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2022-09-29
普羅生物
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2022年尤為炎熱及漫長的夏季已漸漸遠(yuǎn)去，短暫秋季帶來的絲絲涼意，已讓我們感受到了冬天的腳步。時下北方部分區(qū)域氣溫已降至10℃以下，不久之后，污水處理生化系統(tǒng)一年一度的低溫運行考驗也將隨之而來，如何在氣溫降低的環(huán)境下，保障污水系統(tǒng)的平穩(wěn)運行？
從本期起，普羅生物將聚焦低溫環(huán)境下污水處理生化系統(tǒng)的運行，陸續(xù)為您介紹：低溫對微生物的影響，低溫情況下污水處理生化系統(tǒng)運行注意事項，普羅生物產(chǎn)品在污水處理生化系統(tǒng)低溫運行環(huán)境中的應(yīng)用案例等。希望能幫助大家在冬季運行污水處理生化系統(tǒng)時，實現(xiàn)“低溫不低效”。
污水處理生化系統(tǒng)冬季低溫運行之低溫微生物篇
低溫對微生物影響的機理
低溫（這里指非極端低溫，即0℃以上低溫條件，以下同）對污水處理系統(tǒng)的影響，主要是對微生物酶的影響。
雖然相對于高溫對微生物體內(nèi)酶基本結(jié)構(gòu)的不可逆損傷來說，低溫狀態(tài)下酶結(jié)構(gòu)沒有受到根本性的破壞，但隨著溫度的降低，酶的活性逐漸減弱，微生物生長繁殖逐漸受到影響，最終也會導(dǎo)致微生物的活性過低甚至停止活動。
另外，大部分微生物細(xì)胞質(zhì)膜含有脂肪酸，脂肪酸分為飽和與不飽和兩種，飽和脂肪酸碳鏈化學(xué)鍵飽和，沒有雙鍵，熱穩(wěn)定性高，而低溫流動性差，易凝結(jié)，主要為嗜熱菌的質(zhì)膜構(gòu)成；不飽和脂肪酸碳鏈化學(xué)鍵含有雙鍵，熱穩(wěn)定性差，受熱易反應(yīng)加成其他基團，反之低溫狀態(tài)下不容易凝結(jié)，流動性好，主要為嗜冷微生物的質(zhì)膜構(gòu)成。在低溫環(huán)境下，飽和脂肪酸流動性差會使得物質(zhì)運輸過程太慢以致生長難以進行。投加促生類營養(yǎng)物質(zhì)也可以在一定程度上改變微生物的耐寒性。
低溫對微生物影響的主要表現(xiàn)
（1）影響酶的活性：微生物生長過程中所發(fā)生的一系列化學(xué)反應(yīng)絕大多數(shù)是在特定酶催化下完成的，低溫會嚴(yán)重降低酶的活性，影響細(xì)胞物質(zhì)的合成，進而影響微生物對污染物的降解速度和降解能力；
（2）影響細(xì)胞質(zhì)膜的流動性：低溫會導(dǎo)致細(xì)胞質(zhì)膜流動性降低，不利于物質(zhì)運輸，影響營養(yǎng)物質(zhì)的吸收與代謝產(chǎn)物的分泌；
（3）溫度持續(xù)下降的過程中，微生物細(xì)胞內(nèi)原生質(zhì)濃度增加、黏度增加、膠體吸水性下降，嚴(yán)重影響細(xì)胞活性。
有資料表明：
當(dāng)外界溫度低于10℃的情況，微生物的生長速度將明顯降低，基本處于休眠的狀態(tài)，污泥的活性也將大幅下降；當(dāng)外界溫度低于 4℃時，部分微生物將開始出現(xiàn)死亡的問題。（注：硝化菌等自養(yǎng)菌的耐受程度更低）。
低溫環(huán)境污水處理微生物性能提升技術(shù)
低溫下污水的生物處理一直是水處理領(lǐng)域的難點和熱點，尤其對于很多北方污水廠來說，在冬季運行過程中不得不面臨出水水質(zhì)下降甚至超標(biāo)的問題。
耐冷菌是目前針對低溫下生物處理的研究熱點之一，由于耐冷菌對溫度的適應(yīng)范圍較寬，且在低溫下仍然保持較高的代謝活性，在污水處理和污染環(huán)境生物修復(fù)領(lǐng)域中的應(yīng)用逐漸受到重視。
此外，通過微生物營養(yǎng)改變來提升微生物在非極端低溫條件下的耐受能力也是備受關(guān)注的研究方向。
在微生物領(lǐng)域范圍內(nèi)，從以上兩個研究方向來解決冬季低溫污水處理生化系統(tǒng)的運行問題可謂是對癥下藥。目前在這兩個方向常用的成熟技術(shù)手段主要包括以下三類：
（1）促生技術(shù)。類近似一種“廣譜培養(yǎng)基”，其核心作用是增強、發(fā)展、支持生物系統(tǒng)，其中含有細(xì)胞分裂素、藻類代謝產(chǎn)物、多種生物酶、微量元素、維生素、天然荷爾蒙以及各種主要營養(yǎng)物質(zhì)等，可以改善微生物的新陳代謝，提高活性，同時能縮短細(xì)胞的世代周期，促進微生物的生長繁殖，增加微生物數(shù)量。促生技術(shù)可以通過改變營養(yǎng)條件，補充特種生長因子等營養(yǎng)物質(zhì)，來提高微生物對非極端低溫環(huán)境的耐受能力。
（2）微碳技術(shù)。其核心是小分子有機酸載體，它有更多的機會接觸微生物，一方面能螯合金屬離子，屏蔽其毒性：另一方面能絡(luò)合營養(yǎng)物質(zhì)，使其更有效地為微生物所利用。其本質(zhì)是在保證空間鍵位結(jié)構(gòu)和功能的前提下相對較小的具備碳環(huán)結(jié)構(gòu)的有機酸片段。其作用是強化微生物營養(yǎng)輸送，提高微生物活性。微碳技術(shù)是通過強化營養(yǎng)物質(zhì)的運輸效率，來提高微生物對低溫環(huán)境的耐受能力。
（3）生物增效技術(shù)。是通過添加具有某種特定性能的菌株，來增強原有微生物菌群處理效果的方法。它能夠提高活性污泥對處理過程波動的應(yīng)變能力，增強生物降解難降解有機物的能力，獲得更好的污水處理效果和保證裝置的平穩(wěn)運行。其中低溫特性菌種是通過篩選、培養(yǎng)的對低溫環(huán)境有較高耐受能力的菌株，在低溫環(huán)境下仍然有較高的生物活性，通過投加低溫菌種能夠有效提高污水處理生化系統(tǒng)對低溫環(huán)境的抵抗能力。除此之外，芽孢類菌種對各種惡劣環(huán)境也有較高的適應(yīng)能力，雖然不能像低溫特性菌那樣在低溫環(huán)境維持較高的活性，但是經(jīng)過極低溫度環(huán)境沖擊后仍能夠保障足夠的菌種數(shù)量并快速恢復(fù)活性，因此通過投加芽孢類菌種也是保障低溫環(huán)境下污水處理系統(tǒng)效果的方法之一。結(jié)合以上兩種方法，生物增效技術(shù)能夠靈活高效地抵抗低溫對污水處理生化系統(tǒng)帶來的影響。
微生物低溫環(huán)境下性能提升的技術(shù)應(yīng)用，為低溫污水處理生化系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供了保障。冬季低溫環(huán)境下，污水處理生化系統(tǒng)運行管理還需
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