活性污泥生物相觀察對(duì)污水處理系統(tǒng)運(yùn)行管理指導(dǎo)作用

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1、引言

　　活性污泥法污水處理系利用活性污泥中的微生物在人工供氧的條件下，將污水中的有機(jī)物降解氧化為H20，CO2、PO3-4、NH3，—N、H2S等無機(jī)物，同時(shí)微生物利用分解代謝過程中釋放的能量將分解代謝過程中的中間代謝產(chǎn)物合成為新的細(xì)胞質(zhì)組成部分，使微生物自身生長(zhǎng)繁殖。由此可見，在污水生化處理中都是通過處理系統(tǒng)內(nèi)的活性污泥微生物的代謝活動(dòng)，將污水中的有機(jī)物氧化分解為無機(jī)物，從而得以凈化的。在污水處理過程中，微生物和它所處的處理系統(tǒng)環(huán)境條件（如溫度、酸堿度、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、毒物濃度和溶解氧等）是相適應(yīng)的，在處理系統(tǒng)環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，微生物的種類、數(shù)量及其活性也會(huì)隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。在一定程度上生物相能反映污水處理系統(tǒng)的處理質(zhì)量及運(yùn)行狀況。因此，在污水處理系統(tǒng)運(yùn)行過程時(shí)可通過對(duì)活性污泥中生物相觀察來了解處理系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并根據(jù)觀察的情況及時(shí)調(diào)整處理系統(tǒng)的控制因素，促使有利于氧化分解污水中有機(jī)物質(zhì)的微生物生存。目前在污水處理系統(tǒng)運(yùn)行管理中對(duì)生物相觀察，已越來越受到運(yùn)行管理人員的重視。

　　2、活性污泥的生物相觀察方法

　　活性污泥生物相系指活性污泥中微生的種類、數(shù)量、優(yōu)勢(shì)度及其代謝活力等狀況的概貌。污泥中的微生物和它所處的處理系統(tǒng)環(huán)境條件是相適應(yīng)的，在處理系統(tǒng)的環(huán)境條件發(fā)生變化時(shí)，微塵物的種類和數(shù)量及其活性也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，通過對(duì)活性污泥的生物相觀察來了解污泥中的微生物生長(zhǎng)、繁殖和代謝活動(dòng)以及它們之間的演替情況，可直接反映污水處理設(shè)施的運(yùn)行狀況及處理的效果。

　　活性污泥的沉降性能觀察，先取曝氣池中的新鮮活性污泥，盛放到100毫升量筒中。靜置5—15分鐘后觀察在靜置條件下污泥的沉降速率，沉降后泥水界面是否分明，上清液是否清澈透明。

　　活性污泥的生物相觀察一般通過光學(xué)顯微鏡來完成。先用低倍數(shù)光學(xué)顯微鏡觀察污泥絮體的大小、形狀、結(jié)構(gòu)緊密程度，再轉(zhuǎn)用高倍數(shù)顯微鏡觀察污泥絮粒中的菌膠團(tuán)細(xì)菌與絲狀細(xì)菌的比例、絮粒游離細(xì)菌的多寡以及微型動(dòng)物的狀態(tài)，最后用油鏡觀察染色的涂片，分辨細(xì)菌的種類和觀察細(xì)菌的情況。

　　3、運(yùn)行狀態(tài)下的活性污泥的生物相觀察與控制

　　在污水處理系統(tǒng)運(yùn)行過程中，我們除了利用物理、化學(xué)手段來測(cè)定活性污泥性質(zhì)外，還可以通過觀察污泥的生物相來監(jiān)視污水處理的運(yùn)行狀態(tài)，以便及早發(fā)現(xiàn)異常情況，及時(shí)采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策，保證運(yùn)行穩(wěn)定，提高處理效果。

　　對(duì)污水處理系統(tǒng)的活性污泥生物相觀察著重從如下幾個(gè)方面觀察。

　　3.1活性污泥的結(jié)構(gòu)

　　活性污泥絮粒的大小、形狀、緊密程度、構(gòu)成絮粒的菌膠團(tuán)細(xì)菌與絲狀菌的比例及其生長(zhǎng)情況能很好地反映污水處理狀況。

　　活性污泥的污泥絮粒大、邊緣清淅、結(jié)構(gòu)緊密，呈封閉狀、具有良好的吸附和沉降性能。絮粒以菌膠團(tuán)細(xì)菌為骨架，穿插生長(zhǎng)一些絲狀菌，但絲狀菌數(shù)量遠(yuǎn)少于菌膠團(tuán)細(xì)菌，未見游離細(xì)菌、微型動(dòng)物以固著類纖毛蟲為主，如鐘蟲、蓋纖蟲、累枝蟲等；還可見到木盾纖蟲在絮粒上爬動(dòng)，偶爾還可看到少量的游動(dòng)纖毛蟲等，輪蟲生長(zhǎng)活躍。這是運(yùn)行正常的污水處理設(shè)施的活性污泥生物相，表明污泥沉降及凝聚性能較好，它在二沉池能很快和徹底地進(jìn)行泥水分離，處理出水效果好。在形成這種生物相結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)運(yùn)行管理，以繼續(xù)保持這種運(yùn)行條件。

　　污泥出現(xiàn)絮體結(jié)構(gòu)松散，絮粒變小，觀察到大量的游動(dòng)型纖毛蟲類（豆形蟲屬、腎形蟲屬、草履蟲屬、波多蟲屬、滴蟲屬等）生物、肉足類生物（變形蟲屬和簡(jiǎn)便蟲屬等）急劇增加的生物相，出現(xiàn)這種生物相時(shí)，污泥沉降性差，影響泥水分離。產(chǎn)生的原因是由于污泥負(fù)荷過低，菌膠團(tuán)細(xì)菌體外的多糖類基質(zhì)會(huì)被細(xì)菌作為營(yíng)養(yǎng)物用于維持生命需要，從而使絮體結(jié)構(gòu)松散，絮粒變小。若同時(shí)觀察到大量的游離細(xì)菌的生物相時(shí)，則是由污泥負(fù)荷過高引起的，這時(shí)污水中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)豐富，促使游離細(xì)菌生長(zhǎng)很好，絮凝的菌膠團(tuán)細(xì)菌趨于解絮成單個(gè)游離菌，以增大同周圍環(huán)境的比表面，同樣使污泥結(jié)構(gòu)松散，絮粒變小。此外，由于污泥絮粒的解絮或變小容易被微型生物吞噬，使得微型生物因食物充足而大量繁殖。對(duì)由于污泥負(fù)荷過低，應(yīng)采取減少污泥回流量、投加營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、縮短泥齡等方法提高污泥負(fù)荷運(yùn)行；對(duì)由于污泥負(fù)荷過高，則應(yīng)采取減少進(jìn)水流量，減少排泥等措施降低污泥負(fù)荷運(yùn)行。

　　3.2、生物活動(dòng)的狀態(tài)

　　污水處理系統(tǒng)的環(huán)境變化會(huì)對(duì)活性污泥中生物活動(dòng)的狀態(tài)產(chǎn)生反映，我們可通過觀察污泥中的生物活動(dòng)狀態(tài)了解污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

　　在處理系統(tǒng)的環(huán)境不利于污泥中原生動(dòng)物生存時(shí)，一般都會(huì)形成胞囊，這時(shí)原生質(zhì)濃縮，蟲體變圓收縮，體外圍以很厚的被囊，以利度過不良條件。如在進(jìn)水PH突變時(shí)，可見鐘蟲呈不活躍狀態(tài)，纖毛環(huán)停止擺動(dòng)，輪蟲縮入被甲內(nèi)：在進(jìn)水中難以分解或抑制性物質(zhì)過多以及水溫過低時(shí)，可見鐘蟲體內(nèi)積累有未消化顆粒并呈不活躍狀態(tài)，長(zhǎng)期下去會(huì)引起蟲體死亡：當(dāng)水中溶液解氧過高或過低時(shí)，可見鐘蟲的頭端突出一個(gè)空泡，呈不活動(dòng)狀態(tài)。出現(xiàn)這些生物相時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取適當(dāng)?shù)膶?duì)策，保證運(yùn)行穩(wěn)定，提高處理效果。

　　活性污泥中經(jīng)常出現(xiàn)的絲狀硫細(xì)菌，如發(fā)硫細(xì)菌貝氏硫細(xì)菌等，對(duì)溶氧水平反應(yīng)非常敏感。當(dāng)水中溶解氧不足時(shí)能將水中的H2S氧化為硫，并以硫粒的形式積存于體內(nèi)，而當(dāng)溶解氧大于1mg/l時(shí)，體內(nèi)硫?？杀贿M(jìn)一步氧化而消失。因此，可通過對(duì)硫細(xì)菌體內(nèi)的硫粒的觀察，間接地推測(cè)水中溶解氧的狀況。

　　3.3、同一種生物數(shù)量增減

　　對(duì)于運(yùn)行正常的污水處理系統(tǒng)的活性污泥中的微生物種類、數(shù)量以及它們之間的數(shù)量比均保持相對(duì)恒定，在處理系統(tǒng)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，污泥中的微生物種類、數(shù)量以及它們之間的數(shù)量比會(huì)進(jìn)行相應(yīng)變化，以達(dá)到新的生態(tài)平衡，由此，我們可通過對(duì)污泥中的某種生物數(shù)量的變化來了解處理系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

　　污泥中出現(xiàn)球衣菌屬、發(fā)硫菌屬、諾卡氏菌屬、各種霉菌等絲狀微生物異常增長(zhǎng)的生物相時(shí)，表明污泥將發(fā)生膨脹現(xiàn)象。絲狀菌導(dǎo)致的污泥膨脹是因?yàn)榻z狀菌具有耐低營(yíng)養(yǎng)、耐低氧、適合于高N/C污水的特性在污水進(jìn)水的BOD：N或BOD：P比例過高、PH值偏低BOD負(fù)荷高、小分子碳水化合物多、水溫偏低、流入重金屬等有毒物質(zhì)時(shí)可引起絲狀菌過量繁殖。在生產(chǎn)實(shí)踐中我們可觀察污泥中的絲狀細(xì)菌的數(shù)量和生長(zhǎng)趨勢(shì)，若有繼續(xù)增多的趨勢(shì)，應(yīng)及時(shí)采取措施控制絲狀細(xì)菌的生長(zhǎng)、調(diào)整運(yùn)行過程中的影響因素。

　　出現(xiàn)絮體結(jié)構(gòu)松散解絮時(shí)，細(xì)小的絮粒成為輪蟲的充足食物，使輪蟲惡性繁殖，數(shù)量急劇上升的生物相時(shí)，表明污泥老化，此時(shí)應(yīng)采取增加排泥的措施。

　　原生動(dòng)物及輪蟲類微型動(dòng)物受有毒物質(zhì)的影響比細(xì)菌更為敏感。因此，在生產(chǎn)運(yùn)行過程中可采用觀察微型動(dòng)物的生物相判斷有毒物質(zhì)對(duì)活性污泥的影響。木盾纖蟲屬作為活性污泥法中最易受到影響的指標(biāo)性生物，對(duì)毒物影響非常敏感。當(dāng)出現(xiàn)椐木盾纖蟲屬急劇減少的生物相時(shí)，就可以判定為受到了進(jìn)水有毒物質(zhì)的影響。此時(shí)，一方面采取提高曝氣池的微生物濃度的措施，另一方面采取去除污染源的有毒物質(zhì)。

　　3.4、生物種類的變化

　　在正常運(yùn)行階段時(shí)，若污泥中的生物的種類突然發(fā)生變化，可以推測(cè)運(yùn)行狀態(tài)亦在發(fā)生變化。因此在生產(chǎn)實(shí)踐中找出運(yùn)行過程中的指示性生物，根據(jù)指示性生物的數(shù)量變化來了解污水處理的運(yùn)行狀況，預(yù)測(cè)處理效果?；钚晕勰嘀欣壑οx、木盾纖蟲、裂口蟲、鐘蟲的數(shù)量呈增長(zhǎng)趨勢(shì)時(shí)，出水水質(zhì)明顯變好，出水BOD5值下降，出水懸浮物濃度也隨之下降。在污泥結(jié)構(gòu)松散轉(zhuǎn)差時(shí)，?？砂l(fā)現(xiàn)游動(dòng)纖毛蟲大量的增加，出水混濁、處理效果較差時(shí)，變形蟲及鞭毛蟲類原生動(dòng)物的數(shù)量會(huì)大大增加。

　　當(dāng)貝日阿托氏菌屬、扭頭蟲屬、新態(tài)蟲屬等能生活在溶解氧不足環(huán)境下的生物出現(xiàn)時(shí)，活性污泥呈黑色，并散發(fā)出腐敗的臭味。出現(xiàn)這種生物相時(shí)表明溶解氧不足，需要向曝氣池內(nèi)增加供氧量，提高溶解氧濃度。當(dāng)經(jīng)過持續(xù)地過度曝氣，使溶解氧濃度超過5mg/l時(shí)，會(huì)出現(xiàn)大量的各種肉足類和輪蟲類，這時(shí)應(yīng)減少曝氣量。

　　當(dāng)污水濃度和BOD負(fù)荷低時(shí)，會(huì)以游仆蟲屬、旋口蟲屬、輪蟲屬、表殼蟲屬、鱗殼蟲屬等生物占優(yōu)勢(shì)，這種生物多，標(biāo)志著硝化正在進(jìn)行。出現(xiàn)這種生物相時(shí)應(yīng)及時(shí)提高BOD負(fù)荷運(yùn)行。

　　在活性污泥出現(xiàn)惡化的情況時(shí)，通過調(diào)整運(yùn)行環(huán)境，出現(xiàn)漫游蟲屬、斜葉蟲屬、管葉蟲屬等生物時(shí)，表明活性污泥開始從惡化恢復(fù)到正常狀態(tài)。

　　在培菌階段對(duì)污泥中生物的種類的演替觀察非常重要，它可用來指導(dǎo)培菌工作的進(jìn)行。在培菌初期，水中有機(jī)物濃度很高，污泥未形成，這時(shí)可觀察到大量的游離細(xì)菌及鞭毛蟲，接著出現(xiàn)掠食很強(qiáng)的游動(dòng)纖毛蟲，隨著培菌的進(jìn)行，水中有機(jī)物濃度不斷降低，游離細(xì)菌及鞭毛蟲數(shù)量不斷減少，游動(dòng)纖毛蟲因食物減少而不斷減少，當(dāng)出現(xiàn)了固著型纖毛蟲標(biāo)志污泥基本形成，隨著污泥成熟及凈化程度好時(shí)，便會(huì)出現(xiàn)輪蟲。

　　4、結(jié)語

　　污水處理系統(tǒng)不管采用何種處理構(gòu)筑物的形式及何種工藝流程，都是通過處理的活性污泥中微生物的代謝活動(dòng)，將污水中的有機(jī)物質(zhì)氧化為無機(jī)物質(zhì)，從而使污水得以凈化。從目前運(yùn)行的污水處理廠的生物相實(shí)際觀察和大量的文獻(xiàn)介紹，污水處理系統(tǒng)處理效果都與污水處理系統(tǒng)中組成活性污泥的微生物種類、數(shù)量及代謝活力有關(guān)，可見污水處理系統(tǒng)的生物相對(duì)污水處理具有很好的指示作用。污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行管理主要是為污泥中的微生物提供一個(gè)較好的的生存環(huán)境條件，以發(fā)揮活性污泥中的微生物最大的代謝活力，達(dá)到良好的污水處理效果。因此，在運(yùn)行管理實(shí)踐中可通過對(duì)污泥的生物相觀察來指導(dǎo)污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行管理，使處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、高效的處理效果。

　　在污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行管理工作過程中，由于外部因素（如溫度、酸堿度、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、毒物濃度和溶解氧等）的變化，會(huì)使處理系統(tǒng)出現(xiàn)異常的問題（如二沉池飄泥、污泥膨脹、曝氣池有臭味等），導(dǎo)致處理效果下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使污水處理系統(tǒng)運(yùn)行失敗。因此，通過對(duì)污泥生物相的觀察，判斷污泥中微生物的種類、數(shù)量及活性的變化趨勢(shì)，分析產(chǎn)生的原因，及時(shí)采取處理措施，預(yù)防污水處理系統(tǒng)的異常情況發(fā)生。

　　由于每個(gè)污水處理廠的進(jìn)水質(zhì)、處理工藝有差異，特別是工業(yè)污水，因其生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品種類的原因，導(dǎo)致污水的種類繁多，成分各異，使得各處理系統(tǒng)的活性污泥生物相有很大差異。因此，在運(yùn)行管理實(shí)踐中，應(yīng)通過長(zhǎng)期的觀察，找出本處理系統(tǒng)污水水質(zhì)變化與生物相變化之間的關(guān)系，確定能判斷污水處理系統(tǒng)的環(huán)境條件和處理水質(zhì)好壞的指示性生物，可以通過對(duì)生物相的觀察判斷處理系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，從而用來指導(dǎo)運(yùn)行管理。