利用生物相变化判断污水处理效果的探讨
利用生物相变化判断污水处理效果的探讨
摘要：介绍污水处理系统中微生物种类、数量、作用。结合理论知识和实践证明生物相变化与污水水质有较大相关性，因此提出利用生物相变化判断污水处理效果的方法。
关键词：生物相污水处理微生物
南京金州城北污水处理有限公司占地约13公顷，规模为30万立方米/日处理能力，采用两级处理方式，主要处理金川河、南十里长沟和下关区域等面积约38.54平方公里范围内的居民生活污水。
该公司采用一体化活性污泥处理工艺，即以污水中的混合微生物群体（活性污泥）作为工作主体，对污水中的各种有机污染物进行吸收、转化，同时通过扩散、吸附、凝聚、氧化分解、沉淀等作用去除水中污染物。
1 活性污泥系统中微生物的种类和作用
污水中有机物的氧化过程分为两个阶段：第一阶段是污染物的吸收，这在污水与活性污泥混合时就发生；活性污泥微生物（细菌、原生动物、寄生动物等）以污水中的有机物作为营养，在有氧的情况下，将其中部分有机物合成为新的
细胞物质，而另一部分有机物则被氧化分解，以提供细胞合成所需的能量，并最终形成CO2和H2O等稳定物质。
1.1 细菌、真菌
活性污泥中的主体细菌来源于土壤、空气和水,最常出现的优势种群是产碱杆菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、假单孢菌属、动胶菌属，其次是无色杆菌、诺卡氏菌、蛭弧菌、硝化细菌、大肠埃希氏菌等。它们多数是革兰氏菌，在曝气池中大量增殖，可以有效地分解废水中的有机污染物。
真菌结构复杂、种类繁多，其数目一般没有细菌和原生动物多。与活性污泥有关的真菌主要是霉菌，它能分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其它含氮有机化合物。
1.2 原生动物、后生动物
1981年国际原生动物学会公布了原生动物分类系统，其中在活性污泥中常见的有三类【1】：①肉足类，其细胞质可伸缩变动而形成伪足，作为运动和摄食的胞器，运动速度达3μm/s，典型的肉足类为变形虫属、简便虫属、表壳虫属和鳞壳虫属等；②鞭毛类，具有一根或一根以上的鞭毛。鞭毛长度与其体长大致相等或更长些，是运动器官，鞭毛虫又可分为植物性鞭毛虫和动物性鞭毛虫。③纤毛类，原生动物周身表面或部分表面具有纤毛，作为行动或摄食的工具，具有胞口、口围、口前庭和胞咽等司吞食和消化的细胞器官，分为游泳型和固着型两种，游泳型包括漫游虫属、草履虫属、
肾形虫属、斜管虫属等，固着型常见的有钟虫属、等枝虫属、盖虫属、聚缩虫属、盾纤虫属和壳吸管虫属等，纤毛类运动速度较快，可达200～1000μm/s。
有些原生动物代谢方式类似于细菌，能够通过体表吸收溶解性有机物，然后使之氧化分解；有些原生动物可吞噬废水中细小的有机物颗粒或游离细菌，这两种方式都起到了净化废水的作用。因此，在活性污泥培养初期，在处理系统中一旦发现固着型的钟虫（纤毛虫类），随后即可以看到污泥絮体开始形成并逐渐增多。
原生动物的体型较细菌大得多，借助于显微镜很容易将它们区别出来。在一定条件下，原生动物能分泌胶质并形成膜将虫体包围起来，形成孢囊【2】，大多数孢囊用以保护虫体免受不利的环境因素（如温度不适、pH值变化、食料短缺等）的影响，待环境转好时，虫体能恢复活力，脱孢而出。
常见的后生动物主要是多细胞的无脊椎动物，包括轮虫、甲壳类动物和昆虫及其幼体等。
微型动物（原生动物和后生动物）在活性污泥法处理污水中主要有如下作用【3】：（1）微型生物能分泌粘液等有利于细菌凝聚的物质，并且微型生物本身在沉降过程中挟带着细菌下沉，因而改善了污泥的沉降性能；（2）微型动物能吞食游离细菌和污泥碎片，并能活化细菌，带动细菌一起运动，使细菌和有机物质充分接触，提高了细菌对有机物的去除能
力，改善了水质；（3）微型动物本身能代谢可溶性有机物；（4）微型动物对毒物比细菌敏感，可用以确定污水中毒物的毒阈值。
2 微生物对污水处理过程的指示作用
在污水处理厂正常运行时，常常会由于进水流量、有机物浓度、溶解氧、温度、pH值、毒物等的突然变化而影响了正常的处理效果，使出水水质达不到排放标准。活性污泥生物相镜检简便易行，包含微生物的种类、数量、优势度、形态、代谢及生殖方式等状况的概貌，在一定程度上反映了活性污泥的处理效果和运行情况。
在污水处理中起净化作用的主要是细菌，细菌数量多，分解有机物的能力就强。原生动物不会引起有机物明显地转化和降解，但是，原生动物的变化反映出净水装置的处理效果，这对污水处理效果的判断无疑是有意义的。（1）一般在活性污泥净化过程中，纤毛虫可以起两个作用，即促进絮凝作用和对细菌的掠食作用而改进出水水质。纤毛虫的数量与出水BOD5以及COD去除率都存在着线形相关性【4】，当纤毛虫占所有原生动物数量的65%左右，COD去除率
89%~96%，BOD5去除率87%~94%。当曝气池中着纤毛虫数量很多（在原生动物中占绝对优势）时，说明活性污泥成型性好，处理效果最佳；（2）如果鞭毛虫数量激增，纤毛虫数量下降，就预示着活性污泥活性下降，处理效果下降；（3）
其它水生动物如轮虫属于比较喜欢清水的种类，在曝气池中出现则说明处理效果好，但若数量过多且种类单一时，同样预示着处理效果降低。（4）当曝气池中溶解氧降低到1mg/L 以下时钟虫生活不正常，体内伸缩泡会胀得很大，顶端突进一个气泡，虫体很快会死亡；（5）如果发生有毒污水冲击时，当污水中含硫较多时（一般硫含量达到100mg/L时），其它原生动物均不出现了，普通钟虫大大减少，只出现少量不活跃的纤毛虫；（6）若生物相中主要的指示性生物为大、小口钟虫（纤毛虫类）和结构良好的菌胶团，说明活性污泥处于较稳定的平衡期，具备良好的吸附沉降性能，细菌大部分粘附于絮凝体，游离细菌减少，被活性污泥吸附的大分子有机物质被氧化分解，而微生物本身不断的生长繁殖，此时处理污水效果最好。
3 结论
结合理论知识和笔者实作过程中的观察可知，原生动物作为指示生物，在净化污水过程中与处理效果确实有密切的关系，即：（1）钟虫类和等枝虫的数量保持恒定而活跃，是水质处理良好的标志,出水的BOD5和SS较低；（2）钟虫类与等枝虫的数量增加往往伴随着出水的混浊度下降；（3）变形虫、游离细菌、鞭毛虫的大量出现，也是水质净化度极差、出水有机物含量高的标志；（4）固着型纤毛虫减少，自由游泳型纤毛虫突然增加，表明处理效果将要下降；（5）轮虫的
少量出现，往往是水质净化程度较高的标志。
若镜相观察中能观察到活性污泥的凝聚性差，产生原因是污泥发散，污泥增殖过快，应缩短泥龄，我们采用的方法是减少供氧量，降低污泥活性，使污泥增殖减慢，泥龄缩短，镜检观察生物相以钟虫为主体，出水水质良好。
若镜检中以轮虫、吸管虫为主体的生物相出现，主要是由于负荷低，泥龄过长，污泥部分因缺乏营养而处于饥饿状态，自身氧化分解导致污泥凝聚性变差，这时我们采用增加剩余污泥量的排放，降低泥龄，增加污泥负荷，使出水水质镜检变化为以钟虫为主的生物相。
由上可知，活性污泥法处理污水，可以通过生物相的观察，判断污泥的生长情况，并结合化验数据，采取必要的调整措施，从而可以改善污泥的活性，更好地净化污水。
参考文献：
1.李亚新.活性污泥法理论与技术中国建筑工业出版社
78
2.曾晓岚,张智,丁文川,等.城市污水强化处理的污泥性能与生物相相关性研究[J].环境科学与技术2004,27（2）：24-26.
3.赵立春,赵清华,李英姿.微生物在活性污泥法水处理中的应用山东环境1998年第四期67-70
4.肖作义, 范荣华, 王子瑞.活性污泥性状和生物相的观察与指导环境科学与技术2006年8月第29卷：123-124，152