科普 | 什么是污泥增長(zhǎng)曲線？

活性污泥法是污水處理最常用的方法，而活性污泥的培養(yǎng)和馴化也是我們?nèi)粘５闹匾ぷ鳌?/p>

1、污泥的增長(zhǎng)曲線

活性污泥微生物是多菌種混合群體，其生長(zhǎng)規(guī)律比較復(fù)雜，但是也可用其增長(zhǎng)曲線表示一定的規(guī)律。把少量活性污泥加入污水中，在溫度適宜、溶解氧充足的條件下進(jìn)行曝氣培養(yǎng)時(shí)，活性污泥的增長(zhǎng)曲線如下圖所示。

1---適應(yīng)階段和對(duì)數(shù)增長(zhǎng)階段

2---減速增長(zhǎng)階段

3---內(nèi)源代謝階段

由上圖可以看出，在溫度適宜、溶解氧含量充足，而且不存在抑制性物質(zhì)的條件下，控制活性污泥增長(zhǎng)的決定因素是食料（污水中的有機(jī)物，又稱底物）量F和微生物（活性污泥）量M之間的比值F/M，同時(shí)受有機(jī)底物降解速率、氧利用速率和活性污泥的凝聚、吸附性能等因素的影響。活性污泥的增長(zhǎng)過程可分為適應(yīng)階段、對(duì)數(shù)增長(zhǎng)階段、減速增長(zhǎng)階段和內(nèi)源代謝階段等四個(gè)階段。

第一階段：停滯期(適應(yīng)期)

本階段是微生物培養(yǎng)的初期，活性污泥微生物沒有增殖，微生物剛進(jìn)入新的培養(yǎng)環(huán)境中，細(xì)胞中的酶系統(tǒng)開始對(duì)環(huán)境進(jìn)行適應(yīng)。本階段微生物細(xì)胞的特點(diǎn)是：分裂遲緩、代謝活躍、一般數(shù)量不增加但細(xì)胞體積增長(zhǎng)較快，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶。停滯期對(duì)于后續(xù)微生物功能的發(fā)揮是非常重要的。在實(shí)際應(yīng)用中活性污泥法的啟動(dòng)初期會(huì)遇到這一階段。

第二階段：對(duì)數(shù)增殖期

本階段營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過剩，F(xiàn)/M值大于2.2。微生物的生長(zhǎng)特點(diǎn)是：代謝活性強(qiáng)，組成微生物新細(xì)胞物質(zhì)快，微生物以大速率把有機(jī)物氧化和轉(zhuǎn)換成細(xì)胞物質(zhì)。在這種情況下，活性污泥有很高的能量水平，特別表現(xiàn)在其活性很強(qiáng)，吸附有機(jī)物能力強(qiáng)，速度快，另外也因能量水平高，導(dǎo)致活性污泥質(zhì)地松散，絮凝性能不佳。

第三階段：減速增殖期

在本階段由于營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不斷消耗和新細(xì)胞的不斷合成，F(xiàn)/M值降低，培養(yǎng)液中的有機(jī)物已被大量消耗，代謝產(chǎn)物積累過多，使得細(xì)胞的增殖速度逐漸減慢，活性污泥從對(duì)數(shù)增殖期過渡到減速增殖期，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)減少，微生物能量水平降低，細(xì)菌開始結(jié)合在一起，活性污泥的絮凝體開始形成，活性開始減弱，凝聚、吸附和沉降性能都有所提升。在此階段，如果再添加有機(jī)物等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并排出代謝物，則微生物又可以恢復(fù)到對(duì)數(shù)增殖期，大多數(shù)活性污泥處理廠是將曝氣池的運(yùn)行工況控制在減速增殖期。

第四階段：內(nèi)源呼吸期

經(jīng)過減速增殖期后，培養(yǎng)液中的有機(jī)物含量繼續(xù)下降，F(xiàn)/M值降到低并保持一常數(shù)，微生物已不能從其周圍環(huán)境中獲取足夠的能夠滿足自身生理需要的營(yíng)養(yǎng)，并開始分解代謝自身的細(xì)胞物質(zhì)，以維持生命活動(dòng)，活性污泥微生物的增殖便進(jìn)入了內(nèi)源呼吸期。在本期的初期，微生物雖然仍在增殖，但其速率遠(yuǎn)低于自身氧化的消耗，活性污泥減少，在本期中，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)幾乎消耗殆盡，能量水平極1低，絮凝體形成速率提高，這時(shí)細(xì)菌凝聚性能強(qiáng)，細(xì)菌處于“饑餓狀態(tài)”，吸附有機(jī)物能力顯著，游離的細(xì)菌被棲息在活性污泥菌膠團(tuán)表面上的原生動(dòng)物所捕食，使處理水的水質(zhì)顯著澄清。

2、污泥增長(zhǎng)曲線的應(yīng)用

營(yíng)養(yǎng)物或有機(jī)物與微生物比值(即F/M值)的高低影響微生物的代謝，當(dāng)F/M值高時(shí)，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相對(duì)過剩，微生物繁殖快，活力很強(qiáng)，處理污水的能力高，例如在對(duì)數(shù)增殖期就是這種狀況。

但是，由于微生物活性高，細(xì)胞之間存在的電斥力大于范德華引力，導(dǎo)致微生物的絮凝和沉淀效果差，出水中所含的有機(jī)物含量高，因此，在污水的生物處理中，為了取得比較穩(wěn)定和高1效的有機(jī)物處理效果，一般不選用處于對(duì)數(shù)期的工況條件，而常采用處于減速增殖期或內(nèi)源呼吸期的工況條件。F/M值的高低影響微生物的增殖過程，影響微生物的絮凝和沉降性能，同時(shí)也影響溶解氧的消耗速度，是非常重要的活性污泥法工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行指標(biāo)。