污水處理的微生物指示預(yù)警作用

（濟寧中山公用水務(wù)有限公司 山東濟寧 272100）

水是生命之源，但隨著社會的快速發(fā)展，城市污水、工業(yè)廢水和雨水混合造成的水污染問題日益突出，湖泊河流富營養(yǎng)化，海洋漏油導(dǎo)致的重金屬污染這些事件成為社會關(guān)注的熱點。處理水污染的重要性，如何處理水污染，水資源再利用都成為了制約經(jīng)濟發(fā)展必須考慮的重點。

1 污水微生物概況

污水微生物，研究水處理行業(yè)中的微生物及其生命活動規(guī)律，從微生物生長繁殖、呼吸代謝、遺傳變異、營養(yǎng)物質(zhì)等角度分析，使微生物種群之間，微生物與環(huán)境之間，相互影響，在協(xié)同或拮抗作用下，發(fā)生復(fù)雜變化最終達到去除污水中的氮、磷，水質(zhì)得以凈化，完成污水全指標(biāo)達標(biāo)排放。

（1）種類。微生物可分為原核微生物和真核微生物。原核微生物包括細菌、放線菌、藍細菌、衣原體、古細菌等。真核微生物包括真菌、原生動物、后生動物等［1］。針對污水處理活性污泥法，直接分析曝氣池微生物，里面富含菌膠團細菌、絲狀細菌、真菌、原生動物和微型后生動物，其中原生動物：鞭毛綱（具有一根或多根鞭毛，一般統(tǒng)稱為鞭毛蟲。包括滴蟲、側(cè)跳蟲、波豆蟲、眼蟲、內(nèi)管蟲等）；肉足綱（其機體僅有細胞質(zhì)形成的一層薄膜，體型較小，大多無固定形態(tài)，包括變形蟲、太陽蟲等。纖毛綱（身體表面具有纖毛，以纖毛作為運動和攝食的細胞器，分為游泳型和固著型，包括喇叭蟲、斜管蟲、豆形蟲、腎形蟲、草履蟲、漫游蟲、楯纖蟲、裂口蟲、扭頭蟲；鐘蟲、獨縮蟲、聚縮蟲、累枝蟲、蓋纖蟲等）；吸管綱（呈現(xiàn)球形、三角形長出吸管，以原生動物和輪蟲為食）［2］；后生動物：多細胞動物，包括輪蟲、線蟲、寡毛類動物、浮游甲殼動物。進而形成了一個相對復(fù)雜且穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。

（2）特點。微生物個體較小，分布應(yīng)用廣泛；種類繁多，代謝旺盛；繁殖過快，易變異，易于培養(yǎng)。污水中微小生態(tài)系統(tǒng)隨著復(fù)雜水質(zhì)環(huán)境，實時變化，但在橫縱向時間軸上對比其種類和水量情況，可以觀察出這個生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)存在的變化規(guī)律，從而判斷環(huán)境中是否發(fā)生異常情況，判斷過去，預(yù)測未來，為工藝調(diào)控提供理論依據(jù)。

2 污水鏡檢技術(shù)

通過顯微鏡觀察鑒別污水中微生物系統(tǒng)，通過指示微生物，直觀地將活性污泥系統(tǒng)內(nèi)微生物種類、數(shù)量、豐度等變化情況展現(xiàn)出來。通過分析系統(tǒng)有機負荷情況，配合具體工藝參數(shù)，全流程數(shù)據(jù)變化，及時調(diào)整系統(tǒng)。每個污水處理廠微生物系統(tǒng)都有獨特性，長期鏡檢得出實際規(guī)律，是污水鏡檢技術(shù)的意義所在。

2.1 取樣觀察

常溫狀態(tài)下，可根據(jù)不同調(diào)查目的，采用不同位置的取樣位置，記錄且形成對比。取混合液或生物膜裝入塑料瓶內(nèi)，送入實驗室；使用移液管取攪拌均勻的液體滴入載玻片上，壓上蓋玻片，置顯微鏡觀察區(qū)域內(nèi)，調(diào)整觀察倍數(shù)，一般采用100倍（目鏡10倍×物鏡10倍）、400倍。如果檢測需要，可以采用染色法對其進行染色，再進行觀察。

2.2 生物相

（1）第1步，觀察絮體狀態(tài)、絮狀物及內(nèi)部菌膠團體積、形狀、密實度，對比前期記錄該取樣位置、該時段絮體情況，判斷絮體是否發(fā)生大量增殖或者解體。其特征是絮體顏色呈現(xiàn)深褐色，合理密實，邊緣清晰光滑，內(nèi)部沒有針尖狀小絮體散布。

（2）第2步，觀察絲狀菌顏色、增殖狀態(tài)，判斷屬于哪種絲狀菌。若出現(xiàn)黑色帶，則可能出現(xiàn)硫的沖擊。

（3）第3步，觀察微生物，出現(xiàn)不同種類的原生動物及后生動物能判斷現(xiàn)有微生物生存環(huán)境，是處于高負荷、低負荷、正常狀態(tài)、異常狀態(tài)，其種群種類及豐度有很大差異。

（4）第4步，觀察自由水情況，是否清澈，有無空隙，是否含有游離的微生物，從而判斷污水中水質(zhì)變化情況。

3 污水微生物指示預(yù)警

生物法一般指活性污泥法、生物膜法、厭氧消化法等［3］，其經(jīng)濟高效，無害化，資源化。微生物的檢測雖然不能直接調(diào)控指標(biāo)，但全面了解污水中微生物種類特性及變化規(guī)律，深入掌握污水處理工藝，預(yù)警判斷微生物變化，可以使污水處理工藝更加便捷。

3.1 微生物生長、代謝、遺傳、變異

微生物的生長在適宜的環(huán)境條件下，不斷地吸收利用營養(yǎng)物（如圖1）。通過快速新陳代謝，滿足自身需求的作用下，不斷增長，達到個體細胞的一定程度，完成分裂，形成多個個體；通過形成無性孢子或者有性孢子來繁殖。但當(dāng)微生物所在環(huán)境發(fā)生變化時，超出微生物適應(yīng)限度，微生物機體則會發(fā)生變異。例如抑制活性或者死亡解體，當(dāng)生長、代謝等發(fā)生異常情況，通過鏡檢技術(shù)，觀察指示微生物具體變化，進而判斷有機負荷變化；通多高通量微生物檢測16SrRNA，檢測該水樣微生物種群優(yōu)勢菌種種類及占比，從而得出系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生硝化反應(yīng)、反硝化反應(yīng)等微生物現(xiàn)存比例狀態(tài)，最終微生物的檢測為污水工藝參數(shù)調(diào)整提供依據(jù)。

圖1 水體微生物食物鏈

3.2 指示預(yù)警

（1）進水異常?，F(xiàn)有污水處理廠在線采用2h自動監(jiān)測，或者人工多點混合平均測樣，但實際運行，可能會出現(xiàn)少量出現(xiàn)在檢測時間盲區(qū)內(nèi)的進水。利用鏡檢生物相技術(shù)可以觀察指示微生物活性變化，判斷是否有重金屬污水、超標(biāo)廢水或者毒物進入對微生物造成抑制或者直接致死，及時工藝調(diào)控，以防止具有特征濃度的廢水對系統(tǒng)造成沖擊，導(dǎo)致生物法處理出現(xiàn)異常。在分析微生物活性變化的過程中，可根據(jù)微生物細胞增殖、代謝、死亡變化周期，來分析上游廢水的排放情況，同樣可預(yù)測若出現(xiàn)相同條件的未來，該如何進行應(yīng)對。

（2）生物池異常。考慮溶解氧，營養(yǎng)物質(zhì)，水溫，pH等，結(jié)合長期日常檢測項目和鏡檢生物相，記錄生物池內(nèi)微生物變化到穩(wěn)定狀態(tài)下世代變化，在不同有機負荷條件下的微生物變化，原生動物和微型后生動物捕食細菌類的時間意義（如圖2），判斷絮體的狀態(tài)，進而分析污水處理系統(tǒng)內(nèi)部即將發(fā)生、已發(fā)生或者預(yù)判未來同等情況作出指示預(yù)警。

4 小結(jié)

近年來，在不斷的實踐和創(chuàng)新中，生物法成為了處理污水中最常用且經(jīng)濟的工藝方式。微生物是生物法中的最重要的主體，它雖然不能直接體現(xiàn)出水質(zhì)數(shù)據(jù)變化，但從預(yù)警性而言，有著特殊的作用。通過鏡檢觀察指示微生物的生物相，判斷指示微生物活性變化，從而科學(xué)合理的分析判斷系統(tǒng)內(nèi)前后變化規(guī)律，讓污水處理工藝分析能夠很快得到判斷過去，預(yù)測未來。

圖2 活性污泥形成過程中生物相的變遷［4］