微生物镜检在工艺运行中的应用

摘要：污水处理工艺采用活性污泥法处理的生物系统，通过微生物的新陈代谢，将污水中的有机污染物矿化，再进行泥水分离从而使污水得以净化。好养活性污泥是生物池微生物处理的关键因素，好养活性污泥的结构和功能的中心是能起絮凝作用的细菌形成的菌胶团，其上生长微生物，如细菌、藻类、原生动物、和微型后生动物等。污水处理的效果受微生物的种类、数量及其活性的影响较大，因此在污水处理系统的运行管理过程中，必须重视好养段活性污泥生物相的观察，根据生物相的变化进行工艺调整，保证生物相处于最佳运行工况下。

本文通过对某公司生物池一年的活性污泥观察研究，总结出根据微生物镜检结果---微物相的变化对污水处理系统工艺调度的指导作用。

关键词：微生物镜检；活性污泥；生物相；工艺调度

Abstract: Biological systems using the activated sludge process wastewater treatment process, the new supersedes the old. By microorganisms, organic pollutants in sewage of mineralization, mud water separation so that the sewage can be purified. Aerobic activated sludge is the key factor to the biological pool of microbial treatment, structure and function of aerobic activated sludge is the center to flocculation bacteria forming zoogloea, the growth of microorganisms, such as bacteria, algae, protozoa, and metazoans. The efficiency of sewage treatment by microbial quantity and activity types, a greater impact, so in the operation process of sewage treatment system, must pay attention to good observation of activated sludge Biophase, process adjustment according to the change of biological phase, which live in the best operating conditions of biological.

Based on a year of a company of activated sludge biological pool observation and research, summed up according to the microorganism colonoscopy - micro phase change to the sewage disposal system process scheduling guidance.

Key words: microbial microscope; activated sludge; biofilm; process scheduling

中图分类号：Q93-31文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

1 研究观察方法

某公司生物池处理工艺多模式A/A/O工艺，一、二期工艺设计处理规模为17万m3/d，共设计有四组生物反应池。

从2008年7月至2009年11月，对每组反应池每周观察二次，从曝气池出水末端采样，混合污泥迅速送回化验室，并同时测量水温。对混合污泥首先测量其沉降比，并观察上清液，然后用低倍光学显微镜观察污泥絮体的大小、形状、结构紧密程度，再用高倍数显微镜观察污泥絮粒中的菌胶团细菌与丝状细菌的比例、絮粒游离细菌的数量以及微型动物的状态。

在观察生物相的同时也对生物池污泥浓度（MLSS）及进出水水质进行化验分析。常规指标主要是五日生物需氧量（BOD5）、化学需氧量（CODCr）、pH、固体悬浮物（SS）、氨氮(NH4-N) 和总磷(TP)等。

2 研究结果

2.1正常的活性污泥组成结构

活性污泥是污水生物处理的工作主体，其絮粒的大小、形状、紧密程度、构成絮粒的菌胶团细菌与丝状菌的比例及其生长情况能很好地反映污水处理状况。污水处理厂运行正常状况下，活性污泥的污泥絮粒大、边缘清淅、结构紧密，呈封闭状、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，偶尔还可看到少量的游动纤毛虫等，轮虫生长活跃。活性污泥沉降性能好，上清液与沉降污泥可看出界限，且较清。

2.2异常状况下活性污泥组成

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，污泥沉降比高，当SVI在200以上时，这些丝状微生物呈丝屑状。膨胀污泥中的微型动物比正常污泥少，影响泥水分离。

2.3季节变化对活性污泥的影响

因污水处理中常见微生物的适宜生长温度为15-35℃，而每一种微生物的适宜生长温度也不相同，因此水温的变化对微生物的数量、品种影响非常大，我公司夏、冬季生物池水温变化很大，夏季最高温度可达26-27℃，冬季极端温度低达12-13℃。冬季污泥结构松散、丝状菌多，甚至呈束状，伸出菌胶团，活性污泥颜色较夏季稍深，沉降比高60-80，SVI也较高，可见原生动物较少，后生生物更少，有时一个样本里没有发现一个原生动物；夏季污泥絮体大，丝状菌较少，基本没有大量伸出菌胶团的现象，活性污泥颜色较浅呈土黄色，沉降比20-35，SVI较低，可见原生动物、微型后生动物均比较多。下图分别为冬季、夏季菌胶团

图1：夏季菌胶团（摄于2008年8月12日，出水COD10,MLSS4500mg/l， NH3-N0.6，TP0.3）

图2：冬季菌胶团（摄于2009年1月13日COD54,MLSS4800mg/l，出水NH3-N0.67，TP2.39）

2.4同一种微生物数量变化的指示作用

对于运行正常的污水处理系统的活性污泥中的微生物种类、数量以及它们之间的数量比均保持相对恒定，在处理系统环境发生变化时，污泥中的微生物种类、数量以及它们之间的数量比会进行相应变化。

污泥中出现球衣菌属、发硫菌属、诺卡氏菌属、各种霉菌等丝状微生物异常增长的生物相时，表明污泥将发生膨胀现象。应及时采取措施控制丝状细菌的生长、调整运行过程中的影响因素。

出现絮体结构松散解絮时，细小的絮粒成为轮虫的充足食物，使轮虫恶性繁殖，数量急剧上升的生物相时，表明污泥老化，此时应采取增加排泥的措施。夏季雨季时，轮虫也会大量增加，原因可能为雨季时进水水质较好，利于轮虫的生长，此时一定要及时控制溶解氧的浓度，应该较平时稍低些，否则轮虫的大量繁殖不利于污泥的沉降，出水悬浮物会增多。图一就可看出轮虫数量的增多。

原生动物及轮虫类微型动物受有毒物质的影响比细菌更为敏感。楯纤虫属作为活性污泥法中最易受到影响的指标性生物，对毒物影响非常敏感。当出现椐楯纤虫属急剧减少的生物相时，就可以判定为受到了进水有毒物质的影响。

2.5原生动物的指示作用

原生动物对污泥性状有着一定的指示作用，通常可以通过原生物动物在活性污泥中的变化可以判断活性污泥的状况。

(1)污泥恶化：主要出现以下原生动物：豆形虫属、肾形虫属、草履虫属、瞬目虫属、波豆虫属、尾滴虫属、滴虫属等。污泥严重恶化时，微型动物几乎不出现，细菌大量分散。如果大量鞭毛虫出现，而着生的缘毛目很少时，或大量的自由游泳的纤毛虫出现，指示净化作用不太好，出水SS会上升。

(2)污泥解体：主要的原生动物有：变形虫属、简便虫属等肉足类。我厂出现的代表微生物如下：

图3：肉足虫（下）和不明原生动物胞囊（上）（摄于2008年9月2日，出水COD42, MLSS4100mg/l,NH3-N0.48，TP1.11）

(3)污泥膨胀：主要是因为丝状菌的大量生长，出现能摄食丝状菌的裸口目旋毛科、全毛类原生动物及拟轮毛虫等。丝状菌在与活性胶团系统共生的关系中是不可缺少的一类重要微生物。它的存在对净化污水起着很好的作用。它对保持污泥的絮体结构，保持生化处理的净化效率，及在沉淀中对悬浮物的过滤作用等都有很重要的意义。在丝状菌与菌胶团细菌平衡时是不会产生污泥膨胀，只有当丝状菌生长大量超过菌胶团细菌时，才会出现污泥膨胀现象。

图4：菌胶团之间大量丝状菌菌丝（摄于2009年11月25日，出水COD43,MLSS4800mg/l， NH3-N1.51，TP1.16）

(4)污泥从恶化恢复到正常：活性污泥从恶化状态恢复到正常状态时有下列原生动物出现：漫游虫属、斜叶虫属、管叶虫属等。

(5)污泥良好：着生的缘毛目多时，处理效果良好，出水BOD5和浊度低，出水清澈透明。(如小口钟虫、八钟虫、沟钟虫、褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫各种、吸管虫类)这些缘毛目的种类都固定在絮状物上，并随窗之而翻动，其中还夹杂一些爬行的 栖纤虫、游仆虫、尖毛虫、卑气管叶虫等，这说明活性污泥比较好而成熟。小口钟虫在处理效果很好时往往就是优势菌种。

图5：累枝虫（摄于2008年8月12日出水COD10,MLSS4500mg/l， NH3-N0.6，TP0.3）

图6：最常见钟虫（摄于2008年8月12日出

水COD10,MLSS4500mg/l， NH3-N0.6，TP0.3）

图7：小口累枝虫的运动（摄于2009年11月25日，出水COD43,MLSS4800mg/l， NH3-N1.51，TP1.16）

(6)污泥中毒：根足虫的大量出现，往往是污泥中毒的表现。我厂2009年1月4-8日出现污泥中毒现象，下图肉足类大量出现，持续一周污泥系统恢复正常后，此虫数量也恢复正常。

图8：2009年1月污泥中毒肉足虫增多，大量纤毛虫开始出现短时间后基本全部消失（摄于2009年1月6日，出水COD37,MLSS5200mg/l， NH3-N1.01，TP3.32）

2.6原生动物胞囊的指示作用

在正常的环境条件下，所有的原生动物都各自保持自己的形态特征。但如果环境条件变化，比如水温和PH过高或过低，溶解氧不足，缺乏食物，有机物浓度过高等原因，都可使原生动物不能正常生活而形成胞囊。一旦镜检发现胞囊的出现就应该增加镜检频次，如果胞囊数量确实多，必须分析各类运行条件（进水常规5项指标、MLSS、溶解氧等）的异常，并及时采取措施。下图为胞囊增多的图片

图9：图中至少有三种原生动物的胞囊（摄于2009年1月6日，出水COD37,MLSS5200mg/l， NH3-N1.01，TP3.32）

3结论

从运行过程中生物相的观察和大量的文献介绍，污水处理系统处理效果都与污水处理系统中组成活性污泥的微生物种类、数量及代谢活力有关。可根据原生动物和微型后生动物的演替和活动规律判断水质和污水处理程度；根据种类判断活性污泥和处理水质的好坏；还可根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化过程判断进水水质变化和运行中出现的问题，一旦发现原生动物形态、生长状况异常，就及时分析问题，及时对工艺进行调度，避免工艺出现大的异常影响出水水质。而且还要通过工艺调度发挥活性污泥中的微生物最大的代谢活力，达到良好的污水处理效果。因此，在运行管理实践中可通过对污泥的生物相观察来指导污水处理系统的运行管理，使处理系统实现稳定、高效的处理效果。

参考文献：

［1］周英群 高廷耀 ，编。环境工程微生物学［第二版］。高等教育出版社，1988.3

［2］无名氏，编。污水处理常见微生物照片。网络