污水处理中的微生物的分类及代谢

一、污水处理中的微生物分类

污水处理中的微生物种类很多，主要有菌类、藻类以及动物类。

1、细菌​

细菌的适应性强，增长速度快。根据对营养物需求的不同，可将细菌分为自养菌和异养菌两大类。自养菌利用各种无机物（CO₂、HCO₃⁻、NO₃⁻、PO₄³⁻等）为营养将其转化为另一种无机物，释放出能量，合成细胞物质，其碳源、氮源和磷源皆为无机物。异养菌以有机碳作碳源，有机或无机氮为氮源，将其转化为CO₂、H₂O、NO₃⁻、CH₄、NH₃等无机物，释放出能量，合成细胞物质。污水处理设施中的微生物主要是异养菌。

• 硝化菌（氨氧化菌AOB、亚硝酸盐氧化菌NOB）属自养好氧菌，世代长（SRT＞15～25d），对DO、pH、碱度敏感；

• 聚磷菌（PAOs）属兼性异养菌，厌氧释磷、好氧过量摄磷，短泥龄（SRT＝3.5～7d）排富磷污泥除磷；

• 反硝化菌属兼性异养菌，缺氧（DO＜0.5mg/L）将NO₃⁻→N₂，需足够碳源（BOD₅/TN＞3～5）。

2、真菌​

真菌包括霉菌和酵母菌。真菌是好氧菌，以有机物为碳源，生长pH＝2～9，最佳pH≈5.6，需氧量少（约为细菌一半）。真菌丝体对活性污泥的凝聚起到骨架作用，但过多丝状真菌（如 Candida、Geotrichum及丝状菌 Microthrix parvicella等）会引起污泥膨胀**。真菌常在低pH值、分子氧较少环境中出现。

3、藻类​

藻类是单细胞和多细胞的植物性微生物，含叶绿素，利用光合作用同化CO₂和H₂O放出O₂，吸收水中N、P合成自身细胞。多见于氧化塘、人工湿地等自然处理系统表面。

4、原生动物​

原生动物是最低等的能进行分裂增殖的单细胞动物，绝大多数属好氧异养型。可吞食固态有机物和游离细菌，具净化水质作用，且对环境变化敏感，是水质指示生物：

• 鞭毛虫、变形虫：出现在培菌初期或负荷高、DO低时；

• 游泳型纤毛虫（草履虫等）：中等负荷、污泥尚未成熟；

• 固着型纤毛虫（钟虫、等枝虫、盖纤虫）：DO充足（＞2mg/L）、处理效果较好时大量出现；

• 吸管虫：出现在较稳定低负荷系统。

  溶解氧充足时钟虫大量出现，DO＜1mg/L时钟虫减少且不活跃。

5、后生动物​

后生动物是多细胞动物，污水及稳定塘中常见轮虫、线虫和甲壳类动物。皆为好氧微生物，生活在水质较好环境中，以细菌、原生动物、藻类和有机固体为食，它们的出现（尤其是轮虫）表明处理效果较好、出水水质清澈，是污水处理理想的指示性生物。线虫大量出现有时提示污泥龄过长或溶解氧偏低。

二、微生物的代谢

微生物从污水中摄取营养物质，通过复杂生化反应合成自身细胞和排出废物。为维持生命和生长繁殖进行的生化反应过程叫新陈代谢（代谢），分：

• 分解代谢（产能代谢）：营养物分解转化为简单化合物并释放能量；

• 合成代谢（同化代谢）：利用分解代谢释放的能量和中间产物合成细胞物质；

• 内源代谢（内源呼吸）：营养缺乏时微生物氧化自身细胞物质获能，MLSS逐渐下降，SV减小。

好氧微生物分解彻底（终产物CO₂、H₂O、NO₃⁻、PO₄³⁻等），释放能量多，用于合成比例大，细胞增殖快；厌氧微生物分解不彻底，释放能量少，细胞增殖慢。

三、微生物的生长环境

影响微生物生长的主要条件：

1、营养​

好氧微生物要求 BOD₅:N:P＝100:5:1（或 COD:N:P＝(200～300):5:1，N以NH₃‑N计，P以PO₄³⁻‑P计）；厌氧微生物要求 BOD₅:N:P≈100:6:1。此外还需S、Mg、Fe、Ca、K及微量Mn、Zn、Co、Ni、Cu等。营养不足→污泥老化/丝状菌膨胀；营养过剩→出水N/P超标。

2、温度​

• 好氧中温微生物最适 20～37℃，低于10～12℃硝化速率明显下降；

• 厌氧中温消化最适 33～38℃，高温消化 52～57℃；

• 每升高10℃生化反应速率提高约1～2倍；一日内波动不宜超过±2～3℃。

3、pH值​

• 好氧生物处理适宜 pH＝6.5～8.5；

• 厌氧消化适宜 pH＝6.7～7.4（最佳6.7～7.2），pH＜6.0或＞8.0抑制产甲烷菌；

• 硝化消耗碱度，每氧化1g NH₃‑N消耗≈7.1g CaCO₃碱度，需投加液碱/石灰维持pH≥7.5。

4、溶解氧（DO）​

• 好氧池控制 DO＝2～4mg/L（硝化期不低于2mg/L）；

• 缺氧池（反硝化）控制 DO＜0.5mg/L；

• 厌氧池（生物除磷）控制 DO＜0.2mg/L且无NO₃⁻‑N；

• DO过低→丝状菌优势→污泥膨胀；DO过高→污泥自身氧化碎片化、浪费能耗。

5、有毒物质​

重金属、高浓酚/氰、卤代物、过量Cl₂（余氯＞0.1mg/L对活性污泥有抑制）等可破坏酶-SH基或使蛋白变性。应设事故池拦截高毒废水，控制进水中毒物浓度在微生物耐受范围内。

江西中跃环保设备有限公司（位于江西九江，主营污水处理一体化设备）在生化系统启动、镜检诊断及日常运行指导中按上述内容提供配套服务：

• 微生物镜检与水质判断培训：

  • 提供光学显微镜及镜检操作培训，指导运行人员识别：培菌初期（鞭毛虫/变形虫）→中期（游泳型纤毛虫）→成熟（钟虫、等枝虫、盖纤虫）→优质出水（轮虫出现）；若镜检见大量丝状菌伸出菌胶团（SVI＞150）提示污泥膨胀风险，钟虫缩尾/不活跃提示DO不足或有毒物质冲击；

  • 制定镜检记录台账（原后生动物种类、数量、菌胶团密实度、丝状菌比例），与SV₃₀、MLSS、DO、进出水水质联动分析。

• 营养（N/P源）自动加药系统配套：

  • 对低BOD₅/TN或低BOD₅/TP废水按 BOD₅:N:P≈100:5:1​ 设计尿素（或硫酸铵）＋磷酸二氢钠自动加药装置（PE溶药桶、搅拌机、电磁/机械隔膜计量泵、液位保护），防止营养缺引起污泥老化或丝状菌膨胀；

  • 高氨氮废水硝化段配液碱/石灰乳自动加药＋pH在线联动补偿碱度消耗。

• 生化系统启动接种与驯化：

  • 协助联系就近城市污水厂好氧剩余污泥接种，按MLSS目标值1～2g/L（初始）投加，指导闷曝→静沉→换低浓度水→渐进提高进水负荷驯化，观察钟虫出现标志成熟；

  • 九江地区冬季建议调节池及好氧池半地埋＋保温覆盖，控制水温≥12～15℃保障硝化菌活性。

• 异常诊断与恢复：

  • 镜检原生动物消失＋COD突升＋污泥暗淡→疑似中毒，建议截断毒物源、加大排泥置换、必要时补接种；

  • 钟虫减少/丝状菌增多＋SVI上升＋DO消耗异常→膨胀前兆，指导调高DO、缩短SRT、补足N/P、清洗DO探头；

  • 轮虫大量吞噬菌胶团致污泥量减少→提示污泥龄过长，加大排泥。

• 设备配套：提供DO/pH/ORP在线仪、微孔曝气系统及变频风机、N/P/碱液加药装置、污泥回流及排泥调节阀等，便于精细化控制微生物生长环境。