污水处理过程中指标的影响和控制--营养成分（1）

一、关于污水处理中的养分的概念

   污水处理中的养分是指为微生物生长代谢提供必要营养元素的物质。微生物在污水处理过程中起着关键作用，它们通过分解污水中的有机物等污染物来净化水质。

   我们在理解的时候主要是要知道投加营养剂是为了向活性污泥提供营养支持，保证其正常的生长繁殖。营养剂能够保证微生物的正常生长繁殖和代谢活动，就像人类需要食物来维持生命一样，微生物也需要营养物质来发挥作用。
   实践中，养分不足会导致活性污泥诸多方面的问题，特别是活性污泥沉降比和生物相显微镜方面能够发现诸多异常；而某一养分过量可导致系统出水的指标超标。

二、污水处理中养分主要构成单元

1碳源：碳是微生物细胞的基本构成元素，也是微生物获取能量的重要来源。常见的碳源有糖类（如葡萄糖、蔗糖等）、有机酸（如乙酸、丙酸等）和醇类（如甲醇、乙醇等）。例如，在活性污泥法处理污水时，葡萄糖作为碳源可以被微生物迅速利用。当污水中的有机物含量不足时，就需要额外添加碳源来维持微生物的活性。

2.氮源：氮是构成微生物细胞蛋白质和核酸的重要元素。它主要用于微生物细胞的合成和生长。常见的氮源有铵盐（如氯化铵、硫酸铵等）、硝酸盐（如硝酸钾、硝酸钠等）和尿素。例如，在生物脱氮工艺中，污水中的含氮化合物先被微生物转化为氨氮，然后在好氧条件下，通过硝化细菌将氨氮转化为硝酸盐，这个过程需要足够的碳源供应。如果碳源不足，微生物的生长和脱氮功能就会受到影响。

（3）磷源：磷是微生物细胞中核酸、磷脂等物质的组成成分，对微生物的能量传递、代谢调节等过程起着关键作用。常用的磷源是磷酸盐，如磷酸二氢钾、磷酸氢二钠等。在微生物生长繁殖过程中，合适的碳氮磷比例（一般用C:N:P表示）是很重要的。例如，对于大多数好氧微生物，合适的C:N:P比例约为100:5:1。如果磷源缺乏，会导致微生物的代谢紊乱，影响污水处理效果。

三、营养成分对微生物的作用原理

   微生物利用营养剂中的碳源作为能量来源进行呼吸作用（有氧呼吸或无氧呼吸），产生能量用于自身的生长、繁殖和维持生命活动。同时，氮源和磷源等营养元素参与微生物细胞物质的合成，如蛋白质、核酸等的合成。在污水中，微生物通过自身的代谢活动将污水中的有机污染物分解为二氧化碳、水和无机盐等简单物质，从而达到净化污水的目的。

   生活污水中的有机物和其他无机物之间的比例还是比较协调的，一般各种营养成分不存在短缺问题；但是一般工业废水中经常会出现营养元素和微量元素的短缺或过量。

   活性污泥的微生物主体是细菌，细菌是由碳、氢、氮、磷、氧五种主要元素组成的，碳氢是有机物，就是碳氢化合物，所以活性污泥生长的主体食物源就是污水、废水中的有机物是供给活性污泥中细菌对碳氢的需求源。但是，微生物的正常生长繁殖仅有碳氢是远远不能保证细菌合成正常的细胞体的，其他氮磷元素同样需要补充。这也是营养剂在活性污泥正常繁殖中的重要意义。

   当污水的水质成分比较特殊，如工业废水成分单一，可能缺少微生物生长所需的某些营养元素。例如，一些化工废水可能含有大量的有机物，但氮、磷等营养元素含量极低。在这种情况下，就需要添加营养剂来调整污水中的营养成分，使其适合微生物的生长和污水处理过程的正常进行。另外，在污水的深度处理阶段，为了进一步提高微生物对难降解有机物的分解能力，也可能需要添加特定的营养剂来优化微生物的生存环境。

四、营养成分不足或投加不当可能产生的结果和原因

1、微生物生长受抑制（污泥性状变差）

   在营养剂投加不足的情况下，容易产生活性污泥絮凝性差，沉降性差，二沉池出水呈棕黄色等现象。

活性污泥在分解有机物时需要配合比例的营养剂投加，当出现不足的时候就不能分解适合分解足量有机物的微生物了。在缺乏营养剂的状态下，活性污泥合成过程得不到氮磷的足量配合，絮凝性就会变差。

由于活性污泥絮凝性较差。过量细小的活性污泥絮团就更不能发挥较好的沉降性能了。同样，由于没能合成足够的微生物来应对原水中相对高浓度的有机物，活性污泥处于高负荷状态，自然就出现了沉降性变差。

营养物质的缺失导致污泥解体，絮凝性差，沉降性能变差，自然二沉池出水就会呈现棕黄色。长期营养缺乏可能使污泥的沉降性能变差，出现污泥膨胀现象。例如，丝状菌在营养竞争中如果因为营养成分的改变而占据优势，就会大量繁殖，导致污泥结构松散，不易沉降。这不仅会影响二沉池的分离效果，还可能使污泥随出水流失，进一步降低污水处理效果。

2、处理效率降低

    营养成分投加不当会扰乱微生物的代谢过程。比如，碳源投加过量而氮源、磷源不足，微生物无法有效地利用碳源进行代谢活动。在生物脱氮除磷工艺中，如果营养比例失衡，会影响硝化细菌和反硝化细菌以及聚磷菌的正常工作。硝化反应无法顺利进行，氨氮不能有效转化为硝酸盐，而除磷过程也会受到干扰，导致污水中的氮、磷等污染物不能被有效去除，处理后的污水无法达到排放标准。

3、产生异味和有害气体

   当营养成分不足或投加不当时，微生物的代谢途径可能发生改变。在厌氧或缺氧条件下，微生物可能会产生一些有异味的代谢产物，如硫化氢、甲硫醇等。这些气体不仅会产生难闻的气味，还可能对周围环境和人体健康造成危害。例如，在污水泵站或污水处理设施的厌氧区域，如果营养失衡导致微生物产生大量硫化氢，工作人员在巡检时可能会受到硫化氢中毒的威胁。