咱今天來嘮嘮活性污泥增殖這件事兒！可能乍一聽“活性污泥”這詞有點(diǎn)陌生，感覺臟兮兮的，但它在污水處理界可是妥妥的“明星員工”，而它的增殖原理，就像一場(chǎng)精妙絕倫的微生物“生存游戲”。先說說啥是活性污泥。簡(jiǎn)單來講，它就是一群微生物抱成團(tuán)，再裹著點(diǎn)有機(jī)和無(wú)機(jī)雜質(zhì)，形成的絮狀泥粒。這些微生物里，有細(xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物，它們就像一個(gè)超復(fù)雜的“社區(qū)”，每個(gè)成員都有自己的分工。細(xì)菌是主力軍，負(fù)責(zé)分解污水里的有機(jī)物；真菌則在處理一些難啃的“硬骨頭”，比如復(fù)雜的碳水化合物和蛋白質(zhì)；原生動(dòng)物和后生動(dòng)物就像社區(qū)里的“清潔工”，吞食那些多余的細(xì)菌和有機(jī)碎屑，讓整個(gè)系統(tǒng)保持干凈整潔。那活性污泥為啥要增殖呢？其實(shí)道理和咱們?nèi)祟惙毖懿畈欢?，就是為了生存和壯大“?duì)伍”。污水里的有機(jī)物，對(duì)活性污泥里的微生物來說，就是香噴噴的“自助餐”。當(dāng)微生物發(fā)現(xiàn)食物充足時(shí)，它們就會(huì)“摩拳擦掌”，開始大干一場(chǎng)。以細(xì)菌為例，細(xì)菌主要通過二分裂的方式繁殖，簡(jiǎn)單說就是一個(gè)細(xì)菌一分為二，變成兩個(gè)一模一樣的細(xì)菌。這個(gè)過程就像細(xì)胞在玩“復(fù)制粘貼”，速度快得驚人。在環(huán)境條件適宜、食物充足的情況下，有些細(xì)菌20分鐘左右就能完成一次分裂，短短幾個(gè)小時(shí)，數(shù)量就能呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。說到這兒，就得提提影響活性污泥增殖的關(guān)鍵因素了。首先是食物，也就是污水中的有機(jī)物濃度。這就好比咱們吃飯，飯菜管夠，心情好、狀態(tài)佳，自然長(zhǎng)得壯。微生物也是一樣，污水中BOD（生化需氧量，衡量有機(jī)物含量的指標(biāo)）濃度高，意味著食物多，微生物吃飽喝足后，就會(huì)一門心思“生兒育女”，活性污泥的量也就蹭蹭往上漲。但要是食物不夠，微生物就只能“勒緊褲腰帶”，減緩增殖速度，甚至為了生存，開始消耗自身儲(chǔ)存的能量，這時(shí)候活性污泥不僅不會(huì)增長(zhǎng)，還可能減少。除了食物，氧氣也是決定活性污泥增殖的重要因素?；钚晕勰嗬锏奈⑸锎蠖嗍呛醚跷⑸铮鼈兙拖耠x不開空氣的我們一樣，需要氧氣來“呼吸”。在污水處理的曝氣池中，會(huì)不斷往水里通入空氣，給微生物輸送氧氣。要是氧氣供應(yīng)不足，微生物就會(huì)“缺氧窒息”，代謝速度變慢，增殖也會(huì)受到嚴(yán)重影響。但氧氣也不是越多越好，氧氣過量可能會(huì)破壞活性污泥的結(jié)構(gòu)，讓原本抱團(tuán)的微生物“散伙”，同樣不利于活性污泥的增殖和污水處理效果。溫度也是影響活性污泥增殖的“幕后推手”。不同的微生物有自己喜歡的溫度范圍，就像有人喜歡溫暖如春，有人偏愛涼爽宜人。對(duì)于活性污泥中的微生物來說，較適宜的溫度一般在15-35℃之間。在這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)，微生物體內(nèi)的各種酶活性較高，代謝速度快，增殖也較活躍。要是溫度太低，微生物體內(nèi)的酶活性被抑制，就像被按下了“慢速鍵”，代謝和增殖都變得慢吞吞；而溫度太高，又可能會(huì)破壞微生物細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)和酶結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致微生物死亡，活性污泥增殖也就無(wú)從談起。pH值同樣不可忽視。活性污泥微生物喜歡生活在中性或弱堿性的環(huán)境里，一般pH值在6.5-8.5之間比較合適。要是pH值過低，酸性太強(qiáng)，微生物細(xì)胞的膜結(jié)構(gòu)可能會(huì)被破壞，影響營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收；pH值過高，堿性太強(qiáng)，又會(huì)影響微生物體內(nèi)酶的活性，讓它們“罷工”。這就好比咱們生活在極端的氣候條件下，肯定也不舒服，更別說好好工作、繁衍后代了。活性污泥增殖的過程其實(shí)是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過程。污水處理廠的工作人員就像“指揮官”，要時(shí)刻關(guān)注污水水質(zhì)、溶解氧、溫度、pH值等各種因素，通過調(diào)整曝氣時(shí)間、曝氣量、進(jìn)水流量等操作，給活性污泥微生物創(chuàng)造較適宜的生存環(huán)境。在活性污泥系統(tǒng)運(yùn)行初期，微生物剛進(jìn)入新環(huán)境，會(huì)有一段適應(yīng)期，這時(shí)候它們?cè)鲩L(zhǎng)緩慢，忙著熟悉“新家”；等適應(yīng)得差不多了，就進(jìn)入對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期，這時(shí)候食物充足、環(huán)境適宜，微生物瘋狂增殖，活性污泥數(shù)量快速上升；隨著微生物數(shù)量越來越多，食物逐漸減少，競(jìng)爭(zhēng)變得激烈，就進(jìn)入了穩(wěn)定期，這時(shí)候活性污泥的增長(zhǎng)和消耗基本達(dá)到平衡；要是環(huán)境進(jìn)一步惡化，食物嚴(yán)重不足，微生物就會(huì)進(jìn)入衰亡期，數(shù)量開始減少。理解活性污泥增殖的原理，對(duì)污水處理至關(guān)重要。只有掌握了這些知識(shí)，污水處理廠才能更好地調(diào)控運(yùn)行參數(shù)，讓活性污泥始終保持“戰(zhàn)斗力”，高效地分解污水中的有機(jī)物，把臟水變干凈，保護(hù)我們的水環(huán)境。下次路過污水處理廠，可別小瞧那些黑乎乎的活性污泥啦，它們可是默默守護(hù)環(huán)境的“無(wú)名英雄”，背后的增殖原理里藏著大學(xué)問呢！

大家平時(shí)沖個(gè)馬桶、倒個(gè)洗菜水，可能很少想過這些污水里藏著多少污染物。今天咱們就嘮嘮污水處理里一個(gè)超關(guān)鍵的指標(biāo)——COD（化學(xué)需氧量），以及一群默默干活的“微生物清潔工”是怎么把這些污染物啃得干干凈凈的。先搞懂COD是啥？COD這個(gè)詞聽著挺專業(yè)，說白了就是污水里那些能被化學(xué)氧化劑“燃燒”掉的東西的總量。像廚房里倒的剩菜剩飯、工廠排的有機(jī)廢水，這些有機(jī)物里都藏著大量的碳元素，它們都能被氧化劑氧化，這氧化過程消耗的氧氣量就是COD。數(shù)值越高，說明污水里的“臟東西”越多，要是直接排進(jìn)河里，水里的魚蝦可就遭殃了。微生物：污水處理廠的“主力軍”污水進(jìn)了處理廠，真正干活的不是那些高大的處理設(shè)備，而是顯微鏡下才能看見的微生物。它們就像一群分工明確的小工人，有的擅長(zhǎng)“大口吃肉”分解大分子有機(jī)物，有的能把難搞的化合物慢慢啃成無(wú)害物質(zhì)。這些微生物主要分三類：細(xì)菌、真菌和原生動(dòng)物，厲害的“干活能手”還是細(xì)菌，咱們聊聊它們。微生物分解COD的“三步走”戰(zhàn)略第一步：吸附和吸收——“把外賣拿進(jìn)屋”污水里的有機(jī)物，有的像大塊肥肉（大分子有機(jī)物），有的像小肉?。ㄐ》肿佑袡C(jī)物）。微生物不會(huì)像我們一樣用手抓食物，它們會(huì)在細(xì)胞表面分泌一種黏性物質(zhì)，就像給細(xì)胞穿上了“黏黏的外套”。污水流過的時(shí)候，小分子有機(jī)物直接就能鉆進(jìn)細(xì)胞里，大分子有機(jī)物則會(huì)被“黏”在細(xì)胞表面，等著下一步分解。打個(gè)比方，這就像點(diǎn)外賣，小分子有機(jī)物是已經(jīng)切好的水果拼盤，能直接塞進(jìn)嘴里；大分子有機(jī)物是一整個(gè)大西瓜，得先切開才能吃。第二步：胞內(nèi)分解——“開飯！把食物嚼碎消化”大分子有機(jī)物被吸附到微生物表面后，微生物會(huì)“吐”出一種叫胞外酶的東西。這些酶就像一把把鋒利的小刀，能把淀粉切成葡萄糖，把蛋白質(zhì)切成氨基酸，把脂肪切成脂肪酸和甘油。分解后的小分子有機(jī)物，就能順利穿過細(xì)胞膜，進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)部。進(jìn)入細(xì)胞的小分子有機(jī)物，會(huì)經(jīng)歷一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，這個(gè)過程就像我們身體里的消化。常見的反應(yīng)是呼吸作用，微生物會(huì)把有機(jī)物里的碳元素“燃燒”掉，釋放出能量維持生命活動(dòng)。這個(gè)過程需要氧氣幫忙，也就是咱們常說的好氧處理。不過有些微生物很特別，它們能在沒有氧氣的環(huán)境下工作，這就是厭氧處理。好氧呼吸：有氧版“燃燒有機(jī)物”在氧氣充足的環(huán)境里，微生物就像開著“渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)”，分解有機(jī)物的速度特別快。它們會(huì)把葡萄糖和氧氣“燃燒”，產(chǎn)生二氧化碳、水和大量能量。這些能量一部分用來合成微生物生長(zhǎng)需要的物質(zhì)，比如蛋白質(zhì)和核酸；另一部分則用來維持微生物的日?；顒?dòng)，比如“游動(dòng)”尋找食物。厭氧呼吸：無(wú)氧版“另類消化”沒有氧氣的時(shí)候，微生物也有辦法。它們會(huì)找其他“替代氧氣”的物質(zhì)，比如硝酸鹽、硫酸鹽。這些物質(zhì)同樣能接受有機(jī)物分解過程中釋放的電子，完成“呼吸”。不過厭氧處理的速度比好氧處理慢，而且會(huì)產(chǎn)生甲烷、硫化氫這些有味兒的氣體（所以厭氧池有時(shí)候會(huì)臭臭的）。但它也有好處，能處理一些好氧微生物搞不定的頑固有機(jī)物，還能產(chǎn)生沼氣當(dāng)能源。第三步：合成與轉(zhuǎn)化——“吃飽了，該長(zhǎng)身體了”微生物分解有機(jī)物不光是為了獲取能量，還得“長(zhǎng)身體”。它們會(huì)利用分解過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物，合成自身生長(zhǎng)繁殖需要的細(xì)胞物質(zhì)。簡(jiǎn)單說，就是把吃進(jìn)去的“食物”變成自己的“肉肉”。隨著微生物不斷繁殖，污水里的微生物數(shù)量越來越多，形成一個(gè)個(gè)肉眼可見的“小團(tuán)體”，也就是咱們常說的活性污泥或生物膜。當(dāng)微生物吃飽喝足，污水里的COD也就降下來了。處理后的水經(jīng)過沉淀，把微生物和水分離，干凈的水就能排放或回用，而“長(zhǎng)胖”的微生物則會(huì)被進(jìn)一步處理，變成肥料或者污泥填埋。影響微生物工作效率的“小脾氣”微生物雖然是干活的主力軍，但它們也有“小脾氣”，環(huán)境不合適就不好好工作：-溫度：大部分微生物喜歡20-35℃的環(huán)境，太冷了“凍僵”，太熱了“中暑”，分解效率都會(huì)下降。-酸堿度：pH值在6.5-8.5之間合適，過酸或過堿都會(huì)破壞微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)。-營(yíng)養(yǎng)比例：微生物干活也得“營(yíng)養(yǎng)均衡”，除了有機(jī)物，還得有適量的氮、磷等元素，就像人吃飯得葷素搭配一樣。-有毒物質(zhì)：重金屬、化學(xué)藥劑這些東西，對(duì)微生物來說就像“毒藥”，濃度太高會(huì)直接“毒死”它們。未來：讓微生物更高效地干活科學(xué)家們一直在研究怎么讓微生物更好地去除COD。比如通過基因工程改造微生物，讓它們能分解更難處理的污染物；開發(fā)新的污水處理工藝，把好氧和厭氧處理結(jié)合起來，提高處理效率。說不定哪天，這些小小的微生物還能幫我們處理塑料污染、石油泄漏這些大難題呢！下次路過污水處理廠，可別小看那些不起眼的池子和管道，里面藏著億萬(wàn)“微生物清潔工”，正日夜不停地把臟水變干凈。它們雖然小，卻在守護(hù)著我們的水環(huán)境，是地球上厲害的“環(huán)保衛(wèi)士”！

一、污泥膨脹，這是“罪魁禍?zhǔn)住敝怀Ｒ姷脑蚓褪俏勰嗯蛎浟恕：?jiǎn)單來說，就是活性污泥里的微生物“鬧脾氣”，形態(tài)和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，變得不容易沉降。污泥膨脹又能分成絲狀菌膨脹和非絲狀菌膨脹。絲狀菌膨脹是因?yàn)榛钚晕勰嗬锝z狀菌過度繁殖。正常情況下，絲狀菌和其他微生物和諧共處，大家分工合作處理污水。但一旦環(huán)境條件不合適，絲狀菌就開始“瘋長(zhǎng)”，它們像一團(tuán)亂麻一樣纏繞在一起，把其他微生物包裹住，讓污泥的體積變大、密度變小，自然就沉不下去了。打個(gè)比方，這就好像原本整齊排隊(duì)的人群里突然鉆出一堆亂長(zhǎng)的藤蔓，把大家都纏住了，隊(duì)伍自然就亂套，走不動(dòng)了。導(dǎo)致絲狀菌膨脹的原因有好多。首先是水質(zhì)問題，如果污水里的碳氮比失調(diào)，比如碳源太多，氮源和磷源不足，絲狀菌就會(huì)因?yàn)椤俺缘锰谩倍偪裆L(zhǎng)。就像人頓頓大魚大肉，營(yíng)養(yǎng)不均衡，身體也會(huì)出問題。還有，溶解氧不足也會(huì)讓絲狀菌占上風(fēng)。因?yàn)榻z狀菌比其他微生物更耐低氧環(huán)境，當(dāng)水里氧氣不夠的時(shí)候，其他微生物“沒勁兒干活”，絲狀菌卻能趁機(jī)大量繁殖。另外，水溫、pH值不合適也可能引發(fā)絲狀菌膨脹，比如水溫突然升高或者pH值波動(dòng)太大，都可能打破微生物之間的平衡。非絲狀菌膨脹則通常是因?yàn)槲鬯泻写罅康谋砻婊钚晕镔|(zhì)或者油脂。這些東西會(huì)在污泥顆粒表面形成一層“保護(hù)膜”，阻止污泥顆粒相互聚集沉降。想象一下，污泥顆粒就像一個(gè)個(gè)小珠子，表面活性物質(zhì)和油脂就像給珠子抹了一層油，珠子之間滑溜溜的，根本沒辦法緊緊挨在一起下沉。二、曝氣出問題，微生物“缺氧或氧中毒”曝氣環(huán)節(jié)要是出毛病，活性污泥也會(huì)“鬧情緒”。曝氣過度，也就是往污水里通入了太多的空氣，會(huì)讓活性污泥中的微生物一直處于高度活躍狀態(tài)，新陳代謝加快，產(chǎn)生大量的小氣泡附著在污泥顆粒上。這些小氣泡就像給污泥裝上了“小翅膀”，讓污泥變得輕飄飄的，難以沉降。而且，過度曝氣還可能導(dǎo)致污泥解絮，原本緊密的污泥結(jié)構(gòu)被破壞，變成零散的小顆粒，進(jìn)一步影響沉降性能。反過來，曝氣不足同樣麻煩。剛才也提到了，微生物分解污水中的污染物需要氧氣，要是氧氣供應(yīng)不夠，它們就沒辦法正常工作，處理效果變差不說，還會(huì)產(chǎn)生厭氧反應(yīng)。厭氧反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，比如硫化氫、甲烷，這些氣體會(huì)讓污泥上浮，出現(xiàn)不下沉的情況。就好比人在缺氧的環(huán)境里會(huì)呼吸困難，干不動(dòng)活，活性污泥缺氧也會(huì)“罷工”，不好好沉降。三、營(yíng)養(yǎng)失衡，微生物“營(yíng)養(yǎng)不良或營(yíng)養(yǎng)過?！被钚晕勰嘀械奈⑸锷L(zhǎng)和代謝需要合適的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，主要就是碳、氮、磷，一般認(rèn)為它們的比例在BOD5:N:P=100:5:1是比較理想的。要是這個(gè)比例失調(diào)，微生物的生長(zhǎng)就會(huì)受到影響。當(dāng)污水中氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素不足時(shí)，微生物沒辦法合成足夠的細(xì)胞物質(zhì)，生長(zhǎng)緩慢，活性降低，污泥的沉降性能也會(huì)變差。這就像農(nóng)民種地，土壤里肥料不夠，莊稼長(zhǎng)得又瘦又弱，產(chǎn)量也不高。相反，如果污水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)過多，微生物會(huì)快速繁殖，污泥量增加，但這些污泥的質(zhì)量不好，結(jié)構(gòu)松散，也不容易沉降。就好比人吃太多，體重增加了，但身體變得虛胖，行動(dòng)不便。四、有毒物質(zhì)入侵，微生物“中毒罷工”污水里要是混入了有毒有害物質(zhì)，那對(duì)活性污泥里的微生物來說就是一場(chǎng)“災(zāi)難”。重金屬離子（如鉻、鎘、汞）、化學(xué)藥劑（如酚類、醛類）、殺蟲劑等，這些物質(zhì)都可能對(duì)微生物的細(xì)胞結(jié)構(gòu)和生理功能造成破壞。微生物一旦“中毒”，就會(huì)失去活性，無(wú)法正常進(jìn)行代謝和凝聚沉降。這就好比一個(gè)好好的團(tuán)隊(duì)，突然進(jìn)來幾個(gè)“破壞分子”，把大家都弄得沒心思干活，團(tuán)隊(duì)的效率自然就直線下降。而且，這些有毒物質(zhì)還可能改變污泥的性質(zhì)，讓污泥變得黏稠或者松散，進(jìn)一步影響其沉降性能。五、污泥齡過長(zhǎng)，微生物“老齡化”污泥齡是指活性污泥在污水處理系統(tǒng)中的平均停留時(shí)間。如果污泥齡過長(zhǎng)，意味著活性污泥中的微生物“年齡”太大了，進(jìn)入了衰老期。這些老化的微生物活性降低，分解污染物的能力變差，而且它們的細(xì)胞結(jié)構(gòu)也變得松散，容易破碎。破碎后的污泥顆粒更小，更難沉降。就像一個(gè)公司里全是上了年紀(jì)、活力不足的員工，工作效率肯定高不了，還可能出現(xiàn)各種問題。而且，污泥齡過長(zhǎng)還可能導(dǎo)致污泥腐化，產(chǎn)生難聞的氣味，同時(shí)釋放出氣體，讓污泥上浮。六、進(jìn)水水質(zhì)水量突變，微生物“水土不服”污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)和水量如果突然發(fā)生變化，活性污泥中的微生物也會(huì)“水土不服”。比如，原本處理的是生活污水，突然混入了大量的工業(yè)廢水，水質(zhì)的成分、濃度都變了，微生物一時(shí)難以適應(yīng)，就會(huì)影響它們的正常代謝和凝聚沉降能力。又或者，進(jìn)水水量突然大幅增加，超過了污水處理系統(tǒng)的負(fù)荷，污水在處理池里的停留時(shí)間變短，微生物來不及充分分解污染物，污泥的質(zhì)量也會(huì)下降，導(dǎo)致沉降困難。這就像一家小飯館，平時(shí)只接待幾十個(gè)人，突然一下子涌進(jìn)來幾百人，廚師和服務(wù)員根本忙不過來，飯菜質(zhì)量和服務(wù)效率都會(huì)大打折扣。