微生物在水處理中的應用？
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發布日期：2022-05-12
微生物技術主要是利用微生物的代謝反應過程和生物合成產物(包括酶) 對污染環境進行監測、評價、整治以及修復的單一或綜合性的現代化人工技術系統。它不僅包含了生物技術所有的特點，還融合了環境污染防治以及其他工程技術，目前已逐步發展成為一種經濟效益和環境效益俱佳的、能解決日益嚴重的(尤其是水污染) 環境問題的有效手段之一。
人會認為，“為什么要耗費時間和精力，借助微生物的力量進行水處理呢?”答案很簡單，為了削減經費。動物食用餌料、消化餌料獲得能源賴以生存，微生物降解有機物的原理與之類似。采用化學處理，需要大型的處理設備和大量的藥劑（聚硅酸鋁、聚鋁、PAM等）。
相比之下，利用生物進行污水處理，管理起來就比較簡單。
從上述的角度來看，活性污泥可以被稱為“無需人為提高溫度和壓力，具有在一般環境下也可以促進化學反應的能力，節能型自我增殖的黑匣子?！敝灰獙嵤┝己玫奈⑸锕芾恚钚晕勰喾ň湍艿玫郊冉洕址€定的處理效果。目前日本90%以上的污水處理廠都采用這種方法。
1、水處理中微生物的作用
有機物存在的環境中，微生物的作用有兩個，即分別在好氧條件下增殖和在厭氧條件下增殖。例如，從樓房的污水井流入的污水和市政管道內的污水，處于滯留狀態時就構成厭氧條件。在污水流入途中和處理過程中，微生物發生著作用，引起有機物的分解，如下圖所示：
接下來簡單介紹傳統活性污泥法：經過“沉砂池”流入處理廠的污水，首先在“初沉池”去除懸浮物；在初沉池中未被沉淀下來的懸浮固體濃度(SS)和溶解性有機物流入“反應池(曝氣池)”，在好氧條件下被處理，隨后在“二沉池”內分離處理水和污泥(回流污泥、剩余污泥)，即所謂的固液分離。此外，初沉池產生的初沉污泥和剩余污泥經由“濃縮池”濃縮后，大多數情況是投入到“消化池”，在消化池內的厭氧條件下發生反應，產生消化氣體和消化污泥。隨后，消化污泥以各種形式被再次處理，或者被再循環利用(水泥的原料等)。另一方面，有些處理廠省略污泥消化工序，濃縮污泥脫水后，對其進行焚燒或堆肥處理等，上述儲泥池等設施中形成氧條件。
2、好氧條件下的有機物分解
在好氧條件下，微生物為增殖和生存，會將有機物作為必要的能源而加以利用，其結果是分解了有機物。人們常將此比喻為“微生物把有機物作為飼餌食用掉。在污水處理廠內，首先在反應池使用曝氣設備，強制性地制造好氧條件，促進污水中的有機物降解；與此同時，反應池內的活性污泥微生物得到增殖。增殖的微生物在二沉池沉淀下來，其中一部分回流到反應池內被再次利用。
好氧分解過程中，微生物的增殖、有機物代謝是經過以下反應進行的。
以上的公式中，CxHyOx表示污水中的有機物；(C5H7NO2)n表示活性污泥微生物的細胞質；△H表示反應熱。在好氧條件下，有機物被分解為二氧化碳和水而減少，相應地，活性污泥（微生物、好氧菌、兼性厭氧菌、原生動物、后生動物等）增殖。
3、厭氧條件下的有機物分解(厭氧分解)
污水中含有的有機物，一旦斷絕了大氣中氧氣的供給，就形成厭氧條件，腐敗就從這時開始了。這樣的腐敗被稱為厭氧消化，從細菌學上看，這是由于產酸菌的水解作用，有機物被分解成乙醇、低級脂肪酸(乙酸、丙酸、乳酸〉氨基酸等的低分子有機物。引起上述分解的產酸菌，是在自然界廣泛分布的兼性厭氧菌和專性厭氧菌，對pH和溫度變化、低級脂肪酸的蓄積等外界環境的變化，具有較強的抵抗能力。
厭氧分解過程中的微生物增殖期的有機物代謝，如以下公式所示：
以上公式中的C5H9NO3為厭氧污泥的分子式（參照Speece和McCarty元素分析的結果），△H為反應熱。
與好氧有機物的分解一樣，上述的(1)~(3)分別為：(1)表示動能和內源呼吸的能量等；(2)表示部分微生物的增殖；(3)表示老化微生物的死亡。厭氧分解后的殘留有機物量一般很少，在厭氧分解過程中增殖的甲烷菌等，作為未消化物質，換算成殘留有機物。
在污水處理中必須要與活性污泥微生物打交道。打好了交道，才能達到在各種場所(設施)削減成本的目的。此外，如果活性污泥狀態良好的話，不僅是出水水質，運行管理、剩余污泥的處理(從濃縮到脫水工序)等，各方面的狀態也會隨之變得良好。
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