微生物与污水处理之间的关系

微生物在污水处理厂生化系统调试、后期稳定运行和工艺调整过程中，起着很重要的指示作用，通过镜检活性污泥中的微生物状况，可以获得该活性污泥的相关性状信息，对生产起到一定的指导作用。

本文从活性污泥样品的采集、性状分析、微生物的指示作用、微生物图谱以及案例分析等五个方面分别阐述了微生物与污水处理之间的关系；从镜检和专业角度考虑，将菌胶团作为一个单独的对象进行了分析，具有一定针对性。

样品采集对镜检结果影响比较明显，采样不当，得出的镜检结果会误导我们对活性污泥进行参数的调控。为避免这类情况的发生，遵循规范的采样方法、明晰采样点显得更为重要。

01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，此位置的活性污泥混合液不论从活性污泥的稳定性、絮凝性、种群数量还是原生动物代表性来讲都是最佳的。

（1）稳定性方面

在曝气末端，活性污泥处于减速增长期，活性污泥活性降低，稳定性就变得更加可靠了。

（2）絮凝性方面

因为活性污泥处于减速增长期，表现的活性污泥沉降性就更明显，自然絮凝性就更佳。

（3）微生物种群方面

这里指的还是原后生动物种群，微生物的主体细菌种群不在讨论之列。

活性污泥中原后生动物种群在曝气池前端是非活性污泥类原生动物占优势，在曝气池中段是中间性活性污泥原生动物占优势，而曝气池末端占优势的原生动物种类决定了活性污泥生物相所处的功能性状。在此位置采集的活性污泥混合液进行生物相显微镜观察，其结果更具代表性。

02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。活性污泥发生絮凝沉淀后，如再次被搅匀，其随后发生的絮凝效果将会略有减弱，上清液的细小絮体悬浮物将会增多，对观察会造成一定的误导（如观察到的活性污泥结构松散、细小、不密实、颜色偏淡等）。

（2）通常采集活性污泥样本到载玻片上所用的工具是胶头滴管。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。

载玻片上所取的一滴混合液，在实际使用过程中是过量的，在盖上盖玻片时会有部分溢出而需要擦拭掉，否则，盖玻片容易在载玻片上移动，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。为此擦拭掉这多余部分的活性污泥混合液是有必要的，我们可以按照1/4的活性污泥混合液比例来确定被擦拭掉的这一滴活性污泥混合液，也就是说在被擦拭掉后的待检测样品中，其实际采样量为3/4滴活性污泥混合液。

01避免高温镜检

因为高温情况下载玻片上的水样本身数量较少，样品水体会出现膨胀，富含的细小气泡会析出来影响观测效果。

02避免阳光直射

这样可以有效防止被检样品中的气泡析出膨胀的发生，更可避免存在的气泡因为阳光直射发生反光、折射等现象而影响观测效果。同时也可以防止对眼睛的伤害。

03避免振动

确保观测的稳定性和本身的安全性，显微镜放置的场所需要保证安全。

04避免光线不足

显微镜没有自带补充光源的情况下，如果环境照度低于 300Lx，观察的时候显微镜就比较暗，为此需要显微镜自带的补充光源来满足对观测光照度的需求。

05避免光线异常

如果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。

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。真正的球形絮体在活性污泥中是不存在的，通常将近似球形的菌胶团称为“球形”。如果形状非常不同与球形才被称为“不规则形”，这时在菌胶团侧面有大的突出。在一个封闭的菌胶团中几乎没有开放的空间，相反在一个开放的菌胶团中，菌胶团的一部分通过一个空间清晰地与另一部分分离。

（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，因为其边缘有许多细胞既在液体中也在菌团中。通常明显的有很多分散的物质。

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（d>500μm）、中（150μm <d<500μm）、小（d<150 μm）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。直接观察微生物的种类组成、数量、生长和变化状况，也能反映出细菌的生长和变化情况，即间接地评价污水处理过程和处理效果的好坏，起指导生产的作用。

01活性污泥组成

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 107～109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。

02微生物指示作用

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。