活性污泥增长曲线介绍

01 增长曲线

       活性污泥微生物是多菌种混合群体,其生长规律比较复杂,但是也可用其增长曲线表示一定的规律。该曲线表达的是,在温度和溶解氧等环境条件满足微生物的生长要求,并有一定量初始微生物接种时,营养物质一次充分投加后,微生物数量随时间的增殖和衰减规律。
 
        活性污泥增长速率的变化主要是营养物或有机物与微生物比值(通常用 F / M 表示)所致, F / M 值也是有机底物降解速率、氧利用速率、活性污泥的凝聚、吸附性能的重要影响因素。根据微生物的生长情况,微生物的增殖可以分成以下四个阶段:


第一阶段:停滞期(适应期)

       本阶段是微生物培养的初期,活性污泥微生物没有增殖,微生物刚进入新的培养环境中,细胞中的酶系统开始对环境进行适应。
       本阶段微生物细胞的特点是:分裂迟缓、代谢活跃、一般数量不增加但细胞体积增长较快,易产生诱导酶。停滞期对于后续微生物功能的发挥是非常重要的。在实际应用中活性污泥法的启动初期会遇到这一阶段。


第二阶段:对数增殖期

       本阶段营养物质过剩, F / M 值大于2.2。

       微生物的生长特点是:代谢活性最强,组成微生物新细胞物质最快,微生物以最大速率把有机物氧化和转换成细胞物质。

       在这种情况下,活性污泥有很高的能量水平,特别表现在其活性很强,吸附有机物能力强,速度快,另外也因能量水平高,导致活性污泥质地松散,絮凝性能不佳。



第三阶段:减速增殖期

       在本阶段由于营养物质不断消耗和新细胞的不断合成, F / M 值降低,培养液中的有机物已被大量消耗,代谢产物积累过多,使得细胞的增殖速度逐渐减慢,活性污泥从对数增殖期过渡到减速增殖期,营养物质减少,微生物能量水平降低,细菌开始结合在一起,活性污泥的絮凝体开始形成,活性开始减弱,凝聚、吸附和沉降性能都有所提升。

       在此阶段,如果再添加有机物等营养物质,并排出代谢物,则微生物又可以恢复到对数增殖期,大多数活性污泥处理厂是将曝气池的运行工况控制在减速增殖期。


第四阶段:内源呼吸期

       经过减速增殖期后,培养液中的有机物含量继续下降, F / M 值降到最低并保持一常数,微生物已不能从其周围环境中获取足够的能够满足自身生理需要的营养,并开始分解代谢自身的细胞物质,以维持生命活动,活性污泥微生物的增殖便进入了内源呼吸期。
       在本期的初期,微生物虽然仍在增殖,但其速率远低于自身氧化的消耗,活性污泥减少,在本期中,营养物质几乎消耗殆尽,能量水平极低,絮凝体形成速率提高,这时细菌凝聚性能最强,细菌处于“饥饿状态”,吸附有机物能力显著,游离的细菌被栖息在活性污泥菌胶团表面上的原生动物所捕食,使处理水的水质显著澄清。


02  活性污泥增长曲线的应用

       营养物或有机物与微生物比值(即 F / M 值)的高低影响微生物的代谢,当 F / M 值高时,营养物质相对过剩,微生物繁殖快,活力很强,处理污水的能力高,例如在对数增殖期就是这种状况。

      但是,由于微生物活性高,细胞之间存在的电斥力大于范德华引力,导致微生物的絮凝和沉淀效果差,出水中所含的有机物含量高,因此,在污水的生物处理中,为了取得比较稳定和高效的有机物处理效果,一般不选用处于对数期的工况条件,而常采用处于减速增殖期或内源呼吸期的工况条件。 

      F / M 值的高低影响微生物的增殖过程,影响微生物的絮凝和沉降性能,同时也影响溶解氧的消耗速度,是非常重要的活性污泥法工艺设计和运行指标。