微生物镜检诊断在氧化沟工艺运行中的指导作用

来彦彬

（达力（银川）污水处理有限公司，宁夏银川 750021）

微生物镜检诊断在氧化沟工艺运行中的指导作用

来彦彬

（达力（银川）污水处理有限公司，宁夏银川 750021）

通过对氧化沟工艺曝气池的生物镜检诊断，了解该工艺正常运行时的优势生物种属，以及曝气池环境变化时相应的生物镜检的变化。根据镜检诊断调整工艺运行参数，使微生物的生长趋于良性，确保运行稳定，出水达标排放。关键词：微生物；镜检诊断；氧化沟

微生物是指一群形体微小、结构简单的单细胞或多细胞或无细胞结构的生物，其类群复杂，种类繁多，且繁殖快，易变异，在环境中分布极广，适应能力极强。水中微生物对水体的自净有重要作用。这些微生物包括细菌、真菌、单胞藻类、原生动物和后生动物等等，它们与胶体物质、悬浮物质等混杂在一起形成具有很强吸附分解有机物的能力和良好沉降性能的绒絮状颗粒，称为活性污泥。活性污泥是污水生物处理的主要工作单元。其中的微生物群体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，去除水中的污染物。

在活性污泥形成初期，细菌多以游离态存在，随着活性污泥的成熟，菌胶团细菌分泌胞外聚合物（蛋白质、核酸、多糖等）形成细纤维状的胞间物质，然后通过它们相互纠缠作用而形成菌胶团絮状物，随后丝状细菌、霉菌、原生动物等交织附着其上，形成活性污泥绒絮状颗粒。

活性污泥中出现的原生动物、微型后生动物及部分细菌类总称为活性污泥的生物相。利用显微镜对这些微生物进行观察，通过对结果的分析来维护和控制活性污泥法的工艺运行。这种技术也称为生物相诊断学。

1 研究目的

第二污水处理厂采用卡鲁塞尔氧化沟工艺，服务区内主要是生活污水，也有少量的工业污水。进水负荷年均 COD412 mg/L，SS354 mg/L，氨氮 22.13 mg/L，总氮46.10 mg/L，TP7.50 mg/L。处理后的出水按照国家GB18918-2002规定的二级标准排放，今年年内提标扩建升级改造完成，出水需要达到一级A标准。随着出水标准的提高，实时掌握氧化沟活性污泥的状态，及时合理调整工艺运行参数。保证出水达标排放。氧化沟工艺也是活性污泥法，活性污泥中细菌占微生物总量的90%～95%，因此了解活性污泥最直接的方式是针对细菌进行研究，可是细菌种类繁杂，体积微小，观察和分类鉴定需要的时间很长。不能及时对生产起到指示和预报的作用。而原生动物、后生动物与细菌之间有一定的相互依存关系，好多以细菌为食料，像变形虫、草履虫、滴虫、豆形虫、钟虫、累枝虫、楯迁虫、独缩虫、集盖虫、轮虫等等。这些原生和后生类动物体积大，便于观察，对于环境的变化比细菌敏感，反应早，更能早期反应环境变化。通过对原生、后生类动物种类、数量、活动状态变化的观察，反映出污泥中细菌的变化，间接评价活性污泥的状态。通过观察所得并结合氧化沟运行参数和外部环境，分析判断氧化沟运行的优劣。尤其在进水发生明显变化时，例如水量的急剧增减，水质的变化（高负荷冲击或有毒有害物质的冲击）或者管理过程中工艺调控不当会引起污泥膨胀、解体、老化。这些势必会影响出水水质。提早预防并相应的调整工艺会做到事半功倍。因此微生物镜检就成为一种评价污泥的重要手段。

2 生物相诊断方法和结果分析

采集曝气池曝气回流口的泥水混合液或氧化沟流入终沉池的泥水混合液。样品采集时应注意250 mL～500 mL的采样瓶内装入1/3～1/4样品。样品不能冷藏或冷冻，因为原生动物和小的后生动物会因为温度降低停止活动，甚至死亡。所以常温下保存。先将样品搅拌均匀，用滴管采样，滴一滴到载玻片上，量约0.05 mL。将盖玻片从一侧轻轻放下，避免产生气泡。镜下观察。10×10倍镜开始。如果100倍镜观察不清楚微生物的细微部位，可以放大到400倍镜下观察。

2.1 形态和生理观察

2.1.1 絮体状态 絮体大小、絮体的絮凝性、有无增殖的新生态污泥，絮体之间的悬浮物数量。絮体大小是一个重要的观察项目，镜下小絮体粒径20 μm～30 μm，良好的絮体粒径可达到500 μm～800 μm。在实际生产中絮体粒径的大小会受曝气和搅拌等产生的剪切力的影响。污泥解体时絮体呈现针点状散在分布。曝气过度时也会出现这种情况。

2.1.2 絮体之间悬浮物 如果絮体之间散在分布大量的悬浮物，就会影响出水的悬浮物大小。

2.1.3 丝状菌 正常情况下活性污泥中存在一定数量的丝状菌。污水处理中丝状菌的种类已知的有二十多种，研究发现引起污泥膨胀的丝状菌不多。丝状菌骨架理论认为[1]：由于丝状菌构成了活性污泥絮体的“骨架”，菌胶团菌才得以依靠所分泌的EPS黏附于“骨架”之上，构成独立的菌胶团，不同丝状菌对污泥的沉降性能影响也不同。

2.1.4 指示生物 又叫生物指标物，就是指那些在一定地区范围内，能通过其特性、数量、种类和种群等变化，指示环境或某一环境因子特征的生物。在污水处理中通过这些生物的变化情况来指示污水处理的优劣以及运转的好坏[2]。有研究根据污水特点和污染程度分类出了四种不同污染带（多污带、α-中污带，β-中污带、寡污带），以指示生物来检测污染[3]。

2.2 数量分析

针对二厂氧化沟一年内的微生物镜检结果进行统计（见表1）。

由表1可知，氧化沟系统中，原生动物的优势种群有钟虫与累枝虫，楯迁虫，螺足虫。后生动物有轮虫。数量上＞1 000个/升可以称为优，100～1 000为良，＜100为差。随着温度的变化生物数量也存在差异。结合运行工艺会发现在溶解氧充足的情况下会出现楯迁虫和轮虫的数量增加，硝化反应效果好时螺足虫的数量呈明显增多的趋势。絮体在丝状菌增多的早期也有增大。结合实际生产分析发现，污泥解体时会出现变形虫，跳侧滴虫；曝气池溶解氧不足：草履虫、螺足虫壳上产生龟裂，豆形虫，游仆虫；活性污泥净化程度差：草履虫；硝化反应出现：螺足虫也称作表壳虫；污泥堆积，停留时间长：螺足虫颜色变为深褐色，游仆虫，线虫；溶解氧充足时：楯迁虫、轮虫。污泥处理状态良好时：独缩虫（群体），群体个数愈多愈好。污泥膨胀时会出现丝状菌数量增多，菌丝增粗，或搭成网格状。

表1 微生物镜检观察结果统计

2.3 微生物生长影响因素

在污水处理中，微生物的生长繁殖条件极为重要。影响活性污泥中微生物生理活动的因素比较多，主要有温度、酸碱度、营养物质、溶解氧以及有毒物质。

溶解氧参与污水活性污泥处理的是以好氧菌为主体的微生物种群，一般工艺运行曝气池所需的溶解氧浓度以不低于2 mg/L为宜。当曝气池中的溶解氧低于1 mg/L时，数量最多的钟虫体内的伸缩泡会胀的很大，顶端突进有气泡，虫体出现死亡。所以有时虽然观察到钟虫数量很多，但是虫体萎缩或变形时，也可证明细菌的活力衰退，污水处理效果有变差的趋势。污泥培养初期，镜检可以观察到草履虫、吸管虫、漫游虫等。

温度：大多数微生物的最适宜温度为20℃～40℃，在污泥的厌氧消化中利用高温微生物进行厌氧发酵，所以温度应提高到50℃～60℃。

有毒物质：废水中含有酚、氰、砷、重金属等有毒物质，虽然活性污泥中的微生物群体在培养驯化中已经经历过自然筛选，剩下的细菌中绝大部分都是以该种废水中的物质为主要营养的。可是污水中的有毒物质含量超过微生物本身的耐受能力，会使微生物代谢活动受到抑制甚至死亡。楯迁虫对化学物质很敏感，可以作为有毒物质判定的指标。

营养物质：微生物的生长繁殖需要各种营养物质，如氮、磷、碳等。不同种类的微生物需要的营养物质不尽相同。好氧微生物需要 C：N：P=100：5：1，一般城市生活污水能够满足此要求。但是工业废水就不能满足这一要求，所以工业污水在处理过程中就要根据具体情况添加一些营养物质。有研究发现氮、磷的缺乏会对污泥有一定的影响，磷缺乏会导致聚磷菌流失，限制菌胶团对碳源的贮存和利用，短期内氮磷同时缺乏，污泥沉降性能变差，微生物经过长期的驯化后种群、结构会发生改变[4]。

微生物镜检诊断可以了解从污泥的早期培养到培养成熟的整个过程的生物发展变化，随时了解曝气池的生物状况甚至可以预测维持现状继续运行的未来结果。但是微生物从增值到生物相的稳定需要一定的时间，不能实时反应曝气池的环境变化。而且诊断需要熟练的技能。

3 结语

在氧化沟工艺运行过程中，早期的污泥培养首先会出现以小有机物为食的细菌类之后会出现梨形四膜虫、草履虫等，继而出现纤毛类，由游泳型到固着型。运行良好时钟虫与累枝虫，楯迁虫，螺足虫以及后生动物中的轮虫是优势种属。通过微生物镜检诊断可以及时发现进水水质状况，判断是否有有毒物质排入水体；分析活性污泥的性质，了解氧化沟的环境变化，为工艺运行参数的调整提供了重要保证，也为良性微生物创造出有益的生存条件，确保运行的良性循环，出水达标排放。

［1］Cenens C，Smets I Y，Van Impe J F.Modeling the competition between floc-forming and filamentous bacteria in activated sludge waste water treatment systems（Ⅱ），A prototype mathematical model based on kinetic selection and filamentous backbone theory ［J］.Water Research，2000，34（9）：2535-2541.

［2］王兆苏.原生动物在环境监测与污水处理中的应用［J］.甘肃科技，2010，26（8）：42-43.

［3］蔡琳娜.原生动物在活性污泥系统中的重要作用［J］.哈尔滨师范大学自然科学学报，2010，26（5）：88-90.

［4］杨雄，彭永臻，郭建华，等.氮磷缺乏对污泥沉降性能及丝状菌生长的影响［J］.化工学报，2014，65（3）：1041-1047.

Guidance of microbiological microscopic examination in the operation of oxidized ditch

LAI Yanbin
（Taliworks（Yinchuan）Wastewater Treatment Co.，Ltd.，Yinchuan Ningxia 750021，China）

Through the biological microscopic examination of the aeration tank of the oxidation ditch process,the dominant biological species in the normal operation of the process and the corresponding biological microscopic changes in the aeration tank environment were discussed.According to the mirror diagnosis and adjustment process parameters,so that microbial growth tends to benign,to ensure stable operation,water discharge standards.

microbes；microscopic examination；oxidation ditch

TE992.2

A

1673-5285（2017）08-0142-04

10.3969/j.issn.1673-5285.2017.08.033

2017－06-29

来彦彬，女，工程师，2005-2008年在宁夏大学生命科学学院攻读生物化学与分子生物学硕士研究生，2008年至今一直从事污水监测工作，担任达力（银川）污水处理有限公司质检部第二化验室主任职务，邮箱：truelaiyb@163.com。