生物處理的理論基礎

更新時間：2008-03-14 15:02 來源：作者: 閱讀：1759

        活性污泥工藝的減量化目的是在最大限度降低BOD的同時，減少污泥的產量。常規活性污泥工藝除了氮和磷不易達到排放標準外，另一個主要的弱點是污泥產量大。污泥減量的生物處理工藝就是在活性污泥處理污水過程中減少剩余污泥的產量。生物處理的理論基礎主要有維持代謝和內源代謝以及解偶聯代謝理論。

1）維持代謝和內源代謝

        1965年Pirt把微生物用于維持其生活功能的這部分能量稱為維持代謝能量，一般認為，維持代謝包括細胞物質的周轉、活性運輸、運動等，這部分基質消耗不用來合成新的細胞物質，因此，污泥的產量和維持代謝的活性呈負相關。Herbert在1956年提出，維持能量可通過內源代謝來提供，部分細胞被氧化而產生維持能量。從環境工程角度看，內源呼吸通常指生物量的自我消化，在連續培養生長時可同時發生內源代謝。內源代謝的主要優勢在于進入的基質最終被呼吸成為二氧化碳和水，使生物量下降。因此，在廢水處理工藝中，內源呼吸的控制比微生物生長控制和基質去除控制更為重要。

2）解偶聯代謝

        代謝是生物化學轉化的總稱，分為分解代謝和合成代謝。微生物學家認為，細胞產量和分解代謝產生的能量直接相關，但在某些條件下，如存在質子載體、重金屬、異常溫度和好氧一厭氧交替循環時，呼吸超過了ATP產量，即分解代謝和合成代謝解偶聯，此時微生物能過量消耗底物，底物的消耗速率很高。Cook和Russell報道，在完全停止生長時細菌利用能源的速率比對數生長期高三分之一，這表明細胞能通過消耗膜電勢、ATP水解和無效循環處置其胞內能量。在解偶聯條件下，大部分底物被氧化為二氧化碳，產生的能量用于驅動無效循環，但對底物的去除率不會產生重大影響。能量解偶聯的特殊性在于它是微生物對底物的分解和再生，而沒有細胞質量的相應變化。從環境工程意義上講，能量解偶聯可用于解釋底物消耗速率高于生長和維持所需之現象。因此，在能量解偶聯條件下活性污泥的產率下降，污泥產量也隨之降低。通過控制微生物的代謝狀態，最大程度地分離合成代謝和分解代謝，則可以實現剩余污泥的減量化。

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