微生物镜检对工艺的指导作用剖析

微生物镜检对工艺的指导作用剖析活性污泥微生物镜检对污水处理工艺的指导
青岛中润水处理有限公司王胜渊
关键词污水处理微生物生态系统
青岛中润水处理有限公司(原青岛经济技术开发区泥布湾污水处理厂)位于青岛经济技术开发区凤凰岛(薛家岛)南、唐岛湾畔，总占地面积1,4亩，服务人口约40万，服务面积51平方公里。

目前，中润水处理公司由污水二期、污水三期、污水四期(建设中)、中水工程(建设中)、配套除臭设施组成，设计污水总处理能力10万吨/日。

2污水二、三期设计处理能力分别为3万吨/日，采用A/O工艺，设计出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B类标准，为了配合青岛开发区将来的中水回用，综合考虑中润水处理有限公司的现状和施工条件，在节约基建投资的前提下，2007年建设了规模为1万吨/日(土建2万吨/日)的中水项目。

为普及中水的使用，通过自筹资金，至2012年6月实际建成了约11千米的中水管网。

2013年为保证出中水出水水质，在四期改扩建的同时将一期中水处理工艺改扩建为膜工艺，处理能力为2万吨/日。

原一期采用三沟式氧化沟工艺，设计处理能力2.5万吨/日，于1999年9月正式投入运营，出水水质要求达到二级排放标准，现该工艺已拆除进行四期工程建设。

污水四期设计处理能
日，同时新建8万吨/天的深度处理设施，设计出水水质要求达到《城镇污水处理力4万吨/
厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A类标准，目前该项目正在设备调试阶段，正式投产后中润水处理有限公司出水水质将达到一级A 到要求，日处理污水能力达到10万吨，其中8万吨属于提标改造，2两万吨属于中水项目。

笔者通过多年对活性污泥中微生物观察和对比，发现一些指示性微生物可以为污水处理工艺提供一些有用的帮助和指导，现将积累的经验和同行们共同分享，其中有不足之处请各位专家指正。

1.概述
目前城市污水的处理方法大部分都是生物处理，通过活性污泥中的微生物将水中的污染物分解消化，保正出水水质达标排放。

在活性污泥中所有微生物组成一个生态系统，一切微生物都在自己生存的环境中按照生态规律生活，环境条件的变异必然影响到它们的正常生活。

同样，微生物的生长亦必然和环境有着密切的关系。

因此不同的条件如温度、PH值、营养物质等都对微生物的生长繁殖有着很大的影响，同样在生态系统中占优势种群的微生物对污水处理效果有决定的作用。

本文通过对微生物的观察，了解活性污泥中微生物种类、形状;影响微生物生存的影响因素;微生物对活性污泥的指示作用等方面进行总结。

2.活性污泥中常见微生物
通过多年观察发现在活性污泥中存在的微生物主要有:细菌、原声动物、后生动物三类，其中原声动物主要有:鞭毛纲、肉足纲、纤毛纲和吸管纲四个种属。

后生动物主要有轮虫、线虫、顠体虫及浮游甲克动物等。

2.1细菌
细菌类微生物是活性污泥中的主要微生物，主要分为异养型和自养型和混合营养型细菌。

基本形态有三种:球形、杆状、螺旋状三种形态。

除了以上三种形态外还存在一种丝状的菌种。

各种细菌是废水处理中的主力，通过光能、化学能和废水中的有机物质作为生长繁殖的能源，将废水中污染物消减;通常大量细菌形成菌胶团，增加对废水中的污染物的吸附能力，提高废水处理效果。

另外丝状菌虽然对废水中的污染物有一定的消解能力，但是容易导致污泥膨胀，从而污泥沉降性能变
差，导致出水悬浮物升高，严重导致活性污泥随着出水流失。

所以污水厂对丝状菌的控制和抑制是保证污水处理顺利进行的非常重要工作。

菌胶团片
2.2原生动物
原生动物是活性污泥中的优势种群，它们以通过吞噬游戏细菌和废水中的有机物来生存繁殖;由于细菌类微生物较小，一般显微镜较难发现，所以，污水处理厂化验室一般通过原生动物的观察来了解活性污泥的性状和出水水质情况，常见原生动物有鞭毛纲、肉足纲、纤毛纲和吸管纲动物。

2.2.1鞭毛纲:有一根或多根鞭毛作为运动工具的原生动物统称为鞭毛虫。

本纲的营养类型为全动性营养、植物性营养和腐生性营养。

我厂活性污泥中常见的有波多虫、眼虫、杆囊虫、内管虫等。

大部分为全动性营养和腐生性营养，当进水严重超标出水水质恶化时或活性污泥老化腐败时该种群动物大量出现。

2.2.2肉足纲:形体小，大多没有固定形态或体形呈球有针形伪足，为全动性营养，以捕食细菌为生。

我厂常见的有变形虫、栉毛虫、鳞壳虫、方壳虫和表壳虫等，一般数量比较少且不活跃，当水质恶化时才大量出现。

图片如下: 变形虫
栉毛虫
2.2.3纤毛纲:以纤毛作为运动和捕食的器官称为纤毛虫，分为游动型和固着型，捕食细菌和体形较小的原生动物。

游动型纤毛虫又分为游泳型和匍匐型纤毛虫。

我公司活性污泥中常见的有草履虫、四膜虫、半眉虫、漫游虫、肾形虫、弯豆形虫等，当出水较差时游泳型纤毛虫较多如豆形虫、漫游虫。

匍匐型纤毛虫主要有
楯纤虫、游仆虫等。

固着型纤毛虫主要有钟虫、盖纤虫、累枝虫、独缩虫和聚缩虫。

当出水水质好时以固着型纤毛虫为优势种群。

(纤毛纲原生动物见下图) 漫游虫
钟虫
累枝虫
2.2.4吸管纲:虫体呈球形、三角形长出吸管，靠一根柄固着生长，以原生动物和轮虫为食。

以球形、三角形和四分锤形的吸管虫为主要的种类，当出水水质好且稳定时该种属的微生物常见。

如下图
吸管虫
2.3 后生动物
后生动物主要有各种轮虫、线虫和红斑瓢体虫，以细菌、原生动物和污泥碎屑为生。

但是当活性污泥出现污泥膨胀趋势时，水质活性污泥絮体较小，轮虫就会大量出现，所以大量轮虫的出现一般指示污泥有发生膨胀趋势或已经发生污泥膨胀。

另外由于线虫分为好氧和兼性厌氧的种群，当大量出现线虫时，根据污泥的色泽分析，如污泥色泽较暗淡或发黑就说明混合液溶解氧不足;同时根据出水水质判断，如出水COD、氨氮升高就说明生化系统处于缺氧状态，需要加大曝气量增加溶解氧浓度。

(轮虫见下图)
轮虫
3.活性污泥中微生物生存影响因素
微生物群落的组成结构主要由细菌、原生动植物和微型后生动物构成一个平衡的微生物生态系统。

由于细菌不易观察，所有主要从原生动物和后生动物的活性、数量、种群等进行
观察、记录，结合出水水质情况，总结对微生物的生产影响因素。

在溶解氧充足、营养物质平衡的情况下，各种微生物的种类和种群都变化不大，如果微生物种群数量发生变化就说明外界环境发生变化，通过对微生物种类数量和种群数量变化的观察、记录和分析从中可以发现一些规律变化。

具体到我公司A2/O工艺生产运行上对微生物种群数量的影响主要有:PH、温度、溶解氧、进水水质等，同样微生物数量的变化(活性污泥的浓度和活性)也影响着出水水质的变化。

下面就从以上几个方面加以分析。

3.1进水,,值的影响
我公司进水PH值近几年变化不太大，一般保持在 7.5—8.5 之间，活性污泥中的微生物通过多年的驯化已经适应这种PH值进水，相对于其他影响因素PH值对微生物的生长影响不太大。

但是通过实际生产经验发现，如果A2/O工艺脱氮效果不理想时，生化池内硝酸盐氮浓度升高，将会影响到生化池混合液的PH值。

当生化池混合液PH值在低于6.7以下时会影响到活性污泥中的硝化细菌的活性，出水氨氮就有升高的趋势。

所以当进水PH值比较稳定时，好氧混合液和出水PH值较低时需要考虑生物脱氮效果是否出现问题。

3.2温度的影响
相对PH值因素的影响进水温度对微生物的影响相对较大一些。

因为活性污泥中的微生物比较适宜生存的环境温度为16-25?，高于或低于这个温度范围对微生物的生长繁殖和新陈代谢有很大的影响。

由于我公司在北方沿海地区属于海洋气候，由于海洋的影响春季升温较慢秋季降温也慢，从而导致夏秋季节和春冬季节更替不明显，而且夏季由于海洋的影响温度相对内陆地区气温不太高，一般超过30?的气温通常三四个周，相对进水的温度超过25度的时间基本上也就是一个月的时
间。

所以说高温对我公司工艺生产中的影响比较小，而我公司进水温度低于15?的进水从当年的11月中旬到次年的5月初几乎将近半年的时间，其中水温低于10?的事件差不多有60天左右，所以低温对我公司活性污泥中微生物的影响还是比较大的。

通过对活性污泥中的微生物显微镜观测，可以很明显的看出来。

如当年十月底至十二月中旬和次年三月初至五月中旬观察纪录可以看出，当进水温度低于15?高于10?时，活性污泥中的微生物活性比夏季时期明显降低很多，新生的菌胶团减少。

微生物群落中优势种群主要有纤毛虫和轮虫，其中纤毛虫中匍匐型纤毛虫为优势群体如:楯纤虫、游仆虫表现活跃且数量比较多，而固着类纤毛虫如:各种累枝虫、盖纤虫、聚缩虫，数量较多，但活性不强。

另外各种轮虫数量较多，表现活跃。

这些微生物大量吞食细菌、小的原生动物和污泥碎屑。

所以这一段时期在进水没有严重超标的情况下，只要曝气充足，工艺调整合理，出水COD低于40mg/l 氨氮低于4mg/L悬浮物低于15mg/L。

如果有超标进水的影响，在不是连续超标进水的情况下，一般只要工艺中污泥浓度达到5000mg/L以上且正常曝气可耐受短时间(2-5小时)的负荷冲击而出水达标。

如果长时间的负荷冲击(连续6小时以上)第二天活性污泥中的微生物可以看出累枝虫、盖纤虫、钟虫等大量消失，而一些游动型纤毛虫如:豆形虫出现，出水水质各项指标开始升高，如果不调整工艺，出水就要超标。

在当年十二月底至次年二月初这一段时期进水温度基本在5-10度之间，这一段时间可以说是微生物的冬季，对其生长、繁殖影响很大。

在低温环境下各种原生动物新陈代谢都减缓甚至停止以适应恶劣环境，只有一些低等的微生物如各种细菌比较活跃，尤其是一些低温型细菌和霉菌。

所以这一时期的活性污泥中原生动物和后生动物种群数量不太大且大部分不活跃，比较常见的是楯纤虫、轮虫、线虫和极个别的固着型纤毛虫如小口钟虫、集盖虫、累枝虫。

如果水温在5度左右一段时间，固着类纤毛虫消失不见，出水氨氮含量升高至5-8mg/L时一些游动型纤毛虫出现，如豆形虫、四膜虫等，还有一些鞭毛虫活跃。

另外我公司为了周边环境于2009年对生物池进行了加盖除臭，生物池处于封闭状态，冬季受外界气温的影响减小，基本在冬季生物池内的水温可以控制在12-15?。

加盖设施虽然减少了气温对微生物活性的影响，但更大的影响是丝状细菌大量繁生，活性污泥发生膨胀，
对后续处理系统造成很大的影响。

丝状菌是可以在显微镜下清晰观察到细菌。

当生物镜检时发现有丝状菌时需要及时采取措施，加强生产管理(目前国内外还未发现有效治理丝状菌的办法)，提前控制活性污泥中的丝状菌数量。

另外加强生物镜检和剩余污泥的排放，防止活性污泥严重膨胀。

一般我公司基本在1-5月份属于污泥膨胀期，较其他露天污水厂提前2个月。

3.3 溶解氧的影响
在A2/O工艺中好氧区过高或过低的溶解氧对微生物的生长繁殖、新陈代谢以及脱氮除磷的效果都有影响。

通过生产工艺技术指标和实际工作中的观察，在水温适宜(20?左右)时好氧区溶解氧在2-3mg/L微生物生长和脱氮除磷效果比较好。

当溶解氧低于1mg/L时好氧区的活性污泥中的微生物由于水中溶解氧较低而表现为不活跃，固着类纤毛虫大部分不活跃且虫体头部发现气泡(头顶泡)，另外线虫是兼性厌氧的生物，当溶解氧较低时线虫会大量出现。

除此以外由于溶解氧不足水中有机物硝化效果不好导致缺氧区脱氮效果不明显从而出水氨氮、总氮含量升高。

污泥中大量出现豆形虫、四膜虫等游动型纤毛虫。

如果溶解氧高于4mg/L 时会抑制分解有机磷化物的聚磷菌的活性从而导致出水总磷超标。

3.4 进水水质、水量的影响我公司属于北方地区，雨季集中在七、八、九三个月，所以这一段时期水量较大，进水水质较好，进水COD、SS、BOD、NH3-N基本都低于进水要求，但总的进水负荷较大对工艺生产也有一定的冲击。

另外这一段时期水温较高，比较适合微生物生长和新陈代谢，COD、SS、BOD、NH3-N的去除效果比较好。

如果工艺调整和管理不到位也容易引起出水水质恶化。

这一时期活性污泥增长较快，耗氧率高，温度高
水中溶解氧的浓度低，应该加强曝气量的调整，保持好氧区溶解氧含量不低于
2mg/L同时加强剩余污泥的排放。

如果调整好工艺生产，这一时期的微生物以纤毛虫和轮虫为优势种群，其中各种累枝虫、集盖虫、钟虫、独缩虫和楯纤虫活跃。

如水温高于30度则以环壳杆虫、楯纤虫为优势种群。

当水温降低到28度以下时环壳杆虫数量减少累枝虫、集盖虫等固着类纤毛虫数量开始恢复。

另外在雨天进水中有机物含量很低时(COD?200mg/L、BOD?100mg/L)会出现大量的眼虫、杆囊虫。

其余时间属于枯水期，进水污染物含量较高，几乎每天都有多次超标水进入我公司污水处理系统。

尤其是在11-12月期间有几次进水(COD超过2000mg/L、NH3-N超过
90mg/L)对我厂生产工艺造成很大的冲击。

好氧区活性污泥中的匍匐型纤毛虫(楯纤虫)、固着类纤毛虫(累枝虫、集盖虫)大量消失，游动型纤毛虫(豆形虫、漫游虫)、鞭毛虫出现而且很活跃。

出水COD升高至50-60mg/L，严重时超标。

同时出水氨氮升至10-20mg/L。

由于是低温时期微生物基本处于休眠期，超标进水对微生物种群数量的影响很严重，另外由于原生动物和后生动物大量的吞噬有机污染物和细菌，所有的纤毛虫和轮虫体内有大量的食物泡，微生物新陈代谢停止或死亡，出水水质恶化。

综合以上四个方面对微生物的影响而导致活性污泥的浓度、沉降性、吸附性变化从而对出水水质也有相应的影响。

在水温20?以上时，活性污泥浓度增长快，污泥中有大量的新生菌胶团，大量吸附有机物，水中BOD、COD、NH3-N、TP含量降低，大量活跃的楯纤虫、累枝虫、集盖虫、轮虫、吸管虫等吞噬水中游离细菌和污泥碎屑，保证出水中悬浮物、细菌含量较低。

同时污泥的絮体大，污泥沉降比在40左右，沉降性好，保证二沉池出水没有污泥流出。

当水温在15-20?时，活性污泥中开始滋生丝状菌，其他菌胶团变小，轮虫、线虫和楯纤虫活跃。

丝状菌繁生导致污泥膨胀，出水COD、氨氮等指标均比较好，但污泥沉降性变差，进水量略大就会导致二沉池出现跑泥现象，需要加强生物镜检和排泥，应对丝状菌繁生。

当水温
低于10度时，活性污泥中的各种微生物新陈代谢减缓甚至停滞，污泥浓度增长缓慢，污泥中新生菌胶团较少，大量低温细菌生长(霉菌)，这类细菌没有夹膜不能形成菌胶团，有许多菌丝形成菌丝体，所以污泥沉降性、吸附性都差。

污泥中的楯纤虫、累
枝虫、集盖虫、轮虫数量不太多且不太活跃，不能大量吞食游离的细菌和污泥碎屑，所以出水中的悬浮物较高(15-20mg/L)。

同时污泥絮体细小，污泥沉降比在70上，二沉池污泥沉降不好，如果剩余污泥回流不及时可能导致二沉池泥面升高导致出水有污泥流出。

所以这一时期一定要加强生产管理，加强剩余污泥回流和排放控制污泥浓度保证出水水质。

通过活性污泥中的微生物变化可以得出以下结论:当进水水质较好时，微生物种群中楯纤虫、累枝虫、集盖虫、钟虫、占优势种群，轮虫数量较多并且活跃，出水水质很好。

当微生物中楯纤虫、累枝虫、集盖虫、钟虫、轮虫数量减少，说明前一日进水超标，当天出水氨氮、悬浮物升高。

当出水中氨氮含量升高后会出现豆形虫，出水氨氮在10mg/L以上时，污泥中大量出现豆形虫、漫游虫、四膜虫，累枝虫、集盖虫、钟虫大量减少，甚至消失。

生化池水温在28度以上时累枝虫、集盖虫、钟虫会大量减少，出现大量的环壳杆虫并且很活跃。

污泥中线虫较多说明生化池溶解氧较低或污泥有膨胀的趋势，如果钟虫类原生动物有头顶泡也说明缺氧。

如果轮虫、固着类纤毛虫体内有积存的食物泡，楯纤虫减少，说明前期有大量的超标水进入。

如果有大量的鞭毛虫、鳞壳虫出现，豆形虫、漫游虫活跃，累枝虫、钟虫消失说明水质恶化。

如果出水水质比较好但是出现大量的眼虫、杆囊虫说明进水BOD、COD含量低。

4. 微生物对活性污泥的指示作用
微生物在污水处理工艺调整、调试过程中起着很重要的指示左右，通过镜检观察活性污泥中的微生物种群可以发现该活性污泥的好差，其指示作用有:
4.1 活性污泥中着生的固着类缘毛目多时，处理效果良好，出水BOD和浊度低。

(如小口5
钟虫、八钟虫、沟钟虫、褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫)这些缘毛目
的种类都固定在絮状物上，并随之而翻动，其中还夹杂一些爬行的楯纤虫、游仆虫、尖毛虫等，这说明优质而成熟的活性污泥。

4.2 小口钟虫在生活污水和工业废水处理很好时往往就是优势菌种。

4.3 活
性污泥中如果大量鞭毛虫出现，而着生的缘毛目很少时，表明净化作用较差。

4.4 活性污泥中大量的自由游泳的纤毛虫出现，如豆形虫、漫游虫、草履虫等，指示净化作用不太好，出水氨氮、COD上升。

4.5 活性污泥中如出现主要有柄纤毛虫，如钟虫、累枝虫、盖虫、轮虫、寡毛类时，则水质澄清良好，出水清澈透明。

4.6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。

4.7活性污泥膨胀时出现的微生物为球衣菌、各种霉菌等，这些丝状微生物引
起污泥膨胀，当SVI在200以上时，这些丝状微生物呈丝屑状，同时可能会出现较多的轮虫、楯纤虫和线虫。

膨胀污泥中的其他微型动物比正常污泥少。

4.8 在污水处理中，活性污泥中钟虫、累枝虫出现作为污泥正常或改善的指示生物。

4.9在一些对原生动物不宜生长的活性污泥中，主要看菌胶团的大小用数
量来判断处理效果。

以上就是笔者在多年污水处理工作中通过微生物观察总结的一些经验，希望通过和同行业工作者相互交流，共同为污水处理事业贡献一份力量。

参考文献:
1.环境工程微生物学胡家俊周英群高等教育出版社
2.城镇污水厂管理实务周东善主编黄河出版社
古今名言
敏而好学，不耻下问——孔子
业精于勤，荒于嬉;行成于思，毁于随——韩愈兴于《诗》，立于礼，成于乐——孔子己所不欲，勿施于人——孔子
读书破万卷，下笔如有神——杜甫
读书有三到，谓心到，眼到，口到——朱熹立身以立学为先，立学以读书为本——欧阳修读万卷书，行万里路——刘彝
黑发不知勤学早，白首方悔读书迟——颜真卿书卷多情似故人，晨昏忧乐每相亲——于谦书犹药也，善读之可以医愚——刘向莫等闲，白了少年头，空悲切——岳飞发奋识遍天下字，立志读尽人间书——苏轼鸟欲高飞先振翅，人求上进先读书——李苦禅立志宜思真品格，读书须尽苦功夫——阮元非淡泊无以明志，非宁静无以致远——诸葛亮熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟——孙洙《唐诗三百首序》
书到用时方恨少，事非经过不知难——陆游问渠那得清如许，为有源头活水来——朱熹旧书不厌百回读，熟读精思子自知——苏轼书痴者文必工，艺痴者技必良——蒲松龄
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