微生物基礎知識

去除廢水中的BOD直接有用的微生物的代表是細菌。細菌是最微小的微生物，在形態學上是最簡單的。雖然用光學顯微鏡能確認其存在，但是，一般如果不進行生理學試驗就不能鑒定。在處理生活廢水的活性污泥中存在著大量的原生動物和部分微型后生動物，其重量可占總生物量的5％－10％，由于他們的形體較細菌大的多，借助顯微鏡可將他們容易區別開來。根據這些動物的種類，他們的營養物性與凈化成都之間的一定關系可來判斷系統的運行狀況，－就是在處理中起著指標的作用。變形蟲草履蟲固著型纖毛蟲寡毛蟲輪蟲漫游蟲亞硝化單胞菌游泳型纖毛蟲鐘蟲一細菌一細菌的形態和構造細菌是最小的微生物，形態學上最簡單，最低等的單細胞生物。

球衣菌發硫細菌2細菌細胞的構造細胞質膜：內外界物質交換的半透膜。細胞膜（壁）莢膜3菌膠團莢膜物質相融合成一團塊，內含許多細菌時，就形成菌膠團。菌膠團的功能①對動物的吞噬起保護作用，同時也增強了微生物對環境的抵抗能力。②時活性污泥的重要組成部分，它有較強的吸附和氧化有機物的能力。菌膠團的效果活性污泥的處理性能的好壞，可以從菌膠團的含量的多少，大小及結構的緊密程度來判斷。新生的菌膠團：顏色淺，氧化能力強老化的菌膠團：顏色深，氧化能力弱二細菌的生理特性

營養

呼吸

影響因素營養成分：細菌種類繁多，各種細菌要求的營養物質不盡相同，但是自然界中的所有物質幾乎都可以被這種或者那種細菌所利用，甚至對一般機體有害的某些物質也可以被某些細菌所利用。因此，細菌的營養物質時多種多樣的，但是對某一微生物來說，它對營養物質也是有一定要求的。內源呼吸產物+能量(CO2、H2O、NH3、SO42-…)污水中的可降解有機物新細胞物質（C5H7NO2）代謝產物(CO2、H2O、NH3、SO42-…)分解代謝合成代謝+好氧微生物O2＋能量凈增細胞物質內源呼吸～80%～20%內源呼吸殘留物O2無機代謝產物少量能量2呼吸作用1）呼吸的本質吸收氧氣－氧化體內有機物－釋放能量整個呼吸作用包括：氧化反應和還原反應，是氧化與還原的統一。2）細菌的呼吸好氧細菌兼性細菌厭氧細菌氧在大于0.2－0.3mg/l時進行好氧代謝小于0.2－0.3mg/l時進行厭氧代謝3）影響因素

溫度pH值其他因素等

溫度：p50表4－1這點與微生物構成組份有關。細菌細胞的基本組成：蛋白質生物催化劑－酶：蛋白質污水處理廠的處理效果主要取決于水中的微生物。在污水處理過程中,微生物和它所處的處理系統的環境條件(如溫度、酸堿度、營養物質、毒物濃度和溶解氧等)是相適應的,在處理系統環境條件發生變化時,微生物的種類、數量及其活性也會隨之發生相應的變化。

生物相的變化在一定程度上能反映污水處理系統的處理質量及運行狀況。***原生動物能用來改善水質、評價和指示污水廠的運行和處理效果。根據原生動物的生物特征及其在不同環境條件下的種屬、數量、活性等表現，通過其組成和數量的分析，可以迅速為活性污泥工藝提供有益的指示信息，從而指導污水廠的生產運行。原生動物本門動物也簡稱原蟲。除本門動物外的其它所有動物全部統稱為后生動物。原生動物門是動物界最原始的一門，由單細胞所組成，故有時也稱它們為單細胞動物。原生動物個體一般微小，絕大多數僅在2-5mm之間。原生動物生活領域十分廣闊，可生活于海水及淡水內，底棲或浮游，但也有不少生活在土壤中或寄生在其它動物體內。原生動物一般以有性和無性兩種世代相互交替的方法進行生殖。鞭毛蟲綱

肉足蟲綱

孢子蟲綱

鞭毛蟲綱

夜光蟲：用肉眼可看到它們，如果在海邊，你有時可在黑暗的晚上看到海面上一條光帶，那便是它們的杰作，它們的光是受波濤振蕩而激發出的熒光。

角鞭毛蟲：也是種在動植物之間有爭議的原生物，它們多數是淡水品種（海水中也有），通常可用為魚的餌料。

錐體蟲：的鞭毛演化為膜狀，種類很多。這是類討厭的原蟲，多寄生于人、畜體內而引起嚴重病疫。

利什曼蟲：很像錐體蟲，由昆蟲叮咬傳播。進入人和其它動物體內后，細胞變成球狀且胞核很大，鞭毛萎縮，稱利杜體。利杜體會大量分裂繁殖，這會引起嚴重病癥。人毛滴蟲：一般寄生于人的腸道里，它不會引起疾病。

肉足蟲綱

這類原蟲體液可在體內流動，從而實現其向前運動，那些運動支點被稱為偽足。有些偽足能捕食用，對象全是有機質。也有些是寄生蟲，通常能引起疾病。變形蟲：多生活在水中，你在水中找到的通常是大變形蟲（A.peoteus）。

痢疾內變形蟲：除痢疾阿米巴除能引起痢疾外，還會造成肝膿腫。當藥物進入腸道時，它們會形成孢子而隨糞便排出體外，經人、畜飲水后再進入寄主體內。

結腸內變形蟲：生活史與痢疾內變形蟲相似，寄生于結腸。由于它們以細菌和酵母為食，不侵入組織內，故不會引起疾病。砂殼蟲：類似變形蟲，但體外被有一角質殼，殼上常膠粘著許多砂粒，偽足從殼中伸出。淡水生。太陽蟲偽足為輻射狀，僅用來捕食。差不多全生活在淡水中。放射蟲：大致上與有孔蟲相同，是浮游生物的主力軍，多生活在熱帶海洋。骨骼結構很美精巧。分裂、出芽生殖兼而有之。孢子蟲綱

以寄主體液或組織為養料，可引起疾病。成體無偽足、纖毛或鞭毛，故不能活動。一般是有性生殖（配子）和無性生殖（裂體）交替進行。

瘧原蟲：主要破壞寄主紅血球，由按蚊傳播。人類死于它造成有瘧疾的人數比其它各種原因造成的非正常死亡人數的總和還要多，堪稱人類的第一殺手！巴倍蟲：由壁虱傳播，生活史與瘧原蟲近。能引起獸疫。它們是世界上最小的動物。后生動物

除原生動物外所有其他動物的總稱(后生動物亞界)。動物界除原生動物門以外的所有多細胞動物門類的總稱。其特征是體軀由大量形態有分化、機能有分工的細胞構成；與群體原生動物的兼有營養和生殖功能的細胞不同，其生殖細胞和營養細胞有明顯的分化。生物相的檢測1原生動物的基本特征1.1形態原生動物門屬真核原生生物界，是單細胞的微型動物，由原生質和一個或多個細胞核組成。原生動物和多細胞動物相同，具有新陳代謝、運動、繁殖、對外界刺激的感應性和對環境的適應性等生理功能。原生動物個體很小，長度一般在100～300μm之間。它們都具有細胞膜。多數種屬的細胞膜結實而富有彈性，從而使原生動物本體保持一定的體形。但也有一些種屬。例如變形蟲，只有一層極薄的原生質膜，不能保持固定的體形。原生動物一般具有一個或兩個以上的細胞核，其形狀多種多樣，它們在其細胞內產生形態的分化，形成了能夠執行各項生命活動和生理功能的胞器。在運動胞器方面有鞭毛、偽足和纖毛；在營養胞器方面有胞口、胞咽和食物泡；用以排出廢料和調節滲透壓的胞器有伸縮泡等。1.2營養方式原生動物的營養方式分為以下四類：①動物性營養，以吞食細菌、真菌、藻類或有機顆粒為生，絕大多數原生動物為動物性營養，有些具有胞口、胞咽等攝食器；②植物性營養，在有陽光的條件下，一些含色素的原生動物可利用二氧化碳和水進行光合作用合成碳水化合物，如植物性鞭毛蟲，但種類和數量都很少；③腐生性營養，以死的機體或無生命的可溶性有機物質為生；④寄生性營養，以其它生物的機體(即寄主)作為生存的場所，并獲得營養和能量。2原生動物與細菌的關系2.1活性污泥的基本特征活性污泥是污水活性污泥處理系統的反應工作主體，是由細菌、微型動物為主的微生物與懸浮物質、膠體物質混雜在一起所形成的絮狀體顆粒。

活性污泥中生存著各種微生物，構成了復雜的微生物相。在多數情況下，活性污泥中的主要微生物是細菌，伴之以營腐生的原生動物構成基本營養層次，然后是以細菌為食的掠食性原生動物占優勢。2.2原生動物與細菌的功能關系在廢水生物處理系統中將污染物質降解的主要是細菌。原生動物與細菌的關系主要為：①掠食關系，原生動物在食物鏈中處于捕食細菌的作用。②絮凝作用，細菌生長到一定程度后就凝集成絮狀物。這種絮狀物為原生動物提供了著生的環境，反過來絮狀物上的原生動物能加速絮凝過程。原生動物分泌的粘液對懸浮顆粒和細菌均有吸附能力。這就促進了菌膠團的形成和處理能力的提高。3.研究活性污泥中原生動物的目的

要了解污水處理過程的變化或處理水的好壞，最好直接研究分析細菌的生長情況。但是對于細菌的觀察、分類鑒定的時間很長，不能及時起指導生產的指示和預報作用。

①原生動物與細菌之間存在相互依存的功能關系；②原生動物個體大，便于觀察；③對于環境變化比細菌更敏感，更早更容易反映環境的變化。直接觀察原生動物的種類組成、數量、生長和變化狀況，也能反映出細菌的生長和變化情況，即間接地評價污水。3.1原生動物的指示作用3.1.1指示活性污泥性質

1)污泥惡化。活性污泥絮凝體較小，往往在0.1～0.2mm以下。主要出現以下優勢原生動物：豆形蟲屬、腎形蟲屬、草履蟲屬、瞬目蟲屬、波豆蟲屬、尾滴蟲屬、滴蟲屬等。這些都屬于快速游泳型的種屬。污泥嚴重惡化時，微型動物幾乎不出現，細菌大量分散，活性污泥的凝聚、沉降能力下降，處理能力差。

(2)污泥解體。絮凝體細小，有些似針狀分散。主要的優勢原生動物有：變形蟲屬、簡便蟲屬等肉足類。(3)污泥膨脹。活性污泥沉降性能差，SVI值高。由于絲狀菌的大量生長，出現能攝食絲狀菌的裸口目旋毛科、全毛類原生動物及擬輪毛蟲等。

(4)污泥從惡化恢復到正常。通過反應參數和環境的改變，活性污泥從惡化狀態恢復到正常的過渡期常常有下列原生動物出現：漫游蟲屬、斜葉蟲屬、管葉蟲屬等，這些都屬于慢速游泳或匍匐行進的生物。(5)污泥良好。易成絮體，活性高，沉降性能好。出現的優勢原生動物為：鐘蟲屬、累枝蟲屬、蓋蟲屬、有肋盾纖蟲屬、獨縮蟲屬、各種吸管蟲類、輪蟲類、寡毛類等這些均屬于固著性種屬或者匍匐性種屬。3.1.2指示反應操作環境

(1)優勢種屬。①高負荷、曝氣量相對不足時，小鞭毛蟲占優勢；②過短的水力停留時間，造成小的游泳型纖毛蟲占優勢；③非常高的負荷或存在難降解的物質時，出現小的裸變形蟲和鞭毛蟲；④大量出現匍匐性和固著性纖毛蟲或有殼變形蟲時，表明運行環境良好，處理效果好。⑤另外有研究證明，溶解氧不足易出現阿托氏菌屬、扭頭蟲屬和新態蟲屬等；⑥而過分曝氣則出現肉足類及輪蟲類；⑦有機負荷很低，出現硝化作用時，能觀察到游仆蟲屬、旋口蟲屬、表殼蟲屬、鱗殼蟲屬及輪蟲等；⑧在除氮污水廠，低負荷，長水力停留時間及高溶解氧的場合，有殼變形蟲是最好的指示生物。

(2)形態變化在一定條件下，原生動物能分泌膠質并形成膜將蟲體包圍起來，形成孢囊。大多數孢囊用以保護蟲體免受不利的環境因素(如溫度不適，pH值變化，食料短缺等)的影響。待環境轉好時，蟲體能恢復活力，脫孢而出。同樣，鞭毛蟲的鞭毛在條件不利時，鞭毛消失，條件適宜時，又重新生出。當曝氣池中溶解氧降低到1mg／L以下時，鐘蟲生活不正常，體內伸縮泡會脹得很大，頂端突進一個氣泡，蟲體很快會死亡；當pH值突然發生變化超過正常范圍，鐘蟲表現為不活躍，纖毛環停止擺動，蟲體收縮成團。所以雖然觀察到鐘蟲數量較大，但蟲體萎靡或變形時，則反映出細菌的活力在衰退，污水處理效果有變差的趨勢。(3)生殖方式原生動物的生殖方式有無性生殖和有性生殖。

無性生殖即簡單的細胞分裂，細胞核和原生質一分為二。在營養、溫度、氧等環境條件良好的場合，原生動物就進行連續的無性生殖。當出現有性生殖(接合生殖)時，往往預示環境條件變差或種群已處于衰老期。4生物相觀察與控制

在污水處理系統運行過程中,我們除了利用物理、化學手段來測定活性污泥性質外,還可以通過觀察污泥的生物相來監視污水處理的運行狀態,以便及早發現異常情況,及時采取適當的對策,保證運行穩定,提高處理效果。對污水處理系統的活性污泥生物相觀察著重從如下幾個方面觀察。5.1生物活動的狀態活性污泥中經常出現的絲狀硫細菌,如發硫細菌，貝氏硫細菌等,對溶氧水平反應非常敏感。當水中溶解氧不足時能將水中的Ｈ2Ｓ氧化為硫,并以硫粒的形式積存于體內,而當溶解氧大于1ｍｇ/ｌ時,體內硫粒可被進一步氧化而消失。因此,可通過對硫細菌體內的硫粒的觀察,間接地推測水中溶解氧的狀況。在處理系統的環境不利于污泥中原生動物生存時,一般都會形成胞囊,這時原生質濃縮,蟲體變圓收縮,體外圍以很厚的被囊,以利度過不良條件。如在進水ＰＨ突變時,可見鐘蟲呈不活躍狀態,纖毛環停止擺動,輪蟲縮入被甲內；在進水中難以分解或抑制性物質過多以及水溫過低時,可見鐘蟲體內積累有未消化顆粒并呈不活躍狀態,長期下去會引起蟲體死亡；5.2、同一種生物數量增減

對于運行正常的污水處理系統的活性污泥中的微生物種類、數量以及它們之間的數量比均保持相對恒定,在處理系統環境發生變化時,污泥中的微生物種類、數量以及它們之間的數量比會進行相應變化,以達到新的生態平衡,由此,我們可通過對污泥中的某種生物數量的變化來了解處理系統的運行狀態。

污泥中出現球衣菌屬、發硫菌屬、諾卡氏菌屬、各種霉菌等絲狀微生物異常增長的生物相時,表明污泥將發生膨脹現象。絲狀菌導致的污泥膨脹是因為絲狀菌具有

①耐低營養

②耐低氧

③適合于高Ｎ/Ｃ污水的特性，在污水進水的ＢＯＤ:Ｎ或ＢＯＤ:Ｐ比例過高、ＰＨ值偏低，ＢＯＤ負荷高、小分子碳水化合物多、水溫偏低、流入重金屬等有毒物質時可引起絲狀菌過量繁殖。出現絮體結構松散解絮時,細小的絮粒成為輪蟲的充足食物,使輪蟲惡性繁殖,數量急劇上升的生物相時,表明污泥老化,此時應采取增加排泥的措施。在生產實踐中我們可觀察污泥中的絲狀細菌的數量和生長趨勢,若有繼續增多的趨勢,應及時采取措施控制絲狀細菌的生長、調整運行過程中的影響因素。

原生動物及輪蟲類微型動物受有毒物質的影響比細菌更為敏感。因此,在生產運行過程中可采用觀察微型動物的生物相判斷有毒物質對活性污