淺析活性污泥系統中生物相的指示作用

摘 要：在城市污水處理廠活性污泥系統的運行過程中，會由于水量、氣溫、進水有機物濃度、pH值、毒物及污泥性能等的突然變化而影響到活性污泥系統的處理效果。一般情況下，可以通過水質測定結果來預判水質趨勢，但水質測定在實際執行過程中有一定的滯后性，而利用生物相的指示作用可以進行有效的預警。

關鍵詞：活性污泥；生物相；微生物

1 活性污泥的生物相觀察方法

1.1 低倍鏡觀察

先用低倍數光學顯微鏡觀察生物相的全貌。首先注意觀察污泥絮粒的大小，污泥結構的松緊程度，菌膠團和絲狀菌的比例及其生長狀況，并加以記錄和做出必要的描述，觀察微型動物的種類、活動狀況，對主要種類進行計數。

1.2 高倍鏡觀察

用高倍鏡觀察，可進一步看清微型動物的形態和生理特征。觀察時注意微型動物的外形和內部結構，污泥絮粒中的菌膠團細菌與絲狀細菌的比例、絮粒游離細菌的多寡以及微型動物的狀態。例如鐘蟲體內是否存在食物胞，纖毛的擺動情況等。

2 活性污泥中不同微生物的指示意義

2.1 活性污泥中的微生物

活性污泥是微生物群體及它們所吸附的有機物質和無機物質的總稱。微生物群體主要包括細菌、原生動物和藻類等。其中，菌膠團細菌和絲狀細菌構成了活性污泥的骨架，微型動物（原生動物和后生動物）附著其上或漫游期間，是活性污泥形成結構良好的具有吸附和生物降解功能的生物絮體。

2.1.1 菌膠團細菌

菌膠團細菌及其分泌的膠質組成的肉眼可見的細小顆粒，而活性污泥中的細菌大多盆包裹在膠質中，形成菌膠團，也稱為絮狀體或絨粒；有很強的生物吸附和氧化分解有機物的能力，可以為微型動物和細菌等提供附著場所和較為穩定的生境，有利于細菌進行正常生理活動和生化反應。菌膠團有球形、分枝狀、蘑菇形、垂絲形等各種形狀。

通過對菌膠團的顏色、透明度、數量、顆粒大小及結構的松緊程度的觀察，可以衡量好氧活性污泥的性能。性能較好的菌膠團顏色較淺、透明、結構緊密，生命力旺盛、吸附和氧化能力強，再生能力強；老化或性能變差的菌膠團顏色深、結構松散、活性不強、吸附和氧化能力差。

2.1.2 絲狀細菌

絲狀細菌是具有衣殼或不具衣殼的菌體細胞相連而形成絲狀的一類細菌。活性污泥中的絲狀細菌主要為球衣菌、發硫細菌和貝氏硫細菌等。其往往附著或交織于菌膠團，構成活性污泥的骨架。

2.1.3 原生動物

原生動物為體積微小、結構簡單的低等的單細胞動物。由于原生動物對環境條件比較敏感，其種群組成和數量會隨環境變化而變化，也常被用作指示生物。活性污泥中常見的原生動物有鐘蟲類、變形蟲類、鞭毛蟲類、游泳型纖毛蟲類等所示。它們通過將有機物顆粒（包括游離細菌和已經老化菌膠團）攝入體內參與廢水的凈化。

2.1.4 后生動物

活性污泥中除了僅由一個細胞構成蟲體的原生動物外，還存在著由多個細胞構成蟲體的后生動物，其中以輪蟲類和線蟲類為主，但個體數目不多；偶爾也會出現腹毛類、寡毛類和甲殼類等。

2.2 活性污泥系統狀態與生物相的相關性

2.2.1 污泥惡化

活性污泥惡化時絮凝體較小，往往在100μm以下。此時系統中出現的原生動物主要有鞭毛蟲類，而非活性污泥型生物一般會出現腎形蟲屬、豆星蟲、波豆蟲屬、草履蟲屬、屋滴蟲屬等較多的快速游動型的原生動物。當系統狀態嚴重惡化時，波豆蟲屬、屋滴蟲屬出現，直至系統徹底癱瘓，將不再出現任何微生物。

2.2.2 污泥膨脹

球衣菌屬、發硫細菌、諾卡氏細菌、各種霉菌等絲狀微生物是造成污泥膨脹的誘因生物。SVI值在200以上時，可以看到絲狀微生物呈棉線狀存在。由于絲狀菌的大量生長，出現能攝食絲狀菌的裸口目旋毛科和全毛類原生動物擬輪毛蟲。

2.2.3 污泥分散

絮凝體細小似針狀分散。這時候出現的生物有蛞蝓簡便蟲屬、變形蟲屬等肉足類生物。如果有數萬個以上這類生物出現時，絮凝體會變小、出水渾濁，此時說明系統趨于崩潰，恢復難度劇增；所以，一旦發現此類生物并數量急劇增加時，立即采取減少回流污泥量和曝氣量等應急措施。

2.2.4 污泥從惡化恢復正常

通過反應參數和生存環境的改變，活性污泥從惡化狀態恢復到正常的過渡期，常常有漫游蟲屬、斜葉蟲屬、管葉蟲屬等緩慢游動或匍匐前進的原生動物出現。

2.2.5 污泥良好

此時活性污泥易于形成絮凝體，活性較高，沉降性能良好。系統中出現的微生物有鐘蟲屬、累枝蟲屬、 纖蟲屬、蓋蟲屬、有肋 蟲屬、聚縮蟲屬、獨縮蟲屬、內管蟲屬、各種吸管蟲屬以及各種輪蟲類固著性生物或匍匐型生物。一般來說，如果在1mL曝氣池混合液中，這類生物有1000個以上，而且占全部全部生物的80%以上時，就可以判定為活性污泥凈化效率很高。這種情況下，絮凝體大小多為500～1000μm左右。

2.3 曝氣池內生化反應環境情況與生物相的相關性

2.3.1 溶解氧不足

在DO不足時，就會出現白色貝日阿托氏細菌、扭頭蟲屬、新態蟲屬等適應在低溶解氧條件下生活的生物。當這種生物出現時，活性污泥有時呈黑色并有腐臭味。

2.3.2 曝氣過量

如果長時間的連續過量曝氣使溶解氧超過5mg/L時，各種變形蟲和輪蟲就會成為占優勢的種屬。

2.3.4 廢水濃度和有機負荷較低

此時會出現大量的游仆蟲屬、旋口蟲屬、輪蟲屬、表殼蟲屬、鱗殼蟲屬等生物。在脫氮硝化反應器中，低負荷、長水力停留時間及高溶解氧的場合，有殼變形蟲是最好的指示生物。

2.3.5 沖擊負荷和毒物影響。原生動物及輪蟲等微型動物對外界環境變化影響的敏感性高于細菌，所以根據對微型動物的觀察就可以判斷活性污泥所受到的影響。 纖蟲屬是活性污泥型生物種敏感性最高的生物，所以 纖蟲的急劇減少可作為出現愛你沖擊負荷或少量的毒物進入系統的征兆。當很多生物都瀕臨死亡的時候，就可以認為活性污泥已經被破壞，必須進行系統的恢復。

2.4 預測出水水質

經過對哈爾濱市某30萬噸/日污水處理廠連續5年觀察，得出：曝氣池優勢微型動物依次為鐘蟲、 纖蟲、漫游蟲、吸管蟲、輪蟲。曝氣池纖毛蟲總數與處理出水BOD5的關系如下：當纖毛蟲總數小于200個/ml時，隨著纖毛蟲總數增加，出水BOD5數值下降；但當纖毛蟲總數在200～400個/ml范圍內時，出水BOD5反而上升；纖毛蟲總數大于400個/ml時出水水質好轉，纖毛蟲總數大于460個/ml時出水BOD5穩定小于20mg/L。實際證明，纖毛蟲的數量對預測出水水質有重要作用。

3 結束語

污水處理系統的運行管理主要是為污泥中的微生物提供一個較好的生存環境條件，以發揮活性污泥中的微生物最大的代謝活力，達到良好的污水處理效果。在污水處理廠的運營過程當中，掌握并觀察活性污泥系統的生物相是十分必要的，進而對某些異常情況做到提前預判，有助于管理者更好的掌控污水處理廠的運行。

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