污水處理活性污泥運(yùn)轉(zhuǎn)效能的生物監(jiān)測(cè)

張林(云南省保山市環(huán)境監(jiān)測(cè)站,云南 隆陽(yáng) 678000)

污水處理活性污泥運(yùn)轉(zhuǎn)效能的生物監(jiān)測(cè)

張林(云南省保山市環(huán)境監(jiān)測(cè)站,云南 隆陽(yáng) 678000)

污水工廠處理污水時(shí)主要應(yīng)用具有活性污泥的生物進(jìn)行處理。具有活性污泥的生物凈化污水的原理是氧化、分解污水中的有機(jī)物，污水中的有機(jī)物在該生物的作用下會(huì)失去原有的化學(xué)性質(zhì)，達(dá)到凈水的目的。我們對(duì)該具有微生物活性污泥進(jìn)行了深入細(xì)致的研究，采用了先進(jìn)的生物技術(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)探索，找到了能夠發(fā)揮作用的具體生物，進(jìn)一步研究了該生物和環(huán)境之間的關(guān)系。本文對(duì)活性污泥的生物監(jiān)測(cè)進(jìn)行了進(jìn)一步的研究，在保山市隆陽(yáng)區(qū)的污水處理廠實(shí)施了模擬。

活性污泥；運(yùn)轉(zhuǎn)效能；生物監(jiān)測(cè)

1 某些理化因素可能會(huì)影響活性污泥

1.1 溫度和pH

溫度和pH都會(huì)影響污水中能夠處理活性污泥微生物的活性。溫度過(guò)低，活性污泥微生物體內(nèi)酶的活性也很低，去污能力不強(qiáng)。一般來(lái)說(shuō)，活性污泥微生物體內(nèi)酶的活性會(huì)隨著溫度的升高而升高。但是當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)，溫度會(huì)破壞酶的結(jié)構(gòu)，使之失活，降低去污的能力。當(dāng)溫度為35℃時(shí)，酶的活性最高，去污能力最強(qiáng)，溫度高于此去污能力不升反降。夏天溫度高,適宜微生物生長(zhǎng)繁殖,生長(zhǎng)繁殖速度較冬天快。但是夏季細(xì)胞的絮凝性能力不如以往，很容易使水變得渾濁。因此必須降低污泥的沉積年數(shù)或者使用高濃度的MLSS。pH影響污水中能夠處理活性污泥微生物，也是通過(guò)活性污泥生物的酶的活性。研究發(fā)現(xiàn)微生物酶的最適pH值在7.5左右。無(wú)論pH過(guò)高或者過(guò)低酶的活性都會(huì)受影響，因此須得時(shí)時(shí)測(cè)量調(diào)節(jié)工業(yè)廢水的pH值。

1.2 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

活性污泥微生物想要生長(zhǎng)繁衍除了適宜的理化環(huán)境外還需要豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)維持其生命系統(tǒng)的正常代謝。研究發(fā)現(xiàn)消耗5kg的N和1kg的P可以降解100 kg的BOD5。污水本身含有的有機(jī)物質(zhì)等就很豐富,城市生活產(chǎn)生的污水氮和磷含量過(guò)高需要想辦法降低氮和磷含量,而工業(yè)產(chǎn)生的廢水氮和磷可以限制微生物的生長(zhǎng)繁殖。氮如果不足就不能限制某些細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖，如絲狀細(xì)菌等。普通細(xì)菌以絮狀方式生長(zhǎng)，而絲狀細(xì)菌和游離細(xì)菌不一樣，它們接觸污水的表面積更大,更能適應(yīng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不足的惡劣環(huán)境。Richard以021N型絲狀菌為代表研究,發(fā)現(xiàn)絲狀菌更能吸收低濃度的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，積累能力也更強(qiáng)。絲狀細(xì)菌和游離細(xì)菌如果繁殖數(shù)量過(guò)大，會(huì)直接改變污水的質(zhì)量，使其他微生物的生存受影響。除了要檢測(cè)污水的pH，還要檢測(cè)污水中氮和磷等化學(xué)元素的含量。

1.3 毒物

污水中不僅含有營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)可以促進(jìn)微生物的生長(zhǎng)繁殖，也含有毒性物質(zhì)會(huì)抑制多數(shù)生物的生長(zhǎng)繁殖。生物有一定的耐受能力，即使金屬污染物含量較高,也能正常的生長(zhǎng)繁殖。但是高濃度的重金屬污染物，氰化物等毒物會(huì)影響生物體內(nèi)酶的活性,不僅會(huì)抑制生物的生長(zhǎng)繁殖，還會(huì)使處理后的出水具有生物毒性。研究發(fā)現(xiàn)不同的金屬對(duì)活性污泥中的微生物影響不同，Cd毒性最大， Cu、Pb、 Zn次之， Cr毒性最??；研究了Pseudomonas putida 5-x對(duì)Cu2+的吸附容量,發(fā)現(xiàn)高濃度的Cu2+對(duì)處在生長(zhǎng)旺盛期的細(xì)胞具有吸附和抑制的作用,而處在衰亡期的細(xì)胞對(duì)Cu2+的吸附力強(qiáng)，影響也較小。菌膠團(tuán)能夠凝聚廢水中的重金屬。細(xì)菌向細(xì)胞外分泌的多糖等多聚產(chǎn)物帶負(fù)電荷,也可以吸附處于游離狀態(tài)的重金屬離子。

2 監(jiān)測(cè)活性污泥生物的指標(biāo)

2.1 生理指標(biāo)

OUR是氧吸收速率的一個(gè)生化指標(biāo)，通過(guò)氧吸收速率反映污水中活性污泥微生物的活性。Orupold等設(shè)計(jì)了對(duì)照實(shí)驗(yàn)——對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組選取等量的能夠內(nèi)源呼吸的活性污泥，其中實(shí)驗(yàn)組加入適量的污水。活性污泥中的微生物內(nèi)源呼吸時(shí),測(cè)量前后氧氣含量的變化,兩者相減記為ΔC,ΔC為短期耗氧量與ρ(BOD7)呈正性線性相關(guān)。利用了OUR法測(cè)定了活性污泥的硝化活性，測(cè)得的數(shù)據(jù)與理論值相似。OUR值高，可以反映活性污泥中微生物的狀態(tài)。在其它運(yùn)行條件正常的情況下,狀態(tài)的ρ(BOD5)和低狀態(tài)的ρ(BOD5)都不利于活性污泥中的微生物除污。由于ΔC與ρ(BOD7)呈正性線性相關(guān)，因此進(jìn)水高的ρ(BOD5)，OUR也高，OUR高會(huì)引起pH不穩(wěn)定。進(jìn)水低的ρ(BOD5)，表明污水中有毒物質(zhì)多，降低活性污泥中微生物的活性，處理的水也會(huì)附帶毒性。

2.2 生化指標(biāo)

可以根據(jù)活性污泥的顏色和氣味來(lái)判定活性污泥的狀況。正常的活性污泥呈灰褐色,仔細(xì)聞可有土腥味,而氧氣不足、因腐敗而發(fā)酵的污泥則呈濃黑色,并且有臭雞蛋氣味，因?yàn)橛辛蚧瘹洚a(chǎn)生。Stuetz等就是利用了活性污泥這個(gè)特點(diǎn)，發(fā)明了檢測(cè)水質(zhì)的方法。檢測(cè)污水中氣體的成分和含量,檢測(cè)結(jié)果與ρ(BOD5)、ρ(COD)、ρ(TOC)比對(duì)、分析。產(chǎn)生的泡沫與污泥的沉積時(shí)間有關(guān)。污泥沉積的時(shí)間越長(zhǎng)，顏色就越黑越多越大。如果只見細(xì)小的泡沫說(shuō)明污泥沉積的時(shí)間并不長(zhǎng)可以適當(dāng)減少排放量，如果見到黑大的泡沫，則應(yīng)該擴(kuò)大排泥量.出水時(shí)SS的濃度可以反映進(jìn)水的水質(zhì)質(zhì)量。ss高時(shí),泡沫很多,沉浮底部的表面也會(huì)漂浮著很多泡沫。說(shuō)明進(jìn)水含有很多油脂或者進(jìn)水的氣體過(guò)多。酶對(duì)生物體很重要，生物體正常的生理功能運(yùn)行，少不了化學(xué)反應(yīng)，而酶就是催化這些化學(xué)反應(yīng)的重要物質(zhì)。其中脫氫酶是幫助細(xì)菌氧化分解有機(jī)物的重要一類酶。脫氫酶在體外是沒(méi)有活性的，只有在體內(nèi)并且是活的細(xì)菌體中才能發(fā)揮作用。我們可以利用這個(gè)特點(diǎn)，通過(guò)檢測(cè)脫氫酶的活性來(lái)估計(jì)活菌的數(shù)量。脫氫酶在有毒物質(zhì)濃度高時(shí)，活性會(huì)顯著降低。我們也可以通過(guò)觀察脫氫酶的活性來(lái)觀察細(xì)菌體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行情況。細(xì)菌發(fā)生放能反應(yīng)會(huì)釋放大量能量，一部分儲(chǔ)存在ATP，一部分儲(chǔ)存在?；o酶A中,因此計(jì)算ATP的含量可以推斷出細(xì)菌產(chǎn)生的部分能量，也可以推測(cè)出細(xì)菌的活性。.Nelson根據(jù)ATP的含量,把MLVSS分為了以下部分:(1)活的生物體;(2)生物碎屑。Kang則通過(guò)估算ATP的含量估算活的生物數(shù)量。

2.3 細(xì)菌

從細(xì)菌的生長(zhǎng)狀況可以推斷活性污泥的狀況，良好的活性污泥，細(xì)菌排列整齊、緊密，游離生活的細(xì)菌數(shù)量少。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌的產(chǎn)物菌膠團(tuán)內(nèi)部結(jié)構(gòu)排列越緊密,抑制有毒物質(zhì)和耐受有毒物質(zhì)的能力就越強(qiáng)。在活性污泥中能夠產(chǎn)堿的菌屬、芽胞桿菌屬、黃桿菌屬、假單胞菌屬和動(dòng)膠桿菌屬等生長(zhǎng)狀況良好,這些細(xì)菌在凈化污水中能夠發(fā)揮凝聚雜物的功能，去除污物。

2.4 原生動(dòng)物

原生動(dòng)物的食物是活性污泥中的微生物。原生動(dòng)物對(duì)細(xì)菌種群平衡的作用巨大，一方面它可以保證細(xì)菌的數(shù)量，不讓細(xì)菌大量繁殖；另一方面，它可以保持降解污染物酶的活性,阻礙污泥的形成。原生動(dòng)物主要有鞭毛蟲、肉足蟲和纖毛蟲等。其中纖毛蟲的數(shù)量最多。其它種類的原生動(dòng)物雖然不是優(yōu)勢(shì)種但是它們?cè)诨钚晕勰嘀械淖饔靡埠苤匾Ｑ芯吭鷦?dòng)物的生長(zhǎng)狀況可以反映水質(zhì)的狀況?；钚晕勰嘀欣w毛蟲可以分為以下三類:1)以游泳為主的半眉蟲和板殼蟲等;2)以爬行為主的游仆蟲和楯纖蟲等,它們主要生活在在活性污泥表面;3)運(yùn)動(dòng)量不大的附著類的緣毛類纖毛蟲以及累枝蟲、鐘蟲和蓋蟲等.

2.5 藻類

活性污泥生物系統(tǒng)中可能存在藻類也可能沒(méi)有。但是藻類是我們估算水中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量的重要指標(biāo)。當(dāng)水中僅含少量的氮時(shí)并不明顯,水中所含有的磷和氮濃度很高,可以固氮的藻類便可以大量生長(zhǎng)繁殖。Fjerdingstad等劃分污染帶便是以藻類群落中的優(yōu)勢(shì)種為依據(jù)。氮磷含量不同的污水，優(yōu)勢(shì)種的藻類不同。城市污水的優(yōu)勢(shì)種就與工業(yè)污水不同。當(dāng)污水中藻類大量繁殖時(shí)，暗示了污水的富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài),此時(shí)應(yīng)該采取措施脫磷脫氮。

3 以保山市隆陽(yáng)區(qū)污水處理廠為實(shí)例具體分析

保山市隆陽(yáng)區(qū)污水處理廠處理污水已經(jīng)很多年了,他們采用的工藝為生物除磷脫氨，生物除磷脫氨處理能力大概為每8萬(wàn)m3/d。用于活性污泥運(yùn)轉(zhuǎn)效能的生物不能照搬國(guó)外的研究成果，必須和我國(guó)目前狀況相符合。因此我們特意花了一年的時(shí)間來(lái)觀察保山市隆陽(yáng)區(qū)污水處理廠的活性污泥運(yùn)轉(zhuǎn)效能的生物的生物種群。我們的研究記錄了很多種類的纖毛蟲,種類最多的為緣毛類纖毛蟲共有27種，其次為全毛類纖毛蟲共有22種,下毛類纖毛蟲、吸管蟲類纖毛蟲、異毛類纖毛蟲分別為9種、7種、1種,除了纖毛蟲還有肉足蟲24種,鞭毛蟲16種。以上舉例的為主要生物品種，在研究的后半階段我們還發(fā)現(xiàn)了輪蟲、線蟲、腹毛蟲和紅斑瓢體蟲等生物。由于活性污泥運(yùn)轉(zhuǎn)效能的生物會(huì)受環(huán)境的變化而產(chǎn)生數(shù)量和種類的變化，因此aMdoni在1994年提出了一個(gè)概念SBI即污泥生物指數(shù),SBI將活性污泥的運(yùn)行質(zhì)量分為了四個(gè)等級(jí)，以0～10的客觀數(shù)據(jù)進(jìn)行具體評(píng)估。當(dāng)污水處理廠處理污水的運(yùn)行狀況不良時(shí),活性污泥運(yùn)轉(zhuǎn)效能的生物的種類將會(huì)減少。污泥生物指數(shù)的優(yōu)勢(shì)是只要對(duì)微型動(dòng)物進(jìn)行日常的簡(jiǎn)單檢驗(yàn),就能客觀反映環(huán)境和運(yùn)行的狀況。ODI是生物多樣性指數(shù)，Burgess等在2002年提出，他們的方法不僅可以客觀反映污水處理廠微生物種群的多樣性，還可以反映其豐度。他們的方法簡(jiǎn)單高效，不需要復(fù)雜的設(shè)備，尋常的實(shí)驗(yàn)室儀器就可以測(cè)定，且基本不受外界因素的影響，因此被廣泛采用。我們?cè)谘芯炕钚晕勰噙\(yùn)轉(zhuǎn)效能的生物時(shí)應(yīng)用了以上兩種方法，并綜合考慮了保山市隆陽(yáng)區(qū)污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行狀況。獲得的結(jié)果較為客觀準(zhǔn)確。

4 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)活性污泥的生物監(jiān)測(cè)進(jìn)行了研究。首先對(duì)可能會(huì)影響活性污泥理化因素從溫度和pH、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、毒物幾個(gè)方面進(jìn)行分析。其次，對(duì)監(jiān)測(cè)活性污泥生物的指標(biāo)進(jìn)行了闡述。最后，通過(guò)以保山市隆陽(yáng)區(qū)污水處理廠為例，為了對(duì)其活性污泥運(yùn)轉(zhuǎn)效能進(jìn)行生物監(jiān)測(cè)，花了一年的時(shí)間來(lái)觀察保山市隆陽(yáng)區(qū)污水處理廠的活性污泥運(yùn)轉(zhuǎn)效能的生物的生物種群，獲得了較為客觀的結(jié)果。

[1]周鳳霞,陳劍虹.淡水微型生物圖譜[J].北京化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[2]高廷耀,顧國(guó)維,周琪.水污染控制工程(下冊(cè))[M].北京高等教育出版社,2007 .

[3]仲繼克.影響澄清池出水水質(zhì)的原因及解決措施[J].華電技術(shù),2010,32(1):12-15 .

[4]許保玖.給水處理理論[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2000.

[5]任南琪，趙慶良.水污染控制原理與技術(shù)[M]，北京，清華大學(xué)出版社,2007．138～145．

[6]吳國(guó)琳.水污染的監(jiān)測(cè)與控制[M].北京，科學(xué)出版社，2004．323-325．

[7]洪梅．脫氫酶活性檢測(cè)技術(shù)在污水處理廠的應(yīng)用研究[J]．石油化工環(huán)境保護(hù)，2001，4：30-33．