活性污泥增長曲線介紹

01 增長曲線

       活性污泥微生物是多菌種混合群體,其生長規(guī)律比較復雜,但是也可用其增長曲線表示一定的規(guī)律。該曲線表達的是,在溫度和溶解氧等環(huán)境條件滿足微生物的生長要求,并有一定量初始微生物接種時,營養(yǎng)物質(zhì)一次充分投加后,微生物數(shù)量隨時間的增殖和衰減規(guī)律。
 
        活性污泥增長速率的變化主要是營養(yǎng)物或有機物與微生物比值(通常用 F / M 表示)所致, F / M 值也是有機底物降解速率、氧利用速率、活性污泥的凝聚、吸附性能的重要影響因素。根據(jù)微生物的生長情況,微生物的增殖可以分成以下四個階段:


第一階段:停滯期(適應期)

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


第二階段:對數(shù)增殖期

       本階段營養(yǎng)物質(zhì)過剩, F / M 值大于2.2。

       微生物的生長特點是:代謝活性最強,組成微生物新細胞物質(zhì)最快,微生物以最大速率把有機物氧化和轉(zhuǎn)換成細胞物質(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,吸附有機物能力強,速度快,另外也因能量水平高,導致活性污泥質(zhì)地松散,絮凝性能不佳。



第三階段:減速增殖期

       在本階段由于營養(yǎng)物質(zhì)不斷消耗和新細胞的不斷合成, F / M 值降低,培養(yǎng)液中的有機物已被大量消耗,代謝產(chǎn)物積累過多,使得細胞的增殖速度逐漸減慢,活性污泥從對數(shù)增殖期過渡到減速增殖期,營養(yǎng)物質(zhì)減少,微生物能量水平降低,細菌開始結合在一起,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,如果再添加有機物等營養(yǎng)物質(zhì),并排出代謝物,則微生物又可以恢復到對數(shù)增殖期,大多數(shù)活性污泥處理廠是將曝氣池的運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)液中的有機物含量繼續(xù)下降, F / M 值降到最低并保持一常數(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養(yǎng),并開始分解代謝自身的細胞物質(zhì),以維持生命活動,活性污泥微生物的增殖便進入了內(nèi)源呼吸期。
       在本期的初期,微生物雖然仍在增殖,但其速率遠低于自身氧化的消耗,活性污泥減少,在本期中,營養(yǎng)物質(zhì)幾乎消耗殆盡,能量水平極低,絮凝體形成速率提高,這時細菌凝聚性能最強,細菌處于“饑餓狀態(tài)”,吸附有機物能力顯著,游離的細菌被棲息在活性污泥菌膠團表面上的原生動物所捕食,使處理水的水質(zhì)顯著澄清。


02  活性污泥增長曲線的應用

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

      但是,由于微生物活性高,細胞之間存在的電斥力大于范德華引力,導致微生物的絮凝和沉淀效果差,出水中所含的有機物含量高,因此,在污水的生物處理中,為了取得比較穩(wěn)定和高效的有機物處理效果,一般不選用處于對數(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計和運行指標。