废旧市场  废旧物资  二手设备  回收废料  危废处置  固体废物处理

在污水处理的活性污泥系统中，微生物是净化污染物的核心“执行者”。根据能量获取方式与碳源利用形式的不同，这些微生物可分为自养型与异养型两大类。二者在代谢机制、功能定位及环境适应性上存在本质区别，共同构成了活性污泥的生态结构，但其作用路径与核心价值截然不同，深入理解二者差异是优化污水处理工艺、提升净化效率的关键。

一、核心差异：能量来源与碳源利用的本质区别

能量来源与碳源是区分自养型与异养型微生物的根本标志，这两大要素直接决定了它们的代谢方向与生存依赖，也是二者在活性污泥系统中承担不同角色的底层逻辑。

(一)自养型微生物：“自给自足”的无机物转化者

自养型微生物的核心特征是不依赖外界有机物质，能以无机物为“能量燃料”，并以无机碳为“原料”合成自身所需的有机物，相当于生态系统中的“生产者”。

在能量获取上，这类微生物通过氧化无机物释放能量，例如硝化细菌可通过氧化氨氮(NH₄⁺→NO₂⁻→NO₃⁻)、亚硝化细菌氧化亚硝酸盐(NO₂⁻→NO₃⁻)获取能量，硫化细菌则通过氧化硫化物(如H₂S→S→SO₄²⁻)供能；在碳源利用上，它们仅需以二氧化碳(CO₂)或碳酸盐(如HCO₃⁻) 作为唯一碳源，通过光合作用或化能合成作用将无机碳转化为有机碳，完成自身细胞的构建与代谢活动。这种“自给自足”的特性，使它们无需依赖污水中的有机污染物即可生存。

(二)异养型微生物：“依赖外源”的有机物降解者

异养型微生物与自养型恰好相反，它们无法利用无机物供能，也不能自主合成有机碳，必须依赖外界现成的有机物作为“能量来源”与“碳源”，相当于生态系统中的“消费者”与“分解者”。

在能量获取上，这类微生物通过分解污水中的有机污染物(如碳水化合物、蛋白质、脂肪等，以COD即化学需氧量为量化指标)释放能量，例如好氧异养菌会将葡萄糖分解为CO₂和H₂O，同时释放能量供自身代谢；在碳源利用上，它们直接摄取污水中的有机碳(如污水中的COD组分、有机小分子)，无需自主合成，其代谢活动完全依赖于污水中有机污染物的浓度与种类。

二、功能定位：活性污泥净化系统中的不同角色

基于能量与碳源利用的差异，自养型与异养型微生物在活性污泥系统中承担着截然不同的净化功能，前者聚焦无机物转化，后者聚焦有机物降解，二者协同保障污水净化效果。

(一)自养型微生物：聚焦“脱氮脱硫”，处理无机污染物

自养型微生物在活性污泥中的核心作用是完成无机物的转化与去除，其中最具代表性的是硝化细菌(包括亚硝化单胞菌、硝化杆菌)，它们是污水脱氮工艺的关键执行者。在好氧条件下，亚硝化单胞菌先将污水中的氨氮(NH₄⁺)氧化为亚硝酸盐(NO₂⁻)，随后硝化杆菌再将亚硝酸盐氧化为硝酸盐(NO₃⁻)，这一过程被称为“硝化反应”，是生物脱氮的核心步骤——若缺少自养型硝化菌，污水中的氨氮无法转化为可后续通过反硝化去除的硝酸盐，最终导致出水氨氮超标。

此外，少数自养型硫化细菌可氧化污水中的硫化物，将其转化为无害的硫酸盐，避免硫化物对微生物的毒性抑制，保障活性污泥系统的稳定运行。但需注意的是，自养型微生物的代谢速度极慢(世代周期通常为10-30小时)，对环境条件(如温度、溶解氧、pH)敏感，因此在活性污泥中的数量占比通常较低(约5%-10%)。

(二)异养型微生物：核心“降解COD”，构建污泥絮体

异养型微生物是活性污泥的“主力军”，数量占比可达90%以上，其功能主要集中在有机物降解与污泥絮体形成两大方面，直接决定了污水中COD的去除效率与活性污泥的沉降性能。

在有机物降解上，好氧异养菌通过有氧呼吸将污水中的大分子有机物(如淀粉、油脂、蛋白质)分解为小分子有机物，再进一步分解为CO₂、H₂O等无机产物，从而降低污水的COD值——这是生活污水、工业有机废水处理的核心目标，例如城市污水处理厂中，异养菌可将进水COD从300-500mg/L降至50mg/L以下，满足排放标准。

在污泥絮体形成上，部分异养型微生物(如放线菌、真菌)会分泌多糖、蛋白质等黏性物质，将分散的微生物细胞凝聚成结构稳定的絮体(即活性污泥絮体)。这些絮体不仅能包裹污染物，提升降解效率，还能在沉淀池快速沉降，实现泥水分离，避免微生物随出水流失——若异养菌活性不足或絮体形成能力差，会导致出水悬浮物(SS)超标，严重时引发“污泥膨胀”，破坏系统稳定。

三、环境适应性：对工艺条件的不同需求

自养型与异养型微生物的代谢特性差异，使其对活性污泥系统的环境条件(如溶解氧、温度、营养比例)有着不同的需求，优化这些条件是保障两类微生物协同工作的关键。

(一)自养型微生物：对环境条件“高敏感”

自养型微生物(尤其是硝化菌)的代谢活动对环境条件要求严苛，微小的参数波动即可影响其活性：

- 溶解氧(DO)：硝化反应需充足的溶解氧，DO需维持在2mg/L以上，若DO低于1mg/L，硝化菌活性会显著抑制，氨氮氧化效率骤降；

- 温度：最适温度为20-30℃，当温度低于10℃时，硝化菌代谢速度会下降50%以上，冬季污水处理厂常出现氨氮去除率不足的问题；

- pH值：适宜范围为7.5-8.5，若pH低于6.5或高于9.0，硝化菌会因酶活性受抑而停止代谢；

- 营养比例：无需大量有机碳，反而对有机碳敏感——若污水中COD过高，异养菌会与自养菌竞争溶解氧和空间，抑制硝化菌生长。

(二)异养型微生物：对环境条件“高耐受”

相比自养型微生物，异养型微生物的环境适应性更强，对工艺参数的耐受范围更广：

- 溶解氧(DO)：好氧异养菌需DO维持在1-2mg/L即可满足代谢需求，部分兼性异养菌(如反硝化菌)在缺氧条件下仍可通过无氧呼吸降解有机物；

- 温度：最适温度为15-35℃，但在5-40℃范围内仍能保持一定活性，对低温的耐受性远优于自养菌；

- pH值：适宜范围为6.0-9.0，部分异养菌(如真菌)在pH=5.0的酸性条件下或pH=10.0的碱性条件下仍可存活；

- 营养比例：需充足的有机碳，且对碳氮比(C/N)敏感——通常要求C/N在5-10:1，若碳源不足，异养菌会因“饥饿”导致活性下降，COD去除率降低。

四、协同与竞争：活性污泥系统中的微生物关系

在活性污泥系统中，自养型与异养型微生物并非独立存在，而是存在“协同”与“竞争”的双重关系，二者的平衡直接影响污水处理效果。

(一)协同关系：功能互补，共同完成净化

二者的协同主要体现在“脱氮工艺”中：自养型硝化菌将氨氮转化为硝酸盐(硝化过程)，而异养型反硝化菌则在缺氧条件下，以污水中的有机碳为电子供体，将硝酸盐还原为氮气(N₂)释放到空气中(反硝化过程)——若缺少自养菌，反硝化菌无“底物”可利用；若缺少异养菌，硝化菌产生的硝酸盐无法去除，最终无法实现总氮达标。此外，异养菌降解COD后，可降低污水中的有机负荷，为对有机碳敏感的自养菌创造适宜的生存环境，间接促进自养菌活性。

(二)竞争关系：资源争夺，影响系统平衡

二者的竞争主要集中在“溶解氧”与“生存空间”上：当污水中COD浓度过高时，异养菌会因“食物充足”快速繁殖，大量消耗溶解氧，导致自养菌因“缺氧”而活性受抑，出现“COD去除效果好，但氨氮去除效果差”的现象；反之，若污水中COD浓度过低(如工业废水)，异养菌活性不足，无法形成稳定的污泥絮体，自养菌也会因“载体缺失”而流失，影响硝化效率。因此，在实际工艺中，需通过调控进水负荷、回流比等参数，平衡二者的竞争关系，例如处理高COD污水时，可通过“分段进水”降低局部有机负荷，保障硝化菌的溶解氧需求。

五、总结：两类微生物的差异核心与工艺意义

活性污泥中自养型与异养型微生物的差异，本质是“能量来源与碳源利用方式”的不同，这一核心差异延伸出二者在功能定位、环境适应性、微生物关系上的一系列区别。

理解这些差异对污水处理工艺优化具有重要指导意义：例如处理高氨氮低COD污水(如养殖废水)时，需重点保障自养菌的生存条件(提升DO、控制温度)，并适当投加碳源满足异养菌反硝化需求；处理高COD低氨氮污水(如食品废水)时，需控制有机负荷，避免异养菌过度繁殖抑制自养菌，确保COD与氨氮同步达标。简言之，活性污泥系统的稳定运行，本质是自养型与异养型微生物的“动态平衡”，只有精准匹配二者的需求，才能实现污水处理效率的最大化。

特别申明:“废旧市场”所推送资讯均来源于环保行业各新闻平台，由[废旧市场]整理编辑，非商业用途，目的在于传递行业信息，内容仅供参考。内容版权归原作者所有,若涉及版权问题,请联系【废旧市场】做删除处理。