好氧活性污泥中的微生物主要由細菌組成,其數量可占污泥中微生物總量的90%~ [#]5%左右,在處理某些工業(yè)廢水的活性污泥中甚至可達100%。此外污泥中還有原生動(dòng)物和后生動(dòng)物等微型動(dòng)物,在處理某些工業(yè)廢水的活性污泥中還可見(jiàn)到酵母、絲狀真菌、放線(xiàn)菌以及微型藻類(lèi)。
1.菌膠團
菌膠團是活性污泥的結構和功能中心,是活性污泥的基本組分,^旦菌膠團受到破壞,活性污泥對有機物的去除率將明顯下降或喪失。'在活性污泥培養的早期,可以看到大量新形成的典型菌膠團,它們可以呈現指狀、垂絲狀、球狀、蘑菇狀等多種形式。進(jìn)人正常運轉階段的活性污泥,具有很強吸附能力和氧化分解有機物能力的菌膠團會(huì )把污水中的雜質(zhì)和游離微生物吸附在其上,形成活性污泥絮凝體。因此,除少數負荷較高、處理污水碳氮比較高的活性污泥外,只能在絮粒邊緣偶爾見(jiàn)到典型的新生菌膠團。細菌形成菌膠團后,可以防止被微型動(dòng)物所吞噬,并在一定程度上免受污水中有毒物質(zhì)的影響,而且具有很好的沉降性能、有利于混合液在二沉池迅速完成泥水分離。
通過(guò)觀(guān)察菌膠團的顏色、透明度、數量、顆粒大小及結構松緊程度等可以判斷和衡量活性污泥的性能。新生菌膠團無(wú)色透明、結構緊密,吸附氧化能力強、活性高;老化的菌膠團顏色深、結構松散,吸附氧化能力差、活性低。
2.絲狀細菌
絲狀細菌同菌膠團細菌一樣,是活性污泥的重要組成部分。其長(cháng)絲狀形態(tài)有利于其在固相上附著(zhù)生長(cháng),保持一定的細胞密度,防止單個(gè)細胞狀態(tài)時(shí)被微型動(dòng)物吞食;細絲狀形態(tài)的比表面積大,有利于攝取低濃度底物,在底物濃度相對較低的條件下比膠團菌增殖速度快,在底物濃度較高時(shí)則比膠團菌增殖速度慢。絲狀細菌增殖速率快、吸附能力強、耐供氧不足能力以及在低基質(zhì)濃度條件下的生活能力都很強,因此在污水生物處理生態(tài)系統中存活的種類(lèi)多、數量大。
活性污泥中絲狀微生物包括絲狀細菌、絲狀真菌、絲狀藻類(lèi)等細胞相連且形成絲狀的菌體,其中以絲狀細菌為常見(jiàn),它們同菌膠團細菌一起,構成了活性污泥絮體的主要成分。絲狀細菌具有很強的氧化分解有機物的能力,但由于絲狀細菌的比表面積較大,當污泥中絲狀菌超過(guò)菌膠團細菌而占優(yōu)勢生長(cháng)時(shí),絲狀菌從絮粒中向外伸展,阻礙絮粒間的凝聚使污泥SV值與SVI值升高,嚴重時(shí)會(huì )造成污泥膨脹現象。因此,絲狀細菌數量是影響污泥沉降性能的重要因素。
根據活性污泥中絲狀菌與菌膠團細菌的比例,可將絲狀菌分成五個(gè)等級:①0級——污泥中幾乎無(wú)絲狀菌;②土級——污泥中存在少量無(wú)絲狀菌;③+級——污泥中存在中等數量絲狀菌,總量少于菌膠團細菌;④++級——污泥中存在大量絲狀菌,總量與菌膠團細菌大致相等;⑤+++級——污泥絮粒以絲狀菌為骨架,數量明顯超過(guò)菌膠團細菌而占優(yōu)勢。
3.活性污泥中的微型動(dòng)物
在處理生活污水的活性污泥中存在著(zhù)大量的原生動(dòng)物和部分微型后生動(dòng)物,其中出現多的原生動(dòng)物是以鐘蟲(chóng)為代表的纖毛蟲(chóng)類(lèi)。在處理工業(yè)廢水的活性污泥中,微型動(dòng)物的種類(lèi)和數量往往少得多,有些工業(yè)廢水處理系統甚至根本看不到微型動(dòng)物。
在污泥培養初期或污泥發(fā)生變化時(shí)可以看到大量的鞭毛蟲(chóng)、變形蟲(chóng)。而在系統正常運行期間,活性污泥中微型動(dòng)物以固著(zhù)型纖毛蟲(chóng)為主,同時(shí)可見(jiàn)游動(dòng)型纖毛蟲(chóng)類(lèi)(草履蟲(chóng)、腎形蟲(chóng)、豆形蟲(chóng)、漫游蟲(chóng)等)、匍匐型纖毛蟲(chóng)類(lèi)(楣纖蟲(chóng)、尖毛蟲(chóng)、棘尾蟲(chóng)等)、吸管蟲(chóng)類(lèi)(足吸管蟲(chóng)、殼吸管蟲(chóng)、錘吸管蟲(chóng)等)等纖毛蟲(chóng)類(lèi)。固著(zhù)型纖毛蟲(chóng)類(lèi)主要是鐘蟲(chóng)類(lèi)原生動(dòng)物,這是在活性污泥中數量多的一類(lèi)微型動(dòng)物,常見(jiàn)的有溝鐘蟲(chóng)、大口鐘蟲(chóng)、小口鐘蟲(chóng)、累枝蟲(chóng)、蓋纖蟲(chóng)、獨縮蟲(chóng)等?刹榭从嘘P(guān)微生物圖譜對性污泥中能見(jiàn)到的原生動(dòng)物進(jìn)行種類(lèi)辨別。除了上述僅有一個(gè)細胞構成的原生
動(dòng)物以外,尚有由多個(gè)細胞構成的后生動(dòng)物,較常見(jiàn)的有輪蟲(chóng)(豬吻輪蟲(chóng)、玫瑰旋輪蟲(chóng)等)、線(xiàn)蟲(chóng)和瓢體蟲(chóng)等。線(xiàn)蟲(chóng)在膜生長(cháng)較厚的生物膜處理系統中會(huì )大量出現。
(1)微型動(dòng)物在活性污泥中所起的作用
①促進(jìn)絮凝和沉淀:污水處理系統主要依靠細菌起凈化和絮凝作用,原生動(dòng)物分泌的粘液能促使細菌發(fā)生絮凝作用,大部分原生動(dòng)物如固著(zhù)型纖毛蟲(chóng)本身具有良好的沉降性能,加上和細菌形成絮體,更提高了在二沉池的泥水分離效果。
②減少剩余污泥•:從細菌到原生動(dòng)物的轉換率約為0.5%,因此,只要;生動(dòng)物捕食細菌就會(huì )使生物量減少,減少的部分等于被氧化量。
③改善水質(zhì):原生動(dòng)物除了吞噬游離細菌外,沉降過(guò)程中還會(huì )粘附和裹帶細菌,從而提高細菌的去除率。原生動(dòng)物本身也可以攝取可溶性有機物,還可以和細菌一起吞噬水中的病毒。這些作用的結果是可以降低二沉池出水的BOD5、CODc^PSS,提高出水的透明度。
(2)活性污泥中微型動(dòng)物變化與污水處理運行情況的關(guān)系
活性污泥中出現的微型動(dòng)物種類(lèi)和數量,往往和污水處理系
統的運轉情況有著(zhù)直接或間接的關(guān)系,進(jìn)水水質(zhì)的變化、充氧量的變化等都可以引起活性污泥組成的變化,微型動(dòng)物體積比細菌要大很多,比較容易觀(guān)察和發(fā)現其微型動(dòng)物的變化,因而可以作為污水處理的指示生物。
①如果發(fā)現單個(gè)鐘蟲(chóng)活躍,其體內的食物泡都能清晰地觀(guān)察到時(shí),說(shuō)明活性污泥溶解氧充足,污水處理程度高。鐘蟲(chóng)不活躍或顯得很呆滯時(shí),往往說(shuō)明曝氣池供氧不足。如果出現鐘蟲(chóng)等原生動(dòng)物大量死亡,則說(shuō)明曝氣池內有毒物質(zhì)進(jìn)人量過(guò)多,造成了活性污泥的中毒。
②當發(fā)現在大量鐘蟲(chóng)存在的情況下,楣纖蟲(chóng)增多而且越來(lái)越活躍,這并不是表示曝氣池工作狀態(tài)良好,而很可能是污泥將要變得越來(lái)越松散的前兆。如果進(jìn)一步觀(guān)察到鐘蟲(chóng)數量遞減,而楣纖蟲(chóng)數量遞增,則更加說(shuō)明潛伏著(zhù)污泥膨脹的可能。
③當發(fā)現沒(méi)有鐘蟲(chóng),卻有數量較多的游動(dòng)型纖毛蟲(chóng)類(lèi)比如孕履蟲(chóng)、腎形蟲(chóng)、豆形蟲(chóng)、漫游蟲(chóng)等,而細菌則以游離細菌為t,此時(shí)表明水中有機物還很多,處理程度較低。如果原來(lái)水質(zhì)良好,突然出現固著(zhù)型纖毛蟲(chóng)類(lèi)數量減少而游動(dòng)纖毛蟲(chóng)類(lèi)數量增加的現象,預示水質(zhì)將要變差。相反,如果原來(lái)水質(zhì)較差,出現游動(dòng)纖毛蟲(chóng)類(lèi)由無(wú)到有且數量逐漸增加的現象,則預示水質(zhì)將向好的方向發(fā)展,后再變?yōu)橐怨讨?zhù)型纖毛蟲(chóng)類(lèi)為主,則表明水質(zhì)將會(huì )變得很好。
④當發(fā)現等枝蟲(chóng)成堆出現且不活躍,而貝氏硫菌和絲硫細菌積硫點(diǎn)十分明顯,同時(shí)污泥中有肉眼能見(jiàn)的小白點(diǎn)時(shí),則表明曝氣池溶解氧很低(傳統活性污泥法一般只有0.5mg/L左右)。正常情況下,固著(zhù)型纖毛蟲(chóng)類(lèi)體內有維持水分平衡的伸縮泡定期收縮和舒張,但當污水中溶解氧降低到lmg/L時(shí),伸縮泡就處于舒張狀態(tài),不活動(dòng),因此可以通過(guò)觀(guān)察伸縮泡的狀況來(lái)間接推測水中溶解氧的含量。
⑤活性污泥中發(fā)現積硫很多的絲硫細菌和游離細菌時(shí),往往是因為曝氣時(shí)間不足,空氣量不夠,進(jìn)水量過(guò)大,或者是因為水溫太低導致污水處理效果較差。
⑥鏡檢時(shí)發(fā)現各類(lèi)原生動(dòng)物很少,球衣細菌或絲硫細菌很多時(shí),往往表明活性污泥已經(jīng)發(fā)生膨脹。
⑦二沉池的表面淺水層經(jīng)常出現許多水蚤,如果其體內血紅素低,說(shuō)明溶解氧含量較高;如果水蚤的顏色很紅時(shí),則說(shuō)明出水中幾乎沒(méi)有溶解氧。
由于每個(gè)污水處理廠(chǎng)的進(jìn)水水質(zhì)和處理工藝存在差異,以上所述是以城市污水或摻有一定比例的生活污水的工業(yè)廢水處理系統生物相的表觀(guān)現象,有些工業(yè)廢水處理系統的微型動(dòng)物數量就很少,因此活性污泥的生物相也會(huì )有所不同。應該經(jīng)常進(jìn)行鏡檢,掌握活性污泥中出現的微型動(dòng)物種類(lèi)和數量與污水處理運行狀況之間的關(guān)系,為利用生物相觀(guān)察指導污水處理積累經(jīng)驗。
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