溶解狀微生物利用廢水中存在的有機污染物（以溶解狀與膠體狀的為主），作為營養(yǎng)源進行好氧代謝。與膠體狀的為主），作為營養(yǎng)源進行好氧代謝。2.1 2.1 廢水的好氧生物處理廢水的好氧生物處理2. 2. 好氧生物處理過程的好氧生物處理過程的生化反應方程式生化反應方程式： 分解分解反應（又稱氧化反應、異化代謝、分解代謝）反應（又稱氧化反應、異化代謝、分解代謝） 合成合成反應（也稱合成代謝、同化作用）反應

23、（也稱合成代謝、同化作用） 內源呼吸內源呼吸（也稱細胞物質的自身氧化）（也稱細胞物質的自身氧化） 圖示表明，有機物被微生物攝取后，通過代謝活動，約有圖示表明，有機物被微生物攝取后，通過代謝活動，約有1/31/3被分解被分解、穩(wěn)定，并提供其生理活動所需的能量；約有、穩(wěn)定，并提供其生理活動所需的能量；約有2/32/3被轉化，被轉化，合成為新的原生質合成為新的原生質（細胞質），即進行微生（細胞質），即進行微生物自身生長繁殖。物自身生長繁殖。Ps: 不同形式的有機物被生物降解的歷程也不同：不同形式的有機物被生物降解的歷程也不同：一方面：一方面：結構簡單、小分子、可溶性物質結構簡單、小分子、可溶性物質，

24、直接，直接進入細胞壁；結構進入細胞壁；結構復雜、大分子、膠體狀或顆粒復雜、大分子、膠體狀或顆粒狀的物質，則首狀的物質，則首先先被微生物被微生物吸附吸附，隨后在胞外酶，隨后在胞外酶的作用下被的作用下被水解水解液化成液化成小分子有機物小分子有機物，再進入細，再進入細胞內。胞內。 另一方面：有機物的化學另一方面：有機物的化學結構不同結構不同，其，其降解過程降解過程也會也會不同不同，如：糖類；脂類；蛋白質，如：糖類；脂類；蛋白質反應反應速度快速度快，時間短時間短，故構筑物，故構筑物容積較小容積較小。處理過程中散發(fā)的處理過程中散發(fā)的臭氣較少臭氣較少。適合處理適合處理中、低濃度的有機廢水中、低濃度的有機廢

25、水。 （一般（一般BODBOD5 5濃度小于濃度小于500mg/L500mg/L的有機廢水，的有機廢水，基本上采用好氧生物處理法）?；旧喜捎煤醚跎锾幚矸ǎＴ趶U水處理工程中，好氧生物處理法有在廢水處理工程中，好氧生物處理法有活性污泥活性污泥法法和生物和生物膜法膜法兩大類。兩大類。3.廢水的好氧生物處理的特點及應用1.1.定義定義 沒有游離氧沒有游離氧存在的條件下，兼性細菌與厭氧細菌存在的條件下，兼性細菌與厭氧細菌降解和穩(wěn)定有機物的生物處理方法。在厭氧生物處理過降解和穩(wěn)定有機物的生物處理方法。在厭氧生物處理過程中，復雜的有機化合物被降解、轉化為簡單的化合物，程中，復雜的有機化合物被降解、轉化

26、為簡單的化合物，同時釋放能量。同時釋放能量。2.2 2.2 廢水的厭氧生物處理廢水的厭氧生物處理有機物的轉化分為三部分進行：部分有機物的轉化分為三部分進行：部分轉化為轉化為CHCH4 4，這是一種可燃氣體，可回收利，這是一種可燃氣體，可回收利用；還有部分被用；還有部分被分解為分解為COCO2 2、H H2 2O O、NHNH3 3、H H2 2S S等無機物等無機物，并為細胞合成提供能量；，并為細胞合成提供能量；少量有機物被轉化、合成為少量有機物被轉化、合成為新的原生質新的原生質的組成部分。由于僅少量有機物用于合成，的組成部分。由于僅少量有機物用于合成，故相對于好氧生物處理法，其故相對于好氧生

27、物處理法，其污泥增長率小得多污泥增長率小得多。2.2 2.2 廢水的厭氧生物處理廢水的厭氧生物處理2.2.厭氧生物處理中的基本生物過程厭氧生物處理中的基本生物過程階段性理論階段性理論 （1）兩階段理論：）兩階段理論：20世紀世紀3060年代年代第一階段：發(fā)酵階段：第一階段：發(fā)酵階段：主要功能是水解和酸化，主要產物是脂肪酸、醇類、主要功能是水解和酸化，主要產物是脂肪酸、醇類、CO2和和H2等等第二階段：產甲烷階段：第二階段：產甲烷階段： 是指產甲烷菌利用前一階段的產物，并將其轉化為是指產甲烷菌利用前一階段的產物，并將其轉化為CH4和和CO2；產氣階段產氣階段有機物有機物C、OH、NP、S呼吸呼吸

28、(分解分解)能能有機酸，醇，有機酸，醇，CO2 ，H2S，NH3合成合成新細胞物質（生長）新細胞物質（生長）微生物微生物厭氧生物處理中有機物的轉化厭氧生物處理中有機物的轉化合成合成新細胞物新細胞物質（生長）質（生長）呼吸呼吸(分解分解)能能CH4，CO2 H2S，NH3產酸階段產酸階段第一階段第一階段普通厭氧菌普通厭氧菌碳水化合物、碳水化合物、脂肪、蛋白脂肪、蛋白質質消化消化有機酸、有機酸、乙醇、乙乙醇、乙醛醛第二階段第二階段絕對厭氧菌絕對厭氧菌甲烷甲烷二氧化碳二氧化碳消化消化細胞合成細胞合成新細胞新細胞酶酶細胞合成細胞合成厭氧消化兩階段示意圖厭氧消化兩階段示意圖（2 2）三階段理論）三階段理

29、論 1 1）水解酸化階段水解酸化階段：分解菌、脂肪分解菌、蛋：分解菌、脂肪分解菌、蛋白質水解菌。白質水解菌。 2 2）產氫產乙酸階段產氫產乙酸階段：產氫產乙酸細菌群，利用：產氫產乙酸細菌群，利用液化階段的產物產生乙酸、氫氣和二氧化碳等。液化階段的產物產生乙酸、氫氣和二氧化碳等。 3 3）產甲烷階段產甲烷階段：甲烷菌利用乙酸、丙酸、甲醇：甲烷菌利用乙酸、丙酸、甲醇等化合物為基質，將其轉化成甲烷，其中乙酸和等化合物為基質，將其轉化成甲烷，其中乙酸和H H2 2/CO/CO2 2是其主要基質。是其主要基質。 厭氧消化機理圖19-1 產甲烷的串聯(lián)代謝（McCarty和Smith,1986）乙酸CH4

30、CO228%72% 長鏈脂肪酸（丙酸、丁酸等） 簡單有機化合物（糖、氨基酸、肽） 復雜有機化合物（碳水化合物、蛋白質、類脂類）13%10%5%20%35%17%水解產酸H2 CO2三階段理論三階段理論 四階段理論四階段理論 實際上，是在上述三階段理論的基礎上，增加了實際上，是在上述三階段理論的基礎上，增加了一類細菌一類細菌同型產乙酸菌，其主要功能是可以同型產乙酸菌，其主要功能是可以將產氫產乙酸細菌產生的將產氫產乙酸細菌產生的H H2 2/CO/CO2 2合成為乙酸。合成為乙酸。 但研究表明，實但研究表明，實際上這一部分由際上這一部分由H H2 2/CO/CO2 2合成而來合成而來的乙酸的量較少

31、，只占厭氧體系中總乙酸量的的乙酸的量較少，只占厭氧體系中總乙酸量的5%5%左右。左右?？傮w來說，總體來說，“三階段理論三階段理論”、“四階段理論四階段理論”是是目前公認的對厭氧生物處理過程較全面和較準確目前公認的對厭氧生物處理過程較全面和較準確的描述。的描述。 3 3、厭氧消化過程中的主要微生物、厭氧消化過程中的主要微生物 主要介紹其中的發(fā)酵細菌（產酸細菌）、產氫產乙酸主要介紹其中的發(fā)酵細菌（產酸細菌）、產氫產乙酸菌、產甲烷菌等。菌、產甲烷菌等。 （1 1）發(fā)酵細菌（產酸細菌）：）發(fā)酵細菌（產酸細菌）：發(fā)酵產酸細菌的主要功能有兩種：發(fā)酵產酸細菌的主要功能有兩種： 水解水解在胞外酶的作用下，將不

32、溶性有機物水解成可在胞外酶的作用下，將不溶性有機物水解成可溶性有機物；溶性有機物； 酸化酸化將可溶性大分子有機物轉化為脂肪酸、醇類等；將可溶性大分子有機物轉化為脂肪酸、醇類等； 主要的發(fā)酵產酸細菌：梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、主要的發(fā)酵產酸細菌：梭菌屬、擬桿菌屬、丁酸弧菌屬、雙岐桿菌屬等；雙岐桿菌屬等；水解過程較緩慢，并受多種因素影響水解過程較緩慢，并受多種因素影響（pHpH、SRTSRT、有機物種類等），有時會成為厭氧反應的限速步驟；、有機物種類等），有時會成為厭氧反應的限速步驟；產酸反應的速率較快產酸反應的速率較快；大多數(shù)是厭氧菌，也有大量是兼性大多數(shù)是厭氧菌，也有大量是兼性厭氧菌厭氧菌

33、；可以按功能來分：纖維素分解菌、半纖維素分解；可以按功能來分：纖維素分解菌、半纖維素分解菌、淀粉分解菌、蛋白質分解菌、脂肪分解菌等。菌、淀粉分解菌、蛋白質分解菌、脂肪分解菌等。3 3、厭氧消化過程中的主要微生物、厭氧消化過程中的主要微生物（2 2）產氫產乙酸菌：）產氫產乙酸菌： 主要功能是將主要功能是將各種高級脂肪酸和醇類氧化分解為各種高級脂肪酸和醇類氧化分解為乙酸和乙酸和H H2 2；為產甲烷細菌提供合適的基質為產甲烷細菌提供合適的基質，在厭氧，在厭氧系統(tǒng)中常常與產甲烷細菌處于共生互營關系。系統(tǒng)中常常與產甲烷細菌處于共生互營關系。 注意：上述反應只有在乙酸濃度很低、系統(tǒng)中氫注意：上述反應只有

34、在乙酸濃度很低、系統(tǒng)中氫分壓也很低時才能順利進行，因此產氫產乙酸反分壓也很低時才能順利進行，因此產氫產乙酸反應的順利進行，常常需要后續(xù)產甲烷反應能及時應的順利進行，常常需要后續(xù)產甲烷反應能及時將其主要的兩種產物乙酸和將其主要的兩種產物乙酸和H H2 2消耗掉。消耗掉。 主要的產氫產乙酸細菌多為：互營單胞菌屬、互主要的產氫產乙酸細菌多為：互營單胞菌屬、互營桿菌屬、梭菌屬、暗桿菌屬等；營桿菌屬、梭菌屬、暗桿菌屬等；多數(shù)是嚴格厭多數(shù)是嚴格厭氧菌或兼性厭氧菌。氧菌或兼性厭氧菌。3 3、厭氧消化過程中的主要微生物、厭氧消化過程中的主要微生物（3 3）產甲烷菌）產甲烷菌功能是將產氫產乙酸菌的產物功能是將產

35、氫產乙酸菌的產物乙酸和乙酸和H H2 2/CO/CO2 2轉轉化為化為CHCH4 4和和COCO2 2，使厭氧消化過程得以順利進行；使厭氧消化過程得以順利進行； 產甲烷菌有各種不同的形態(tài)，常見的有：產甲烷菌有各種不同的形態(tài)，常見的有：產甲產甲烷桿菌；烷桿菌；產甲烷球菌；產甲烷球菌；產甲烷八疊球菌；產甲烷八疊球菌；產甲烷絲菌；等等。產甲烷絲菌；等等。產甲烷菌都是產甲烷菌都是嚴格厭氧細菌嚴格厭氧細菌，要求氧化還原電位，要求氧化還原電位在在-150-400mv-150-400mv，氧和氧化劑對其有很強的毒害作，氧和氧化劑對其有很強的毒害作用；產甲烷菌的用；產甲烷菌的增殖速率很慢增殖速率很慢，繁殖世代

36、時間長，繁殖世代時間長，可達可達4-64-6天天，因此，一般情況下產甲烷反應是厭氧，因此，一般情況下產甲烷反應是厭氧消化的限速步驟。消化的限速步驟。表表1 產酸菌和產甲烷菌的特性參數(shù)產酸菌和產甲烷菌的特性參數(shù)參數(shù)參數(shù)產甲烷菌產甲烷菌產酸菌產酸菌對對pH的敏感性的敏感性敏感，最佳敏感，最佳pH為為6.87.2不太敏感，最佳不太敏感，最佳pH為為5.57.0氧化還原電位氧化還原電位Eh -350mv(中溫中溫)， -560mv(高溫高溫) -150200mv對溫度的敏感性對溫度的敏感性最佳溫度：最佳溫度：3038，5055最佳溫度：最佳溫度：20354 4、厭氧生物處理的主要特征、厭氧生物處理的主

37、要特征u主要優(yōu)點：主要優(yōu)點： 能耗大大降低能耗大大降低，回收生物能（沼氣）；，回收生物能（沼氣）； 污泥產量很低污泥產量很低；厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多，產酸菌的厭氧微生物的增殖速率比好氧微生物低得多，產酸菌的產率產率Y Y為為0.15-0.34kgVSS/kgCOD0.15-0.34kgVSS/kgCOD，產甲烷菌的產率，產甲烷菌的產率Y Y為為0.03kgVSS/kgCOD0.03kgVSS/kgCOD左右，而好氧微生物的產率約為左右，而好氧微生物的產率約為0.25-0.25-0.6kgVSS/kgCOD0.6kgVSS/kgCOD。 厭氧微生物有可能對厭氧微生物有可能對好氧微

38、生物不能降解好氧微生物不能降解的的一些有機物進行一些有機物進行降解或部分降解降解或部分降解； 反應過程較為反應過程較為復雜復雜厭氧消化是由多種不厭氧消化是由多種不同性質、不同功能的微生物協(xié)同工作的一個連續(xù)的同性質、不同功能的微生物協(xié)同工作的一個連續(xù)的微生物過程；微生物過程；4 4、厭氧生物處理的主要特征、厭氧生物處理的主要特征u主要缺點：主要缺點： 對溫度、對溫度、pHpH等等環(huán)境因素較敏感環(huán)境因素較敏感； 處理處理出水水質較差出水水質較差，需進一步利用好氧法進，需進一步利用好氧法進行處理；行處理； 氣味較大氣味較大； 對對氨氮的去除效果不好。氨氮的去除效果不好。 反應反應速度慢，時間長，構筑

39、物一般較大。速度慢，時間長，構筑物一般較大。 對于對于有機污泥有機污泥和和高濃度有機廢水（一般高濃度有機廢水（一般BODBOD5 5 2000mg/L2000mg/L）可采用可采用厭氧厭氧生物處理生物處理法。法。 2.3 2.3 生物脫氮原理生物脫氮原理 生物脫氮生物脫氮: : 在微生物的作用下，將有機氮和氨在微生物的作用下，將有機氮和氨態(tài)氮轉化為態(tài)氮轉化為N N2 2的過程。的過程。 生物脫氮可分為三個步驟：生物脫氮可分為三個步驟： 氨化硝化反硝化氨化硝化反硝化由于由于氨化氨化反應速度很反應速度很快快，在一般廢水處理設施，在一般廢水處理設施中均能完成，故生物脫氮的中均能完成，故生物脫氮的關鍵

40、關鍵在于在于硝硝化和反化和反硝化硝化。 （1 1）氨化）氨化- - 氨化作用是指將氨化作用是指將有機氮有機氮化合物轉化為化合物轉化為NHNH3 3-N-N的過程，也稱為礦化作用。的過程，也稱為礦化作用。 氨化細菌氨化細菌2.3.1 生物脫氮原理在未經處理的新鮮廢水中有機氮氨態(tài)氮蛋白質、尿素、胺類化合物、蛋白質、尿素、胺類化合物、硝基化合物以及氨基酸等硝基化合物以及氨基酸等NH3及及NH4等等氨化菌氨化菌( (水解、氧化水解、氧化) )2.3.1 生物脫氮原理u以氨基酸為例：以氨基酸為例：COOHRCHNH2322NHCORCOOHO32NHRCOOHOH32NHRCOOHH氧化氧化脫氨基脫氨基

41、水解水解脫氨基脫氨基還原還原脫氨基脫氨基u 氨化細菌氨化細菌 氨化細菌種類很多，主要有氨化細菌種類很多，主要有好氧性好氧性的熒光假單胞菌和靈桿的熒光假單胞菌和靈桿菌、菌、兼性兼性的變形桿菌和的變形桿菌和厭氧厭氧的腐敗梭菌等。的腐敗梭菌等。 氨化反應無論在氨化反應無論在好氧還是厭氧條件好氧還是厭氧條件下下 ，中性、堿性中性、堿性還是還是酸酸性性環(huán)境中都能進行環(huán)境中都能進行 。活性污泥和生物膜系統(tǒng)內能夠比較完?；钚晕勰嗪蜕锬は到y(tǒng)內能夠比較完全地完成氨化反應。全地完成氨化反應。氨態(tài)氮氨態(tài)氮硝酸鹽氮硝酸鹽氮1g1g氨氮氧化需氧氨氮氧化需氧4.57g4.57gNO2-N亞硝酸鹽氮亞硝酸鹽氮亞硝化菌亞硝

42、化菌硝化菌硝化菌需氧需氧3.43g需氧需氧1.14g在硝化反應中，還有在硝化反應中，還有H+釋放釋放OHHNOONH222425.1kJ276kJNOONO27.7221322HOHNOONH222324kJ351（2 2） 硝化作用硝化作用-指將指將NHNH3 3-N-N氧化為氧化為NOxNOx- -N-N的生物化學的生物化學反應，這個過程由亞硝酸菌和硝酸菌共同完成，包括反應，這個過程由亞硝酸菌和硝酸菌共同完成，包括亞硝化反應和硝化反應兩個步驟。亞硝化反應和硝化反應兩個步驟。 項 目亞硝化菌硝化菌細胞形狀橢球或棒狀橢球或棒狀細胞尺寸（m）11.50.51.0革蘭氏染色陰性陰性世代期（h）83

43、61259自養(yǎng)性專性兼性需氧性嚴格好氧嚴格好氧最大比增長速率mh-10.040.080.020.06產率系數(shù)Y(mg細胞/基質mg)0.040.130.020.07飽和常數(shù)K（mg/L）0.63.60.31.7亞硝化菌和硝化菌的基本特征硝酸氮硝酸氮（NO3-N）（NO2-N）亞硝酸氮亞硝酸氮氮氣氮氣( (主要過程主要過程) )有機氮化合物有機氮化合物反硝化菌反硝化菌異化反硝化異化反硝化(細菌組成部分)同化反硝化（異養(yǎng)型兼性菌）（3 3）反硝化反硝化-缺氧缺氧條件下，條件下，NONOx x- -N N被反硝化被反硝化菌用作電子受體被菌用作電子受體被還原還原為為氮氣氮氣過程。過程。 u以碳源甲醇為

44、例：以碳源甲醇為例：u 反硝化菌反硝化菌 生物學特性：反硝化菌為生物學特性：反硝化菌為異養(yǎng)型兼性菌異養(yǎng)型兼性菌。 在在厭氧厭氧條件下，以條件下，以NO3-N為電子受體為電子受體，以有機碳為電子供，以有機碳為電子供體。體。 在在好氧好氧條件下，反硝化菌利用氧進行呼吸，條件下，反硝化菌利用氧進行呼吸，氧成為電子受氧成為電子受體體，阻礙，阻礙NO3-O成為電子受體而使成為電子受體而使N難還原成難還原成N2。OHOHCONOHCHNO2223367652165OHOHCONOHCHNO2223221212121有堿度的生成有堿度的生成2.4 2.4 生物除磷生物除磷2.4.1 2.4.1 基本原理基本

45、原理 厭氧環(huán)境厭氧環(huán)境 污水中的有機物在污水中的有機物在厭氧發(fā)酵產酸菌厭氧發(fā)酵產酸菌的作用下轉化的作用下轉化為為乙酸苷乙酸苷；而活性污泥中的；而活性污泥中的聚磷菌聚磷菌在厭氧的不利狀態(tài)在厭氧的不利狀態(tài)下，將體內積聚的下，將體內積聚的聚磷分解聚磷分解，分解產生的能量一部分，分解產生的能量一部分供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主動吸收乙酸供聚磷菌生存，另一部分能量供聚磷菌主動吸收乙酸苷轉化為苷轉化為PHB(PHB(聚聚羥基丁酸羥基丁酸) )的形態(tài)儲藏于體內。聚的形態(tài)儲藏于體內。聚磷分解形成的磷分解形成的無機磷釋放回污水中無機磷釋放回污水中，這就是，這就是厭氧釋磷厭氧釋磷。 利用好氧微生物中利用好

46、氧微生物中聚磷菌聚磷菌在好氧條件下對污在好氧條件下對污水中溶解性磷酸鹽過量吸收作用，然后沉淀分離水中溶解性磷酸鹽過量吸收作用，然后沉淀分離而除磷。而除磷。生物除磷機理圖生物除磷機理圖 好氧環(huán)境好氧環(huán)境中：中： 聚磷菌聚磷菌將儲存于體內的將儲存于體內的PHBPHB進行進行好氧分解好氧分解并釋出大量能量供聚磷菌增殖等生理活動，部并釋出大量能量供聚磷菌增殖等生理活動，部分供其主動分供其主動超量吸收污水中的磷酸鹽，以聚磷超量吸收污水中的磷酸鹽，以聚磷的形式積聚于體內的形式積聚于體內，這就是，這就是好氧吸磷好氧吸磷。 富磷污泥的排放富磷污泥的排放 在好氧條件下所攝取的磷比在厭氧條件下在好氧條件下所攝取的

47、磷比在厭氧條件下所釋放的磷多，廢水生物除磷工藝是利用除磷所釋放的磷多，廢水生物除磷工藝是利用除磷菌的這一過程，將多菌的這一過程，將多余剩余污泥排出系統(tǒng)余剩余污泥排出系統(tǒng)而達而達到除磷的目的。到除磷的目的。2.5 2.5 廢水可生化性原理及其判別廢水可生化性原理及其判別1 1、廢水、廢水可生化性可生化性的定義的定義 生物降解性能是指在微生物的作用下，使某生物降解性能是指在微生物的作用下，使某一物質改變原來的化學和物理性質，在結構上引一物質改變原來的化學和物理性質，在結構上引起的變化程度。起的變化程度。2 2、廢水、廢水可生化性的分類可生化性的分類 初級生物降解初級生物降解指有機物原來的化學結構發(fā)

48、生了指有機物原來的化學結構發(fā)生了部分變化，改變了分子的完整性；部分變化，改變了分子的完整性； 環(huán)境可接受的生物降解環(huán)境可接受的生物降解指有機物失去了對環(huán)境指有機物失去了對環(huán)境有害的特性；有害的特性； 完全降解完全降解在好氧條件下，有機物被完全無機化；在好氧條件下，有機物被完全無機化；在厭氧條件下，有機物被完全轉化為在厭氧條件下，有機物被完全轉化為CHCH4 4、COCO2 2等。等。 有機物生物降解性能的分類有機物生物降解性能的分類： 易易生物降解生物降解易于被微生物作為碳源和能源易于被微生物作為碳源和能源物質而被利用；物質而被利用； 可可生物降解生物降解能夠逐步被微生物所利用；能夠逐步被微生

49、物所利用； 難難生物降解生物降解降解速率很慢或根本不降解。降解速率很慢或根本不降解。3.3.鑒定和評價鑒定和評價廢水中有機污染物的好氧生物廢水中有機污染物的好氧生物降解降解性的方法性的方法： 水質指標法水質指標法：采用：采用BODBOD5 5/COD/COD作為有機物評價指標。作為有機物評價指標。 瓦呼儀法瓦呼儀法：根據(jù)有機物的生化呼吸線與內源呼吸線的：根據(jù)有機物的生化呼吸線與內源呼吸線的比較來判斷有機物的生物降解性能。測試時，接種物比較來判斷有機物的生物降解性能。測試時，接種物可采用活性污泥，接種量為可采用活性污泥，接種量為1-3 gSS/l1-3 gSS/l；4.4.影響有機物生物降解性能

50、的因素：影響有機物生物降解性能的因素：1 1、與、與化學物質化學物質的種類性質有關的因素（化學組成、理的種類性質有關的因素（化學組成、理化性質、濃度、與它種基質的共存）；化性質、濃度、與它種基質的共存）；2 2、與、與微生物微生物的種類、性質有關的因素（微生物的來源、的種類、性質有關的因素（微生物的來源、數(shù)量、種屬間的關系）；數(shù)量、種屬間的關系）；3 3、與有機物、微生物所處的、與有機物、微生物所處的環(huán)境有關環(huán)境有關的因素（的因素（pHpH值、值、DODO、溫度、營養(yǎng)物等）、溫度、營養(yǎng)物等）第三節(jié)第三節(jié) 微生物的生長規(guī)律和微生物的生長規(guī)律和生長環(huán)境（因子）生長環(huán)境（因子）1.1.微生物的生長規(guī)

51、律微生物的生長規(guī)律 微生物的生長規(guī)律一般是以生長曲線來反映。微生物的生長規(guī)律一般是以生長曲線來反映。按微生物生長速率，其生長可分為四個生長期按微生物生長速率，其生長可分為四個生長期停滯期（調整期）停滯期（調整期）對數(shù)期（生長旺盛期）對數(shù)期（生長旺盛期）靜止期（平衡期）靜止期（平衡期）衰老期（衰亡期）衰老期（衰亡期）純菌種培養(yǎng)的微生物的生長規(guī)律純菌種培養(yǎng)的微生物的生長規(guī)律 如果活性污泥被接種到與如果活性污泥被接種到與原來生長條件不同的廢水中原來生長條件不同的廢水中（營養(yǎng)（營養(yǎng)類型發(fā)生變化，污泥培養(yǎng)馴化階段），或污水處理廠因故中斷運類型發(fā)生變化，污泥培養(yǎng)馴化階段），或污水處理廠因故中斷運行后再運行

52、，則可能行后再運行，則可能出現(xiàn)停滯期出現(xiàn)停滯期。這種情況下，污泥需經過若干。這種情況下，污泥需經過若干時間的停滯后才能時間的停滯后才能適應新的廢水適應新的廢水，或從衰老狀態(tài)恢復到正常狀態(tài)。，或從衰老狀態(tài)恢復到正常狀態(tài)。停滯期是否存在或停滯期的長短，與接種活性污泥的數(shù)量、廢水停滯期是否存在或停滯期的長短，與接種活性污泥的數(shù)量、廢水性質、生長條件等因素有關。性質、生長條件等因素有關。 當廢水中有機物濃度高，且培養(yǎng)條件適宜，則活性污泥可能當廢水中有機物濃度高，且培養(yǎng)條件適宜，則活性污泥可能處在對數(shù)生長期。處在對數(shù)生長期。處于對數(shù)生長期的污泥絮凝性較差，呈分散狀處于對數(shù)生長期的污泥絮凝性較差，呈分散狀

53、態(tài)，鏡檢能看到較多的游離細菌，混合液沉淀后其上層液混濁，態(tài)，鏡檢能看到較多的游離細菌，混合液沉淀后其上層液混濁，含有機物濃度較高，活性強沉淀不易，用濾紙過濾時，濾速很慢。含有機物濃度較高，活性強沉淀不易，用濾紙過濾時，濾速很慢。停停 滯滯 期期對對 數(shù)數(shù) 期期 當污水中有機物濃度較低，污泥濃度較高時，污泥則有當污水中有機物濃度較低，污泥濃度較高時，污泥則有可能處于靜止期，處于可能處于靜止期，處于靜止期的活性污泥絮凝性好，混靜止期的活性污泥絮凝性好，混合液沉淀后上層液清澈，以濾紙過濾時濾速快。處理效合液沉淀后上層液清澈，以濾紙過濾時濾速快。處理效果好的活性污泥法構筑物中，污泥處于靜止期。果好的活

54、性污泥法構筑物中，污泥處于靜止期。 當污水中有機物濃度較低，營養(yǎng)物明顯不足時，則可當污水中有機物濃度較低，營養(yǎng)物明顯不足時，則可能出現(xiàn)衰老期。處于衰老期的能出現(xiàn)衰老期。處于衰老期的污泥松散，沉降性能好，污泥松散，沉降性能好，混合液沉淀后上清液清澈，但有細小泥花，以濾紙過濾混合液沉淀后上清液清澈，但有細小泥花，以濾紙過濾時，濾速快時，濾速快。 注意合成產率系數(shù)和觀測產率系數(shù)。注意合成產率系數(shù)和觀測產率系數(shù)。靜靜 止止 期期衰衰 老老 期期 微生物要求的營養(yǎng)物質必須微生物要求的營養(yǎng)物質必須包括組成細胞的各種原料和產生包括組成細胞的各種原料和產生能量的物質，主要有：水、碳素能量的物質，主要有：水、碳

55、素營養(yǎng)源、氮素營養(yǎng)源、無機鹽及營養(yǎng)源、氮素營養(yǎng)源、無機鹽及生長因素。生長因素。 2. 2. 微微 生生 物物 的的 生生 長長 環(huán)環(huán) 境境 影影響響微微生生物物生生長長的的環(huán)環(huán)境境因因素素 營營 養(yǎng)養(yǎng) 溫溫 度度 pH pH 溶溶 解解 氧氧 有有 毒毒 物物 質質 微生物的組成微生物的組成微生物微生物組成組成水水8080干物質干物質2020無機質無機質1010有機物有機物9090C 53.1%,O 28.3%,C 53.1%,O 28.3%,N 12.4%,H 6.2%N 12.4%,H 6.2%P 50%,S 15%,Na 11%,Ca P 50%,S 15%,Na 11%,Ca 9%,M

56、g 8%,K 6%,Fe 1%9%,Mg 8%,K 6%,Fe 1%等等細胞分子式：細胞分子式：C C5 5H H7 7O O2 2N(N(有機部分有機部分) )細胞分子式：細胞分子式：C C6060H H8787O O2323N N1212P(P(考慮磷考慮磷) )一般估算營養(yǎng)比例：一般估算營養(yǎng)比例： BODNP BODNP 100 5 1100 5 1 (1) (1)水：組成部分，代謝過程的溶劑。細菌約水：組成部分，代謝過程的溶劑。細菌約80%80%的成分的成分為水分。為水分。 (2)(2)碳源：碳素含量占細胞干物質的碳源：碳素含量占細胞干物質的5050左右，碳源主左右，碳源主要構成微生物

57、細胞的含碳物質和供給微生物生長、繁殖和運動要構成微生物細胞的含碳物質和供給微生物生長、繁殖和運動所需要的能量，一般污水中含有足夠碳源。所需要的能量，一般污水中含有足夠碳源。 (3)(3)氮源：提供微生物合成細胞蛋白質的物質。氮源：提供微生物合成細胞蛋白質的物質。 (4)(4)無機元素：主要有磷、硫、鉀、鈣、鎂等及微量元素。無機元素：主要有磷、硫、鉀、鈣、鎂等及微量元素。作用：構成細胞成分，酶的組成成分作用：構成細胞成分，酶的組成成分, ,維持酶的活性，調節(jié)滲透維持酶的活性，調節(jié)滲透壓，提供自養(yǎng)型微生物的能源。壓，提供自養(yǎng)型微生物的能源。 磷：核酸、磷脂、磷：核酸、磷脂、ATPATP轉化。硫：蛋

58、白質組成部分，好氧轉化。硫：蛋白質組成部分，好氧硫細菌能源。鉀：激活酶。鈣：穩(wěn)定細胞壁，激活酶。鎂：激硫細菌能源。鉀：激活酶。鈣：穩(wěn)定細胞壁，激活酶。鎂：激活酶，葉綠素的重要組成部分活酶，葉綠素的重要組成部分 (5)(5)生長因素：氨基酸、蛋白質、維生素等。生長因素：氨基酸、蛋白質、維生素等。微生物的營養(yǎng)微生物的營養(yǎng)溫度范圍不同，約為溫度范圍不同，約為5 5 80 80 ，分為最低、最高和最適，分為最低、最高和最適生長溫度（是指微生物生長速度生長溫度（是指微生物生長速度最快時溫度）。最快時溫度）。依微生物適應的溫度范圍，微生依微生物適應的溫度范圍，微生物可以分為中溫性（物可以分為中溫性（202

59、045 45 ） 、好熱性（高溫性）、好熱性（高溫性）（4545以上）和好冷性（低溫性）以上）和好冷性（低溫性）（2020以下）三類。以下）三類。高溫高溫-蛋白質迅速變性及酶系統(tǒng)蛋白質迅速變性及酶系統(tǒng)遭到破壞而失活，死亡。遭到破壞而失活，死亡。低溫低溫-代謝活力降低，生長繁代謝活力降低，生長繁殖停止狀態(tài)，但仍保存其生命力。殖停止狀態(tài)，但仍保存其生命力。 微微 生生 物物 的的 生生 長長 環(huán)環(huán) 境境 影影響響微微生生物物生生長長的的環(huán)環(huán)境境因因素素 營營 養(yǎng)養(yǎng) 溫溫 度度 pH pH 溶溶 解解 氧氧 有有 毒毒 物物 質質 不同的微生物有不同的不同的微生物有不同的pHpH適應范適應范圍。圍。

60、細菌、放線菌、藻類和原生動物細菌、放線菌、藻類和原生動物的的pHpH適應范圍是在適應范圍是在4 41010之間。之間。大多數(shù)細菌適宜大多數(shù)細菌適宜中性和偏堿性中性和偏堿性（pHpH6.56.57.57.5）的環(huán)境。）的環(huán)境。廢水生物處理過程中應保持最適廢水生物處理過程中應保持最適pHpH范圍。范圍。當廢水的當廢水的pHpH變化較大時，變化較大時，應設置應設置調節(jié)池調節(jié)池，使進入反應器（如曝氣，使進入反應器（如曝氣池）的廢水，保持在合適的池）的廢水，保持在合適的pHpH范范圍。圍。 微微 生生 物物 的的 生生 長長 環(huán)環(huán) 境境 影影響響微微生生物物生生長長的的環(huán)環(huán)境境因因素素 營營 養(yǎng)養(yǎng) 溫溫