污水處理活性污泥運轉效能的生物監測

張林(云南省保山市環境監測站,云南 隆陽 678000)

污水處理活性污泥運轉效能的生物監測

張林(云南省保山市環境監測站,云南 隆陽 678000)

污水工廠處理污水時主要應用具有活性污泥的生物進行處理。具有活性污泥的生物凈化污水的原理是氧化、分解污水中的有機物，污水中的有機物在該生物的作用下會失去原有的化學性質，達到凈水的目的。我們對該具有微生物活性污泥進行了深入細致的研究，采用了先進的生物技術進行檢驗探索，找到了能夠發揮作用的具體生物，進一步研究了該生物和環境之間的關系。本文對活性污泥的生物監測進行了進一步的研究，在保山市隆陽區的污水處理廠實施了模擬。

活性污泥；運轉效能；生物監測

1 某些理化因素可能會影響活性污泥

1.1 溫度和pH

溫度和pH都會影響污水中能夠處理活性污泥微生物的活性。溫度過低，活性污泥微生物體內酶的活性也很低，去污能力不強。一般來說，活性污泥微生物體內酶的活性會隨著溫度的升高而升高。但是當溫度過高時，溫度會破壞酶的結構，使之失活，降低去污的能力。當溫度為35℃時，酶的活性最高，去污能力最強，溫度高于此去污能力不升反降。夏天溫度高,適宜微生物生長繁殖,生長繁殖速度較冬天快。但是夏季細胞的絮凝性能力不如以往，很容易使水變得渾濁。因此必須降低污泥的沉積年數或者使用高濃度的MLSS。pH影響污水中能夠處理活性污泥微生物，也是通過活性污泥生物的酶的活性。研究發現微生物酶的最適pH值在7.5左右。無論pH過高或者過低酶的活性都會受影響，因此須得時時測量調節工業廢水的pH值。

1.2 營養物質

活性污泥微生物想要生長繁衍除了適宜的理化環境外還需要豐富的營養物質來維持其生命系統的正常代謝。研究發現消耗5kg的N和1kg的P可以降解100 kg的BOD5。污水本身含有的有機物質等就很豐富,城市生活產生的污水氮和磷含量過高需要想辦法降低氮和磷含量,而工業產生的廢水氮和磷可以限制微生物的生長繁殖。氮如果不足就不能限制某些細菌的生長繁殖，如絲狀細菌等。普通細菌以絮狀方式生長，而絲狀細菌和游離細菌不一樣，它們接觸污水的表面積更大,更能適應營養物質不足的惡劣環境。Richard以021N型絲狀菌為代表研究,發現絲狀菌更能吸收低濃度的營養物質，積累能力也更強。絲狀細菌和游離細菌如果繁殖數量過大，會直接改變污水的質量，使其他微生物的生存受影響。除了要檢測污水的pH，還要檢測污水中氮和磷等化學元素的含量。

1.3 毒物

污水中不僅含有營養物質可以促進微生物的生長繁殖，也含有毒性物質會抑制多數生物的生長繁殖。生物有一定的耐受能力，即使金屬污染物含量較高,也能正常的生長繁殖。但是高濃度的重金屬污染物，氰化物等毒物會影響生物體內酶的活性,不僅會抑制生物的生長繁殖，還會使處理后的出水具有生物毒性。研究發現不同的金屬對活性污泥中的微生物影響不同，Cd毒性最大， Cu、Pb、 Zn次之， Cr毒性最小；研究了Pseudomonas putida 5-x對Cu2+的吸附容量,發現高濃度的Cu2+對處在生長旺盛期的細胞具有吸附和抑制的作用,而處在衰亡期的細胞對Cu2+的吸附力強，影響也較小。菌膠團能夠凝聚廢水中的重金屬。細菌向細胞外分泌的多糖等多聚產物帶負電荷,也可以吸附處于游離狀態的重金屬離子。

2 監測活性污泥生物的指標

2.1 生理指標

OUR是氧吸收速率的一個生化指標，通過氧吸收速率反映污水中活性污泥微生物的活性。Orupold等設計了對照實驗——對照組和實驗組，實驗組和對照組選取等量的能夠內源呼吸的活性污泥，其中實驗組加入適量的污水。活性污泥中的微生物內源呼吸時,測量前后氧氣含量的變化,兩者相減記為ΔC,ΔC為短期耗氧量與ρ(BOD7)呈正性線性相關。利用了OUR法測定了活性污泥的硝化活性，測得的數據與理論值相似。OUR值高，可以反映活性污泥中微生物的狀態。在其它運行條件正常的情況下,狀態的ρ(BOD5)和低狀態的ρ(BOD5)都不利于活性污泥中的微生物除污。由于ΔC與ρ(BOD7)呈正性線性相關，因此進水高的ρ(BOD5)，OUR也高，OUR高會引起pH不穩定。進水低的ρ(BOD5)，表明污水中有毒物質多，降低活性污泥中微生物的活性，處理的水也會附帶毒性。

2.2 生化指標

可以根據活性污泥的顏色和氣味來判定活性污泥的狀況。正常的活性污泥呈灰褐色,仔細聞可有土腥味,而氧氣不足、因腐敗而發酵的污泥則呈濃黑色,并且有臭雞蛋氣味，因為有硫化氫產生。Stuetz等就是利用了活性污泥這個特點，發明了檢測水質的方法。檢測污水中氣體的成分和含量,檢測結果與ρ(BOD5)、ρ(COD)、ρ(TOC)比對、分析。產生的泡沫與污泥的沉積時間有關。污泥沉積的時間越長，顏色就越黑越多越大。如果只見細小的泡沫說明污泥沉積的時間并不長可以適當減少排放量，如果見到黑大的泡沫，則應該擴大排泥量.出水時SS的濃度可以反映進水的水質質量。ss高時,泡沫很多,沉浮底部的表面也會漂浮著很多泡沫。說明進水含有很多油脂或者進水的氣體過多。酶對生物體很重要，生物體正常的生理功能運行，少不了化學反應，而酶就是催化這些化學反應的重要物質。其中脫氫酶是幫助細菌氧化分解有機物的重要一類酶。脫氫酶在體外是沒有活性的，只有在體內并且是活的細菌體中才能發揮作用。我們可以利用這個特點，通過檢測脫氫酶的活性來估計活菌的數量。脫氫酶在有毒物質濃度高時，活性會顯著降低。我們也可以通過觀察脫氫酶的活性來觀察細菌體內化學反應的進行情況。細菌發生放能反應會釋放大量能量，一部分儲存在ATP，一部分儲存在酰基輔酶A中,因此計算ATP的含量可以推斷出細菌產生的部分能量，也可以推測出細菌的活性。.Nelson根據ATP的含量,把MLVSS分為了以下部分:(1)活的生物體;(2)生物碎屑。Kang則通過估算ATP的含量估算活的生物數量。

2.3 細菌

從細菌的生長狀況可以推斷活性污泥的狀況，良好的活性污泥，細菌排列整齊、緊密，游離生活的細菌數量少。研究發現，細菌的產物菌膠團內部結構排列越緊密,抑制有毒物質和耐受有毒物質的能力就越強。在活性污泥中能夠產堿的菌屬、芽胞桿菌屬、黃桿菌屬、假單胞菌屬和動膠桿菌屬等生長狀況良好,這些細菌在凈化污水中能夠發揮凝聚雜物的功能，去除污物。

2.4 原生動物

原生動物的食物是活性污泥中的微生物。原生動物對細菌種群平衡的作用巨大，一方面它可以保證細菌的數量，不讓細菌大量繁殖；另一方面，它可以保持降解污染物酶的活性,阻礙污泥的形成。原生動物主要有鞭毛蟲、肉足蟲和纖毛蟲等。其中纖毛蟲的數量最多。其它種類的原生動物雖然不是優勢種但是它們在活性污泥中的作用也很重要。研究原生動物的生長狀況可以反映水質的狀況。活性污泥中纖毛蟲可以分為以下三類:1)以游泳為主的半眉蟲和板殼蟲等;2)以爬行為主的游仆蟲和楯纖蟲等,它們主要生活在在活性污泥表面;3)運動量不大的附著類的緣毛類纖毛蟲以及累枝蟲、鐘蟲和蓋蟲等.

2.5 藻類

活性污泥生物系統中可能存在藻類也可能沒有。但是藻類是我們估算水中營養物質含量的重要指標。當水中僅含少量的氮時并不明顯,水中所含有的磷和氮濃度很高,可以固氮的藻類便可以大量生長繁殖。Fjerdingstad等劃分污染帶便是以藻類群落中的優勢種為依據。氮磷含量不同的污水，優勢種的藻類不同。城市污水的優勢種就與工業污水不同。當污水中藻類大量繁殖時，暗示了污水的富營養化狀態,此時應該采取措施脫磷脫氮。

3 以保山市隆陽區污水處理廠為實例具體分析

保山市隆陽區污水處理廠處理污水已經很多年了,他們采用的工藝為生物除磷脫氨，生物除磷脫氨處理能力大概為每8萬m3/d。用于活性污泥運轉效能的生物不能照搬國外的研究成果，必須和我國目前狀況相符合。因此我們特意花了一年的時間來觀察保山市隆陽區污水處理廠的活性污泥運轉效能的生物的生物種群。我們的研究記錄了很多種類的纖毛蟲,種類最多的為緣毛類纖毛蟲共有27種，其次為全毛類纖毛蟲共有22種,下毛類纖毛蟲、吸管蟲類纖毛蟲、異毛類纖毛蟲分別為9種、7種、1種,除了纖毛蟲還有肉足蟲24種,鞭毛蟲16種。以上舉例的為主要生物品種，在研究的后半階段我們還發現了輪蟲、線蟲、腹毛蟲和紅斑瓢體蟲等生物。由于活性污泥運轉效能的生物會受環境的變化而產生數量和種類的變化，因此aMdoni在1994年提出了一個概念SBI即污泥生物指數,SBI將活性污泥的運行質量分為了四個等級，以0～10的客觀數據進行具體評估。當污水處理廠處理污水的運行狀況不良時,活性污泥運轉效能的生物的種類將會減少。污泥生物指數的優勢是只要對微型動物進行日常的簡單檢驗,就能客觀反映環境和運行的狀況。ODI是生物多樣性指數，Burgess等在2002年提出，他們的方法不僅可以客觀反映污水處理廠微生物種群的多樣性，還可以反映其豐度。他們的方法簡單高效，不需要復雜的設備，尋常的實驗室儀器就可以測定，且基本不受外界因素的影響，因此被廣泛采用。我們在研究活性污泥運轉效能的生物時應用了以上兩種方法，并綜合考慮了保山市隆陽區污水處理廠的實際運行狀況。獲得的結果較為客觀準確。

4 結語

本文對活性污泥的生物監測進行了研究。首先對可能會影響活性污泥理化因素從溫度和pH、營養物質、毒物幾個方面進行分析。其次，對監測活性污泥生物的指標進行了闡述。最后，通過以保山市隆陽區污水處理廠為例，為了對其活性污泥運轉效能進行生物監測，花了一年的時間來觀察保山市隆陽區污水處理廠的活性污泥運轉效能的生物的生物種群，獲得了較為客觀的結果。

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