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八、微生物8.1、微生物指示活性污泥主要由四部分组成：①具有代谢功能的活性微生物群体；②微生物内源呼吸自身氧化的残留物；③被污泥絮体吸附的难降解有机物；④被污泥絮体吸附的无机物。具有代谢功能的活性微生物群体包括细菌、真菌、原生动物、后生动物等，而其中细菌承担了降解污染物的主要作用。活性污泥中的细菌以异养型的原核细菌为主，对正常成熟的活性污泥，每毫升活性污泥中的细菌数大致在10^7～10^9个。细菌是以溶解性物质为食物的单细胞微生物。在活性污泥中形成优势的细菌与污水中的污染物性质和活性污泥法运行操作条件有关。活性污泥中常见的优势苗种有；产碱杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、动胶杆菌属、假单胞菌属、丛毛单胞菌属、大肠埃氏杆菌屑等。活性污泥中一些细菌，如枝状动胶杆菌、腊状芽孢杆菌、黄杆菌、放线形诺卡亚氏菌、假单胞苗等细菌具有分泌黏着性的物质能力，这些黏着性的物质提供了使细菌互相黏结、形成菌胶团的条件。菌胶团对污水中微小颗粒和可溶性有机物有一定的吸附和黏结作用，促进形成活性污泥絮体。真菌是多细胞的异养型微生物，属于专性好氧微生物，以分裂、芽殖及形成孢子等方式生存。真菌对氮的需求仅为细菌的一半。活性污泥法中常见的真菌是微小的腐生或寄生的丝状菌，它们具有分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其他含氮化合物的功能。如果大量出现，会产生污泥膨胀现象，严重影响活性污泥系统的正常工作。真菌在活性污泥法中出现往往与水质有关。肉足类、鞭毛类、纤毛类是活性污泥中常见的三类原生动物。原生动物为单细胞生物，以二分裂法繁殖，大多为好氧化能异养型菌，它们的主要食物对象是细菌。因此，处理水的水质和活性污泥中细菌的变化直接影响原生动物的种类和数量的变化。在活性污泥法的运行初期，以肉足虫类、鞭毛虫类为主，然后是自由游泳的纤毛虫类，当活性污泥成熟，处理效果良好时，匍匐型或附着型的纤毛虫类占优势。原生动物个体较大，通过显微镜能够观察到，可作为指示生物，在活性污泥法的应用中，常通过观察原生动物的种类和数量，间接地判断污水处理的效果。因此，活性污泥原生动物生物相的观察，是活性污泥质量评价的重要手段之一。此外，原生动物捕食细菌的作用也确保活性污泥系第145页统出水水质的进一步提高，是仅次于细菌的污水净化功能承担者。在活性污泥中常出现的后生动物是轮虫、线虫和寡毛类，它们通常以细菌、原生动物以及活性污泥碎片为食。轮虫通常出现在处理水质有机物含量低且水质好的系统中，如延时曝气活性污泥系统，因此适量轮虫是出水水质好且稳定的标志。由于动物的体型较细菌大得多，借助于显微镜即可将它们很容易地区别出来。我们可根据污泥中动物的种类，它们的营养特性与净化程度之间存在的一定关系来判断系统运行的状况，亦即在处理中起着指标（指示生物）的作用。在水质突变或污泥中毒时，即可根据生物相的变化，及时发现问题，采取必要的措施。活性污泥启动到驯化按顺序出现的原生动物：1、肉足类(变形虫)2、游泳型纤毛虫(豆形虫、肾形虫、草履虫)3、带柄固着(着生)型纤毛虫(钟虫、等枝虫、独缩虫、聚缩虫、盖纤虫)4、后生动物(主要指轮虫)仅在处理水质优异的完全氧化型的活性污泥系统中出现,轮虫出现是水质非常稳定的标志。微生物在调试过程中、后期稳定运行和工艺调整中，起着很重要的指示作用，通过镜检根据活性污泥中的微生物情况可以发现该活性污泥的各项状况，其指示作用有：1.着生的缘毛目如小口钟虫、八钟虫、沟钟虫、褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫)较多时，处理效果好，出水BOD5和浊度低。(这些缘毛目的种类都固定在絮状物上，并随之而翻动，如果其中还夹杂一些爬行类微生物如栖纤虫、游仆虫、尖毛虫、卑气管叶虫等，就可以被称作优质而成熟的活性污泥。2.小口钟虫在生活污水和工业废水处理效果很好时往往就是整个微生物系统中的优势菌种。3.如果出现大量鞭毛虫，而着生的缘毛目又很少时，表明净化能力较差。4.出现大量自由活动的纤毛虫时，指示系统净化能力不强，出水浊度可能上升。5.如出现有柄纤毛虫，如钟虫、累枝虫、盖虫、轮虫、寡毛类微生物时，则表明生物系统状态良好，出水清澈，酚类去除率在90%以上。6.根足虫的大量出现，往往是污泥中毒的表现。7.如在生活污水处理中出现大量累枝虫，则很有可能是污泥膨胀、解絮的第146页征兆。8.在印染废水处理中，累枝虫则作为污泥正常或状态改善的指示生物。9.在石油废水处理中出现钟虫则说明处理效果理想。10.过量的轮虫出现，是污泥即将膨胀的预兆。调试过程中随着水量的不断增加和各种外界条件的变化，好氧生物池中的微生物种类和数量也随之发生着变化。通过观测水中的微生物的这些变化就可以判断出工程调试的效果，也可以根据观测结果来对工程调试给出指导。1、生化系统培菌初期调试初期生物相和培菌方式有关，采用直接培菌法，则活性污泥镜检过程中，微生物中的原生动物和后生动物基本观测不到，主要微生物为各种菌类和少量的纤毛虫类；采用接种培菌法，镜检生物相与接种污泥有关，若采用活性较好的菌源，将能够看到累枝虫、钟虫等指标性微生物。2、生化系统培菌中期随着水量的不断增加和微生物菌群对废水水质的不断适应，好氧池中开始出现大量原生动物。此时仍有细菌存在，随着原生动物量的增加，细菌数量有所减少。此时主要的原生动物为各种变形虫、纤毛虫、钟虫和吸管虫。微生物较活跃，生物量较稳定，有大量纤毛虫出现，如树状聚缩虫、圆筒盖纤虫和小盖纤虫等。池中污泥量较第一阶段增长3倍以上。3、生化系统培菌末期此阶段主要原生动物为细长扭头虫和大、小口钟虫等，此外大量的微型后生动物开始出现。主要有轮虫类，有猪吻轮虫、无甲腔轮虫、小粗颈轮虫和旋轮虫等。在一般的淡水水体中可以发现旋轮虫属、轮虫属微生物。轮虫是水体寡污带和污水生物处理效果好的指示生物。后生微生物大量出现，同时第二阶段的纤毛虫类数量减少。生化系统培菌末期，微生物种类和系统负荷有关。（1）系统处于高负荷的条件下，将大量出现的微生物为：草履虫、波豆虫、肾型虫、滴虫；（2）系统处于适当负荷的条件下大量出现的微生物为：钟虫、累枝虫、轮虫；（3）系统处于低负荷的条件下大量出现的微生物为：鳞壳虫，纤毛虫类大量减少，大量硝化细菌出现。第147页8.2、微生物镜检8.2.1、活性污泥镜检分析要点1、样品采集位置采集的活性污泥样本位置和监测活性污泥沉降比一样都是来自曝气池末端的混合液。2、检测液采集的方法当我们在曝气池末端采集到待测的混合液后，需要选取一滴到载玻片上，以备检测。就这一过程需要注意以下几点：①所取活性污泥混合液在检测前，要不停的缓慢摇动来避免发生絮凝沉淀。②用胶头滴管伸入到被采集的活性污泥混合液前需要进行充分搅拌，使活性污泥悬浮于混合液中，同时胶头滴管伸入到混合液中的深度也要控制好，一般到混合液的中部为宜。采集后，再将活性污泥混合液移动到载玻片前，可以将胶头滴管内的混合液挤掉几滴，然后将一滴活性污泥混合液置于载玻片上。在盖上盖玻片时会有部分溢出而需要擦拭掉，同时被采集的这一滴获悉功能的污泥混合液也会在高差、温度等作用下发生内部流动或移动。3、进行活性污泥镜检需要注意的问题①避免高温镜检；②避免阳光直射；③避免振动；④避免光线不足；⑤避免光线异常（如周围的光线是彩色光线，那么在显微镜内观察到的视野色彩通常也是彩色的，这对观察活性污泥性状有干扰作用。）8.2.2、活性污泥性状分析活性污泥是生化处理系统中的主体作用物质。正常的城市污水的活性污泥的外观为黄褐色的絮绒颗粒状。在活性污泥上栖息着具有强大生命力的微生物群体。这些微生物群体主要由细菌和原生动物组成，也有真菌和以轮虫为主的后生动物。许多细菌的荚膜物质融合成团块，内含很多细菌，称为菌胶团。菌胶团是污水处理中，细菌的主要存在形式，在一些不适宜原生动物生长的污泥中，则通过看菌胶团的大小以及数量来判断处理效果。菌胶团在废水处理中具有重要意义：（1）可以防止细菌被动物吞噬；（2）可以增强细菌对不良环境的抵抗，如干旱等；（3）菌胶团具有指示作用：新生的菌胶团，具有良好的废水处理性能，主要表现在其结构紧密，吸附和分解有机物的能力强，具有良好的沉降性。老化第148页的菌胶团，结构松散，吸附和分解有机物能力差，沉降性差。颜色上，新生的菌胶团颜色浅、甚至无色透明，老化的菌胶团颜色较深。通过显微镜观察，我们可以根据下列因素来判断菌胶团性状：（1）菌胶团的数量以现有的情况计数，视一定体积内的菌胶团的密度而定，受取样、污泥浓度等影响，一般难以正确分析，正常时一般不做描述，只有在发生较大变化时进行记录。（2）菌胶团的形状根据菌胶团的形状将其描述为四种形态：球形，不规则形，开放，封闭。（3）菌胶团的紧密度紧密度用弱和强来表示。在紧密度弱的菌胶团中，细菌细胞的结合很低缺乏一个紧密的中心，这种菌胶团轻压盖玻片的侧面很容易被破坏。菌胶团与液体之间没有明显的界限。在紧密度强的菌团中，细菌细胞的结合强，菌胶团和液体之间有明显的界限，紧密度强的菌胶团有时形成尺寸较大的，结实的颗粒状絮体，在显微镜下观察时由于污泥粒径大、透光率低，所以多呈现出黑暗图像。（4）菌胶团的尺寸按直径大小分为：大（d500μm）、中（150μmd500μm）、小（d150μm）三种情况，直径一般以菌胶团相距最远的边缘为准。（5）菌胶团的组成菌胶团组成主要指：老化污泥多少、菌胶团形状及大小分布、是否有无机颗粒和非生物有机颗粒、颜色等。污泥老化程度是指活性污泥中死亡的细菌细胞所占比例。新生菌胶团颜色浅、无色透明、结构紧密，生命力旺盛，吸附和氧化能力强；老化的菌胶团颜色深、结构松散，活性不强，吸附和氧化能力差。根据观察到的污泥老化程度来调节剩余污泥排放量，使菌胶团处于最佳活性状态。菌胶团形状及大小各有不同，从一定程度上也反映了菌胶团细菌种类的丰富，种类丰富的菌胶团在水质发生变化时具有更高的抗冲击能力。菌胶团颜色发黑，可能是曝气池溶解氧不足；菌胶团色泽转淡发白，则可能是曝气池溶解氧过高或进水浓度低负荷过低，污泥中微生物因缺乏营养而自身氧化。污水处理厂正常运行状况下，活性污泥的絮粒大、边缘清淅、结构紧密，呈封闭状态、具有良好的吸附和沉降性能。絮粒以菌胶团细菌为骨架，穿插生长一些丝状菌，但丝状菌数量远少于菌胶团细菌，微型动物以固着类纤毛虫为主，如钟虫、盖纤虫、累枝虫等，还可见到楯纤虫在絮粒上爬动，偶尔还可看第149页到少量的游动纤毛虫等，轮虫生长活跃。污水处理厂运行出现异常情况时，污泥出现絮体结构松散，絮粒变小，观察到大量的游动型纤毛虫类（豆形虫属、肾形虫属、草履虫属、波多虫属、滴虫属等）生物、肉足类生物（变形虫属和简便虫属等）急剧增加的生物相，出现这种生物相时，污泥沉降性差，影响泥水分离。要了解污水处理过程的变化或处理水的好坏，最好直接研究分析细菌的生长情况。但是对于细菌的观察、分类鉴定的时间很长，不能及时起到指导生产的指示和预报作用。微生物与细菌之间存在相互依存的功能关系；微生物个体大，便于观察；对于环境变化比细菌敏感，更早也更容易反映环境的变化。第150页8.2.3、微生物的指示作用1、如何根据微生物的状态来判定污泥状况（1）活性污泥良好时出现的微生物主要有：钟虫类、盾纤虫、盖纤虫、累枝虫、聚缩虫、内管虫、独缩虫等吸附性原生动物。如果此类微生物占总数的80%以上，个体在1000个/mL以上的话，应该判断为具有高净化效率的活性污泥。（2）活性污泥净化性能恶化时出现的生物有多波虫、侧滴虫、屋滴虫、豆形虫等快速游泳的生物。可以判断为絮凝体细碎，这时絮体很碎约100um大小。严重恶化时只出现多波虫、屋滴虫。极端恶化时原生动物和后生动物都不出现。（3）活性污泥由恶化状态进行恢复时出现的生物为漫泳虫、斜叶虫、斜管虫、尖毛虫等缓慢游泳型或匍匐型生物。第151页（4）在活性污泥分散解体时出现微生物：辐射变形虫、多核变形虫、扇形变形虫等肉足类。可判断为絮体变小出水混浊，SS升高，而这类微生物急增时必调整工艺状态，减少回流污泥量和通气量，则可以印制污泥解体。（5）在活性污泥膨胀时出现的微生物主要有：浮游球衣藻和霉菌。丝壮菌是造成污泥膨胀的诱导生物，丝壮菌大量增殖是，则吸附型