活性污泥微生物学(实际经验总结,绝对实用)

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活性污泥微生物学

卓祥和编写

二〇〇八年九月

活性污泥微生物学

工业废水或城市污水排入水体后，使水体受到有机污染。有机污染是当前水体污染的普遍倾向，因此有机污染的治理是保护水资源的重要措施。如果被有机污染的水体是河流，在流径一段距离后，水中有机物在微生物的作用下，逐渐被氧化、分解，最后恢复到原来的清洁程度，这一过程称为水体的自挣。微生物在氧化、分解有机物的过程中，不断消耗河流中的溶解氧，而溶解氧则可在流动的河流表面从大气中得到补充。我国古代，就有“流水不腐，户枢不蠹”的谚语。这种利用溶解氧氧化、分解有机物的微生物称作好氧微生物。

排入水体的污水，一部分以悬浮状态的有机物沉淀至水底，无法不断获得溶解氧。此时，另一种称为厌氧微生物发生作用。厌氧微生物是自养性的，以发酵方式分解有机物和合成微生物机体。厌氧分解能产生有机酸、醇、硫化氢、二氧化碳、沼气和热能。所以受有机污染的水体常发生底泥冒气泡现象。民间的沼气池和堆肥是厌氧微生物作用的例子。

我国现行国家标准规定，污水处理工程中，水中溶解氧≥2mg/L为好氧区（Oxic Zone），主要功能是降解有机物和进行硝化反应（又称碳化和硝化）；0.2～0.5mg/L为缺氧区（Anoxic Zone），在兼氧微生物作用下能起到脱氮的反硝化反应；＜0.2mg/L的称为厌氧区（Anaerobic Zone），微生物能吸附有机物并释放磷，以便在好氧区吸收磷从剩余污泥排出而起到除磷功能。水中溶解氧在0.5～2mg/L属于有氧区范围，有相应的微生物菌种存在，起到相应的有机物氧化、氨氮硝化和硝酸盐反硝化的作用。

利用好氧微生物、兼氧微生物和厌氧微生物清除水中有机物的技术，被称作生物处理技术。

污水生物处理技术，按处理设施的载体不同，分为生物膜法和活性污泥法两种。如以填料和膜片作为载体的各种生物滤池和生物转盘等处理设备属于生物膜法；以水为载体的各类曝气池、氧化沟等属于活性污泥法。也有两者结合，在水中设置填料载体的接触氧化法等。

活性污泥法以好氧微生物处理为主。在活性污泥法生物处理设施中需不断充入空气，即曝气。从而加速微生物分解污水中有机物的速度，随之有大量絮状的泥粒产生，这就是活性污泥。它是由大量的细菌、原生动物等微生物，以及一些无机物所组成。活性污泥按照污水水质的不同而有不同的颜色，一般为黄褐色。

为了提高污水生物处理的效果，我们必须对构成活性污泥的主要生物类群、它们在生物处理中的作用、环境对微生物的影响等等有一定的认识，以掌握其规律性，从而去指导活性污泥法及其他方法处理污水的工作。

一、活性污泥中的主要生物类群

活性污泥中的主要生物类群有细菌和原生动物，还有其它一些生物。

(一)细菌

在活性污泥中细菌数量最多，由于其体积微小、表面积很大，因此具有很强的吸附和氧化分解有机物的能力。在污水生物处理中，细菌起着主要的作用。

细菌是单细胞微

生物，整个菌体只是

一个细胞。细菌从外

形上看有球形的(球

菌)、杆形的(杆菌)和

螺旋形的(螺旋菌)。

这三种形状的细菌在

活性污泥中都可以看到，其中以杆菌为主(图1-1)。

细菌的体积微小，球菌的直径是

0.5～2微米(1微米＝1000毫米)，杆菌长

1～5微米，宽0.5～1.0微米。细菌的体

积虽然很小，但具有一定的构造(图1-2)。

在细菌细胞的最外层有细胞壁。细胞

壁无色透明，坚硬而有弹性。细胞壁使细

菌具有一定的形状，并对细菌具有保护作

用。

细胞质膜紧贴于细胞壁内层，这是一种半渗透性膜，在调节物质出入细胞方面起着重要的作用。

在细胞质膜里面的是细胞质。细胞质主要是由蛋白质和核酸组成，在细胞质里含有核糖体和贮藏物质，主要的贮藏物质有聚β羟基丁酸、糖元或淀粉以及异染粒、硫等。

在细菌体内还有细胞核。细菌的细胞核构造比较原始、无核膜。

细胞壁、细胞质膜。细胞质和细胞核是每一个细菌都有的，是细菌的基本构

造。细菌除了基本构造外，还有荚膜、鞭毛、芽孢等特殊构造。

每个细菌在细胞壁外面都有一层粘液层。有些细菌粘液层增厚就形成荚膜。荚膜对细菌具有保护作用。

有些细菌有鞭毛。鞭毛是细菌的运动器官，细菌通过鞭毛的摆动能在水中游动。由于鞭毛的直径更为微小，因此要用特殊染色法或用电子显微镜才能看到。

有些细菌，主要是杆菌在一定的生活周期能在菌体内产生芽孢。芽孢由细胞质和细胞核失水凝聚形成。每个细菌只能形成一个芽孢，因此芽孢没有繁殖作用。芽孢由于含水量少(一般细菌含水量约为80％，而芽孢为60％)，外面又有很厚的壁，因此对外界的不良环境有很强的抵抗力，例如一般细菌在60℃下，经半小时就要死亡，而有些芽孢要在100℃以上经过1～3小时的沸煮才会死亡。芽孢能在缺水的条件下，保持生活能力多年，并且一旦环境条件适宜，能萌发成菌体。芽孢的折光性强，不易着色，在显微镜下看到的是一个透明体。

细菌在环境条件适宜时分裂速度很快，一般每隔20～30分钟分裂一次。因此细菌在固体培养基上生长繁殖时，到了一定时期就能形成肉眼所能见到的群体，这就是菌落。

在活性污泥中经常出现的细菌有菌胶团属、假单孢菌属、芽孢杆菌属、小球菌属、黄杆菌属、杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属、产气杆菌属、棒状杆菌属、八迭球菌属、螺菌属、诺卡氏菌属等等。这些细菌中的大多数具有形成菌胶团的能力。

活性污泥中的细菌通常以菌胶团的形式存在。只有少数以游离状态存在。所谓菌胶团，是由细菌以及细菌分泌的胶质组成的细小颗粒。生产中经常提到的污泥性能和结构的好坏—即污泥吸附、氧化分解有机物的能力，以及污泥凝聚沉降性能，与菌胶团有十分密切的关系。菌胶团是活性污泥的主体，是一种粘性的菌胶团块，能使污水中有机物粘附在颗粒—上，然后加以分解利用。在活性污泥中菌胶团能提供固定生活的原生动物和丝状细菌栖息和附着生长的场所，它也是活性污泥絮状化的基本成分。菌胶团细菌具有较强的分解有机物质的能力。菌胶团细菌由于菌体都包埋在胶质中，就不致被原生动物所吞噬，并有利于沉降。

菌胶团细菌除了在营养上对碳源和氮源都有一定要求外，并具有较高的好气性，菌胶团的形状很多，有垂丝状的，分枝状的、蘑菇形的、球形的、椭圆形的、片状的等等(图1-3)。