從公眾號(hào)前面的文章里，我們逐步了解了活性污泥是由很多有生命的微生物構(gòu)成的，它們每天從入流的污水中獲得有機(jī)污染物作為自身生長的營養(yǎng)，為了更加準(zhǔn)確的判斷入流污水中有機(jī)污染物和微生物之間的關(guān)系，建立了一個(gè)參數(shù)：F/M，一般稱為食微比或有機(jī)負(fù)荷。

食微比書面定義及實(shí)踐操作的理解

F/M（食微比或有機(jī)負(fù)荷）：英文名：Food-to-Mass Ratio，其含義為單位重量的活性污泥在單位時(shí)間內(nèi)要保證一定的處理效果所能承受的有機(jī)污染物量，代表了微生物量與食物量之間的一種平衡關(guān)系，它直接影響活性污泥增長速率、有機(jī)污染物的去除率、氧的利用率以及污泥的沉降性能。

實(shí)踐運(yùn)用中要突出食微比概念中食物與微生物的關(guān)系，讓我們通過下面這個(gè)生動(dòng)的例子來了解食微比的概念。

我們假設(shè)M值是一座廟里的和尚，F(xiàn)值是和尚的口糧，那么食物對(duì)于廟里的和尚來說會(huì)有如下表所示的三種情況和結(jié)果

通過上表，我們可以清楚的理解到：活性污泥的控制不是認(rèn)為的，而是完全取決于進(jìn)水有機(jī)物的濃度。也就是我們需要了解的一個(gè)基本概念：有多少食物才可以養(yǎng)多少微生物。所以，在實(shí)際操作過程中經(jīng)常會(huì)看到不懂的為什么要對(duì)活性污泥進(jìn)行排泥，或者不知道控制多少活性污泥濃度是合適的。這就要求我們充分理解“有多少食物才可以養(yǎng)多少微生物”這句話。

食微比的計(jì)算方法

食微比（F/M）理論上是以五日生化需氧量（BOD5）的濃度來計(jì)算的，因?yàn)锽OD是微生物降解的有機(jī)物濃度（詳見公眾號(hào)BOD篇），而微生物的濃度是基于混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）的濃度來計(jì)算的，因?yàn)镸LVSS是活性污泥里面微生物的成分（詳見公眾號(hào)MLSS篇）。所以食微比（有機(jī)負(fù)荷）的計(jì)算表示為：(1)

其中：Q為每日的進(jìn)水量；V為生物反應(yīng)池的體積，特指為曝氣池的體積。在實(shí)際應(yīng)用中，由于BOD和MLSS的檢測頻次和檢測手段的限制，我們一般采用COD和MLSS來計(jì)算，因此F/M計(jì)算公式可以寫為：(2)

在公式2的F/M比的計(jì)算針對(duì)我們污水廠的實(shí)際情況進(jìn)行了一些變化。在這個(gè)方程中，兩個(gè)重要的計(jì)算變量進(jìn)行了調(diào)整。有機(jī)物負(fù)荷不采用BOD5，而是使用污水廠通常使用的化學(xué)需氧量（COD）。微生物群體采用了污水廠常用的混合液懸浮固體（MLSS），而不是混合液揮發(fā)性懸浮固體（MLVSS）。是因?yàn)樵谖鬯畯S的實(shí)際運(yùn)行中，COD、MLSS為每日檢測指標(biāo)，數(shù)據(jù)更容易得到。但是我們要明白，其實(shí)我們用公式2計(jì)算，只是為了更快捷方便的計(jì)算F/M，公式2不是F/M的最基本的意義。

對(duì)于食微比的理解

上圖表示一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定時(shí)期的污水處理廠F/M的比值，出現(xiàn)高中低的情況。其中縱坐標(biāo)為有機(jī)物底物的濃度，橫坐標(biāo)為時(shí)間；深藍(lán)色的曲線為食物（COD）的變化情況，紅色的曲線為細(xì)菌種群的變化曲線，虛線為游泳型纖毛蟲（楯纖蟲等）的變化，淺色細(xì)線為固著型纖毛蟲（鐘蟲、累枝蟲等）的變化，深色細(xì)線為輪蟲的變化。（關(guān)于活性污泥中的微生物會(huì)在以后鏡檢篇中詳細(xì)介紹，本篇不做重點(diǎn)介紹）

F/M比高的區(qū)域，意味著相對(duì)于可用于消耗該食物的微生物的量來說，存在更多的食物。也就對(duì)應(yīng)于前面例子中口糧富余情況，這時(shí)細(xì)菌是活躍和分散的，并且它們快速繁殖，但是細(xì)菌不會(huì)形成良好的絮凝物，也就是沒有良好的絮凝體沉淀效果。這個(gè)區(qū)域可以稱為活性污泥的生成區(qū)域。一般對(duì)應(yīng)于活性污泥的培養(yǎng)階段或再生階段，我們在實(shí)際操作中以高F/M值運(yùn)行活性污泥法的污水處理廠，往往會(huì)導(dǎo)致二沉池中活性污泥沉降差和上清液渾濁的現(xiàn)象。

F/M比低的區(qū)域，意味著相對(duì)于可用于消耗該食物的微生物的量來說，存在食物不足。也就對(duì)應(yīng)于前面例子中口糧不足的情況，這時(shí)活性污泥絮凝體內(nèi)的細(xì)菌開始以絮凝體內(nèi)的粘質(zhì)層為食，分解在F/M最佳階段所形成的絮凝物，由于絮凝物質(zhì)被細(xì)菌蠶食，活性污泥的絮凝體開始變得松散，在沉淀池中的沉淀性能快速下降，出水會(huì)帶泥，但上清液由于有機(jī)底物被微生物吞食干凈，在過濾掉懸浮的微生物殘?jiān)蟮纳锨逡核|(zhì)是達(dá)標(biāo)的。

通過這張圖我們分析了兩個(gè)極端的變化情況，不論是F/M值高還是F/M值低都會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)分散的絮凝物，從而造成出水水質(zhì)超標(biāo)。為此，操作人員應(yīng)高度重視F/M的運(yùn)用。特別是系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，一定要運(yùn)用此公式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的分析確認(rèn)，大多數(shù)運(yùn)行故障多與食微比的控制不合理存在關(guān)聯(lián)。

食微比參考控制值

我們了解了F/M在污水廠的運(yùn)行管理中的作用以后，我們需要有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)值作為我們的管理指標(biāo)。但是一般來說是不可能有一個(gè)理想的F/M值適用于所有活性污泥處理系統(tǒng)。每個(gè)污水處理系統(tǒng)的各個(gè)方面都是不同的，每個(gè)系統(tǒng)都有自己的理想或最優(yōu)的F/M值，這個(gè)比值的大小取決于活性污泥法的類型和進(jìn)入活性污泥系統(tǒng)的污水特性。而我們工藝運(yùn)行人員的工作，其實(shí)就是要通過一系列的基本工作，來確定適合我們系統(tǒng)的最佳F/M值。

上圖為來源于網(wǎng)絡(luò)的各種活性污泥法F/M的參考值，只供參考。

食微比和其他控制指標(biāo)的關(guān)系及聯(lián)合分析方法

（1）食微比與活性污泥濃度的關(guān)系。通過食微比的計(jì)算公式就可以知道，這兩個(gè)控制指標(biāo)的關(guān)系非常密切。作為活性污泥系統(tǒng)故障必須分析的項(xiàng)目之一， 其分析目的也就是為了能夠系統(tǒng)地了解進(jìn)水有機(jī)物濃度對(duì)應(yīng)目前的活性污泥濃度是否合適，由此可以指導(dǎo)調(diào)整活性污泥的濃度值，并最終能夠達(dá)到活性污泥濃度與進(jìn)水有機(jī)物濃度間的恰當(dāng)比例。

正如食微比實(shí)踐操作理解中涉及到的那樣，活性污泥濃度控制值必須和進(jìn)水濃度相適應(yīng)，在實(shí)踐操作中更重要的加大排泥控制方面的經(jīng)驗(yàn)積累。過大的排泥速率會(huì)使活性污泥濃度過快下降，等到活性污泥濃度分析結(jié)果出來的時(shí)候，再去改變操作，恐難以迅速恢復(fù)了。同樣過小的排泥速率，會(huì)導(dǎo)致排泥效果不明顯，如果排泥量低于活性污泥的增長量，我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)污泥濃度隨排泥的進(jìn)行反而還會(huì)上升。如何控制合理的排泥，將食微比控制在合理范圍，這就需要我們積累排泥的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，特別是不同活性污泥濃度情況下，對(duì)應(yīng)排泥量的曲線還是有必要制作的。

( 2 ) 食微比與溶解氧的關(guān)系。就食微比與溶解氧的關(guān)系，其與食微比與活性污泥濃度的關(guān)系相類似。即在較低食微比情況下，同樣降解一定量的有機(jī)物，所消耗的溶解氧反而更高。這為我們在實(shí)踐操作中的節(jié)能工作提供了基礎(chǔ)性的指導(dǎo)。

上表中，我們確實(shí)可以清楚的發(fā)現(xiàn)，隨著食微比的增加，需氧量反而是減少的，其原因在于一定量的有機(jī)物被微生物所降解，消耗的溶解氧是一定的。當(dāng)食微比過低時(shí)，相應(yīng)的活性污泥濃度處在一個(gè)過剩的范圍內(nèi)，這部分過剩的活性污泥越多，消耗額外的溶解氧就越多了，所以 ，食微比越低 ，需氧量相對(duì)就越高了。這就可以指導(dǎo)我們在水處理過程中通過控制食微比值來達(dá)到節(jié)能的目的，即在保證處理效果的前提下，盡量提高食微比，以避免不必要的曝氣消耗。

( 3 ) 食微比與活性污泥沉降比的關(guān)系?；钚晕勰嗫刂圃诓煌氖澄⒈入A段，其表現(xiàn)的沉降比特征是不一樣的，這樣通過沉降比表現(xiàn)也可側(cè)面了解活性污泥的食微比概況，避免出現(xiàn)單靠計(jì)算數(shù)據(jù)帶來的誤判。因?yàn)橛?jì)算數(shù)據(jù)往往受到活性污泥有效成分含量不明、采樣誤差大等現(xiàn)象的困擾，最終數(shù)據(jù)有時(shí)失真較大。而沉降比的觀察則相對(duì)客觀和有效。