微生物鏡檢診斷在氧化溝工藝運(yùn)行中的指導(dǎo)作用

來彥彬

（達(dá)力（銀川）污水處理有限公司，寧夏銀川 750021）

微生物鏡檢診斷在氧化溝工藝運(yùn)行中的指導(dǎo)作用

來彥彬

（達(dá)力（銀川）污水處理有限公司，寧夏銀川 750021）

通過對氧化溝工藝曝氣池的生物鏡檢診斷，了解該工藝正常運(yùn)行時(shí)的優(yōu)勢生物種屬，以及曝氣池環(huán)境變化時(shí)相應(yīng)的生物鏡檢的變化。根據(jù)鏡檢診斷調(diào)整工藝運(yùn)行參數(shù)，使微生物的生長趨于良性，確保運(yùn)行穩(wěn)定，出水達(dá)標(biāo)排放。關(guān)鍵詞：微生物；鏡檢診斷；氧化溝

微生物是指一群形體微小、結(jié)構(gòu)簡單的單細(xì)胞或多細(xì)胞或無細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物，其類群復(fù)雜，種類繁多，且繁殖快，易變異，在環(huán)境中分布極廣，適應(yīng)能力極強(qiáng)。水中微生物對水體的自凈有重要作用。這些微生物包括細(xì)菌、真菌、單胞藻類、原生動物和后生動物等等，它們與膠體物質(zhì)、懸浮物質(zhì)等混雜在一起形成具有很強(qiáng)吸附分解有機(jī)物的能力和良好沉降性能的絨絮狀顆粒，稱為活性污泥。活性污泥是污水生物處理的主要工作單元。其中的微生物群體作為工作主體對污水中的各種有機(jī)污染物進(jìn)行吸收、轉(zhuǎn)化，同時(shí)通過擴(kuò)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，細(xì)菌多以游離態(tài)存在，隨著活性污泥的成熟，菌膠團(tuán)細(xì)菌分泌胞外聚合物（蛋白質(zhì)、核酸、多糖等）形成細(xì)纖維狀的胞間物質(zhì)，然后通過它們相互糾纏作用而形成菌膠團(tuán)絮狀物，隨后絲狀細(xì)菌、霉菌、原生動物等交織附著其上，形成活性污泥絨絮狀顆粒。

活性污泥中出現(xiàn)的原生動物、微型后生動物及部分細(xì)菌類總稱為活性污泥的生物相。利用顯微鏡對這些微生物進(jìn)行觀察，通過對結(jié)果的分析來維護(hù)和控制活性污泥法的工藝運(yùn)行。這種技術(shù)也稱為生物相診斷學(xué)。

1 研究目的

第二污水處理廠采用卡魯塞爾氧化溝工藝，服務(wù)區(qū)內(nèi)主要是生活污水，也有少量的工業(yè)污水。進(jìn)水負(fù)荷年均 COD412 mg/L，SS354 mg/L，氨氮 22.13 mg/L，總氮46.10 mg/L，TP7.50 mg/L。處理后的出水按照國家GB18918-2002規(guī)定的二級標(biāo)準(zhǔn)排放，今年年內(nèi)提標(biāo)擴(kuò)建升級改造完成，出水需要達(dá)到一級A標(biāo)準(zhǔn)。隨著出水標(biāo)準(zhǔn)的提高，實(shí)時(shí)掌握氧化溝活性污泥的狀態(tài)，及時(shí)合理調(diào)整工藝運(yùn)行參數(shù)。保證出水達(dá)標(biāo)排放。氧化溝工藝也是活性污泥法，活性污泥中細(xì)菌占微生物總量的90%～95%，因此了解活性污泥最直接的方式是針對細(xì)菌進(jìn)行研究，可是細(xì)菌種類繁雜，體積微小，觀察和分類鑒定需要的時(shí)間很長。不能及時(shí)對生產(chǎn)起到指示和預(yù)報(bào)的作用。而原生動物、后生動物與細(xì)菌之間有一定的相互依存關(guān)系，好多以細(xì)菌為食料，像變形蟲、草履蟲、滴蟲、豆形蟲、鐘蟲、累枝蟲、楯遷蟲、獨(dú)縮蟲、集蓋蟲、輪蟲等等。這些原生和后生類動物體積大，便于觀察，對于環(huán)境的變化比細(xì)菌敏感，反應(yīng)早，更能早期反應(yīng)環(huán)境變化。通過對原生、后生類動物種類、數(shù)量、活動狀態(tài)變化的觀察，反映出污泥中細(xì)菌的變化，間接評價(jià)活性污泥的狀態(tài)。通過觀察所得并結(jié)合氧化溝運(yùn)行參數(shù)和外部環(huán)境，分析判斷氧化溝運(yùn)行的優(yōu)劣。尤其在進(jìn)水發(fā)生明顯變化時(shí)，例如水量的急劇增減，水質(zhì)的變化（高負(fù)荷沖擊或有毒有害物質(zhì)的沖擊）或者管理過程中工藝調(diào)控不當(dāng)會引起污泥膨脹、解體、老化。這些勢必會影響出水水質(zhì)。提早預(yù)防并相應(yīng)的調(diào)整工藝會做到事半功倍。因此微生物鏡檢就成為一種評價(jià)污泥的重要手段。

2 生物相診斷方法和結(jié)果分析

采集曝氣池曝氣回流口的泥水混合液或氧化溝流入終沉池的泥水混合液。樣品采集時(shí)應(yīng)注意250 mL～500 mL的采樣瓶內(nèi)裝入1/3～1/4樣品。樣品不能冷藏或冷凍，因?yàn)樵鷦游锖托〉暮笊鷦游飼驗(yàn)闇囟冉档屯Ｖ够顒樱踔了劳?。所以常溫下保存。先將樣品攪拌均勻，用滴管采樣，滴一滴到載玻片上，量約0.05 mL。將蓋玻片從一側(cè)輕輕放下，避免產(chǎn)生氣泡。鏡下觀察。10×10倍鏡開始。如果100倍鏡觀察不清楚微生物的細(xì)微部位，可以放大到400倍鏡下觀察。

2.1 形態(tài)和生理觀察

2.1.1 絮體狀態(tài) 絮體大小、絮體的絮凝性、有無增殖的新生態(tài)污泥，絮體之間的懸浮物數(shù)量。絮體大小是一個(gè)重要的觀察項(xiàng)目，鏡下小絮體粒徑20 μm～30 μm，良好的絮體粒徑可達(dá)到500 μm～800 μm。在實(shí)際生產(chǎn)中絮體粒徑的大小會受曝氣和攪拌等產(chǎn)生的剪切力的影響。污泥解體時(shí)絮體呈現(xiàn)針點(diǎn)狀散在分布。曝氣過度時(shí)也會出現(xiàn)這種情況。

2.1.2 絮體之間懸浮物 如果絮體之間散在分布大量的懸浮物，就會影響出水的懸浮物大小。

2.1.3 絲狀菌 正常情況下活性污泥中存在一定數(shù)量的絲狀菌。污水處理中絲狀菌的種類已知的有二十多種，研究發(fā)現(xiàn)引起污泥膨脹的絲狀菌不多。絲狀菌骨架理論認(rèn)為[1]：由于絲狀菌構(gòu)成了活性污泥絮體的“骨架”，菌膠團(tuán)菌才得以依靠所分泌的EPS黏附于“骨架”之上，構(gòu)成獨(dú)立的菌膠團(tuán)，不同絲狀菌對污泥的沉降性能影響也不同。

2.1.4 指示生物 又叫生物指標(biāo)物，就是指那些在一定地區(qū)范圍內(nèi)，能通過其特性、數(shù)量、種類和種群等變化，指示環(huán)境或某一環(huán)境因子特征的生物。在污水處理中通過這些生物的變化情況來指示污水處理的優(yōu)劣以及運(yùn)轉(zhuǎn)的好壞[2]。有研究根據(jù)污水特點(diǎn)和污染程度分類出了四種不同污染帶（多污帶、α-中污帶，β-中污帶、寡污帶），以指示生物來檢測污染[3]。

2.2 數(shù)量分析

針對二廠氧化溝一年內(nèi)的微生物鏡檢結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見表1）。

由表1可知，氧化溝系統(tǒng)中，原生動物的優(yōu)勢種群有鐘蟲與累枝蟲，楯遷蟲，螺足蟲。后生動物有輪蟲。數(shù)量上＞1 000個(gè)/升可以稱為優(yōu)，100～1 000為良，＜100為差。隨著溫度的變化生物數(shù)量也存在差異。結(jié)合運(yùn)行工藝會發(fā)現(xiàn)在溶解氧充足的情況下會出現(xiàn)楯遷蟲和輪蟲的數(shù)量增加，硝化反應(yīng)效果好時(shí)螺足蟲的數(shù)量呈明顯增多的趨勢。絮體在絲狀菌增多的早期也有增大。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)分析發(fā)現(xiàn)，污泥解體時(shí)會出現(xiàn)變形蟲，跳側(cè)滴蟲；曝氣池溶解氧不足：草履蟲、螺足蟲殼上產(chǎn)生龜裂，豆形蟲，游仆蟲；活性污泥凈化程度差：草履蟲；硝化反應(yīng)出現(xiàn)：螺足蟲也稱作表殼蟲；污泥堆積，停留時(shí)間長：螺足蟲顏色變?yōu)樯詈稚纹拖x，線蟲；溶解氧充足時(shí)：楯遷蟲、輪蟲。污泥處理狀態(tài)良好時(shí)：獨(dú)縮蟲（群體），群體個(gè)數(shù)愈多愈好。污泥膨脹時(shí)會出現(xiàn)絲狀菌數(shù)量增多，菌絲增粗，或搭成網(wǎng)格狀。

表1 微生物鏡檢觀察結(jié)果統(tǒng)計(jì)

2.3 微生物生長影響因素

在污水處理中，微生物的生長繁殖條件極為重要。影響活性污泥中微生物生理活動的因素比較多，主要有溫度、酸堿度、營養(yǎng)物質(zhì)、溶解氧以及有毒物質(zhì)。

溶解氧參與污水活性污泥處理的是以好氧菌為主體的微生物種群，一般工藝運(yùn)行曝氣池所需的溶解氧濃度以不低于2 mg/L為宜。當(dāng)曝氣池中的溶解氧低于1 mg/L時(shí)，數(shù)量最多的鐘蟲體內(nèi)的伸縮泡會脹的很大，頂端突進(jìn)有氣泡，蟲體出現(xiàn)死亡。所以有時(shí)雖然觀察到鐘蟲數(shù)量很多，但是蟲體萎縮或變形時(shí)，也可證明細(xì)菌的活力衰退，污水處理效果有變差的趨勢。污泥培養(yǎng)初期，鏡檢可以觀察到草履蟲、吸管蟲、漫游蟲等。

溫度：大多數(shù)微生物的最適宜溫度為20℃～40℃，在污泥的厭氧消化中利用高溫微生物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，所以溫度應(yīng)提高到50℃～60℃。

有毒物質(zhì)：廢水中含有酚、氰、砷、重金屬等有毒物質(zhì)，雖然活性污泥中的微生物群體在培養(yǎng)馴化中已經(jīng)經(jīng)歷過自然篩選，剩下的細(xì)菌中絕大部分都是以該種廢水中的物質(zhì)為主要營養(yǎng)的?？墒俏鬯械挠卸疚镔|(zhì)含量超過微生物本身的耐受能力，會使微生物代謝活動受到抑制甚至死亡。楯遷蟲對化學(xué)物質(zhì)很敏感，可以作為有毒物質(zhì)判定的指標(biāo)。

營養(yǎng)物質(zhì)：微生物的生長繁殖需要各種營養(yǎng)物質(zhì)，如氮、磷、碳等。不同種類的微生物需要的營養(yǎng)物質(zhì)不盡相同。好氧微生物需要 C：N：P=100：5：1，一般城市生活污水能夠滿足此要求。但是工業(yè)廢水就不能滿足這一要求，所以工業(yè)污水在處理過程中就要根據(jù)具體情況添加一些營養(yǎng)物質(zhì)。有研究發(fā)現(xiàn)氮、磷的缺乏會對污泥有一定的影響，磷缺乏會導(dǎo)致聚磷菌流失，限制菌膠團(tuán)對碳源的貯存和利用，短期內(nèi)氮磷同時(shí)缺乏，污泥沉降性能變差，微生物經(jīng)過長期的馴化后種群、結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變[4]。

微生物鏡檢診斷可以了解從污泥的早期培養(yǎng)到培養(yǎng)成熟的整個(gè)過程的生物發(fā)展變化，隨時(shí)了解曝氣池的生物狀況甚至可以預(yù)測維持現(xiàn)狀繼續(xù)運(yùn)行的未來結(jié)果。但是微生物從增值到生物相的穩(wěn)定需要一定的時(shí)間，不能實(shí)時(shí)反應(yīng)曝氣池的環(huán)境變化。而且診斷需要熟練的技能。

3 結(jié)語

在氧化溝工藝運(yùn)行過程中，早期的污泥培養(yǎng)首先會出現(xiàn)以小有機(jī)物為食的細(xì)菌類之后會出現(xiàn)梨形四膜蟲、草履蟲等，繼而出現(xiàn)纖毛類，由游泳型到固著型。運(yùn)行良好時(shí)鐘蟲與累枝蟲，楯遷蟲，螺足蟲以及后生動物中的輪蟲是優(yōu)勢種屬。通過微生物鏡檢診斷可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)進(jìn)水水質(zhì)狀況，判斷是否有有毒物質(zhì)排入水體；分析活性污泥的性質(zhì)，了解氧化溝的環(huán)境變化，為工藝運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整提供了重要保證，也為良性微生物創(chuàng)造出有益的生存條件，確保運(yùn)行的良性循環(huán)，出水達(dá)標(biāo)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］王兆蘇.原生動物在環(huán)境監(jiān)測與污水處理中的應(yīng)用［J］.甘肅科技，2010，26（8）：42-43.

［3］蔡琳娜.原生動物在活性污泥系統(tǒng)中的重要作用［J］.哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，26（5）：88-90.

［4］楊雄，彭永臻，郭建華，等.氮磷缺乏對污泥沉降性能及絲狀菌生長的影響［J］.化工學(xué)報(bào)，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

來彥彬，女，工程師，2005-2008年在寧夏大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院攻讀生物化學(xué)與分子生物學(xué)碩士研究生，2008年至今一直從事污水監(jiān)測工作，擔(dān)任達(dá)力（銀川）污水處理有限公司質(zhì)檢部第二化驗(yàn)室主任職務(wù)，郵箱：truelaiyb@163.com。