微生物與污水處理微生物與污水處理/NUMPAGES43微生物與污水處理微生物與污水處理微生物與污水處理一.概述1.世界水資源現狀環境保護是我國的基本國策。世界經濟發展的實踐證明，為實現經濟的持續穩定的發展，必須解決好發展與環境保護的矛盾。全球水資源狀況迅速惡化，“水危機”日趨嚴重。據水文地理學家的估算，地球上的水資源總量約為１３．８億立方公里，其中９７．５％是海水（１３．４５億立方公里）。淡水只占２．５％，其中絕大部分為極地冰雪冰川和地下水，適宜人類享用的僅為０．０１％．

２０世紀５０年代以后，全球人口急劇增長，工業發展迅速。一方面，人類對水資源的需求以驚人的速度擴大；另一方面，日益嚴重的水污染蠶食大量可供消費的水資源。本屆世界水論壇提供的聯合國水資源世界評估報告顯示，全世界每天約有２００噸垃圾倒進河流、湖泊和小溪，每升廢水會污染８升淡水；所有流經亞洲城市的河流均被污染；美國４０％的水資源流域被加工食品廢料、金屬、肥料和殺蟲劑污染；歐洲５５條河流中僅有５條水質差強人意。

２０世紀，世界人口增加了兩倍，而人類用水增加了５倍。世界上許多國家正面臨水資源危機：１２億人用水短缺，３０億人缺乏用水衛生設施，每年有３００萬到４００萬人死于和水有關的疾病。到２０２５年，水危機將蔓延到４８個國家，３５億人為水所困。水資源危機帶來的生態系統惡化和生物多樣性破壞，也將嚴重威脅人類生存。

水資源危機既阻礙世界可持續發展，也威脅著世界和平。過去５０年中，由水引發的沖突共５０７起，其中３７起有暴力性質，２１起演變為軍事沖突。專家警告說，隨著水資源日益緊缺，水的爭奪戰將愈演愈烈。

2.水污染物的類型及來源①

生活污水生活污水是一大污染源。生活污水中含有大量的無機物，有機物。無機物如氯化物，硫酸鹽，磷酸鹽和鈉，鉀，鈣，鐵等碳酸鹽，有機物有纖維素，淀粉，脂肪，蛋白質和尿素等。排放入環境中促使浮游植物生長和大量繁殖，形成赤潮和水華。②

工業廢水工業廢水是水體污染的主要污染源。包括鋼鐵工業廢水，食品工業廢水，印刷廢水，化工廢水等。③

農業廢水它面廣而量大且分散。農田使用農藥，化肥，進入水體造成水體富營養化。

3.污水處理方法分類①

物理法利用物理作用分離廢水中呈懸浮狀態的污染物質。主要有沉淀法，過濾法，離心分離法，吸附法等。②

化學法利用化學反應原理及方法來分離，回收廢水中的污染物，或改變污染物的性質，使它從有害變為無害的處理法。主要有化學凝聚法，中和法，氧化還原法，離子交換法。③

生物法主要利用微生物的生命活動過程，對廢水中的污染物質進行轉移和轉化的作用，從而是污水得到凈化的方法。

4.微生物簡介微生物是肉眼看不見或看不清的生物的總稱。包括原核生物（細菌，放線菌和藍細菌），真核生物（真菌和微型藻類），非細胞生物（病毒類）。微生物具有體積小、表面積大、繁殖力驚人等特點，能不斷與周圍環境快速進行物質交換。污水具備微生物生長繁殖的條件，因而微生物能從污水中獲取養分，同時降解和利用有害物質，從而使污水得到凈化。因此微生物可在污水凈化和治理中得到廣泛應用，造福人類。微生物能降解和轉化污染物主要是因為微生物具有以下幾個特點：個體微小，比表面積大，代謝速率快；種類繁多，分布廣泛，代謝類型多樣；具有多種降解酶；繁殖快，易變異，適應性強；共代謝作用等。二.原理利用微生物處理污水實際就是通過微生物的新陳代謝活動,將污水中的有機物分解,從而達到凈化污水的目的.微生物能從污水中攝取糖，蛋白質，脂肪，淀粉及其它低分子化合物。微生物新陳代謝類型有需氧型和厭氧型兩種,因此,凈化方法分為好氧凈化和厭氧凈化.1、好氧凈化氧存在條件下，許多好氧微生物通過分解代謝、合成代謝和物質礦物化，在把有機物氧化分解成CO2和H2O等過程中，獲尋C源、N源、P源、S和能量。污水的微生物好氧凈化就是模擬上述原理，把微生物置于一定的構筑物內通氣培養，高效率凈化污水的方法。2、厭氧凈化微生物在嚴格厭氧條件下，有機物發酵或消化過程中，大部分有機物被解生成H2、CO2、H2S和CH4等氣體。污水的生物厭氧凈化就是根據污水經厭氧發酵后既到凈化，又獲得了生物能源CH4的原理。微物細胞能量轉移的電子受體，由好氧條件下分子氧改變為厭氧條件下的有機物。在厭氧件下，不溶于水而難分解的大分子有機污物，被微生物的胞外酶降解為可溶性物質，再由產甲烷厭氧細菌和產氫細菌降解成低分子有酸類和醇類、并放出H2和CO2；有機酸類和類經產甲烷菌降解成H2、CO2和CH4。甲烷菌還可利用H2還原CO2，形成CH4。微生物凈化過程：Ⅰ.有機污染物的濃度由高變低Ⅱ.異養細菌迅速氧化分解有機污染物而大量繁殖，然后是以細菌為食料的原生動物出現數量高峰，再后是由于有機物礦化，利于藻類的生長，而出現藻類的生長高峰。Ⅲ.溶解氧濃度隨著有機物被微生物氧化分解而大量消耗，很快降到最低點，隨后，由于有機物的無機化和藻類的光合作用及其他好氧微生物數量的下降，溶解氧又恢復到原來水平。這樣，在離開污染源相當的距離之后，水中的微生物數量，有機物，無機物的含量，也都下降到最低點。于是，水體恢復到原來的狀態。微生物處理優點：微生物具有來源廣，易培養，繁殖快，對環境適應性強，易變異的特征在生產上較容易的采集菌種進行培養繁殖，并在特定條件下進行馴化，使之適應不同的水質條件，從而通過微生物的新陳代謝使有機物無機化。加之微生物的生存條件溫和，新陳代謝時不需要高溫高壓，它是不需要投加催化劑的.生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運行費用相對較低,所要投入的人力，物力比其他方法要少的多。在污水生物處理的人工生態系統中，物質的遷移轉化效率之高是任何天然的或農業生態系統所不能比擬的。三.污水中微生物種類變化與凈化的關系污水性質和污染程度不同，微生物種類和數量就會有很大差別。在處理系統中，好氧微生物的優勢種群組成和數量也相應的發生變化。例如，當含纖維素較多的廢水進入反應系統，則纖維素分解菌就會大量繁殖，當蛋白質大量進入該系統，就會使微生物群落中的氨化菌種群占優勢。原生動物中有的種類及數量對水質因素(如氧溶量、pH值等)的變化較敏感，故可以作為鑒定污水污染程度的指示生物。如草履蟲、小口鐘蟲、腎狀豆形蟲、板殼蟲等大量出現于受重污染和有機物很多的水中。在中度污染和有機污物較多的水中，原生動物種類及數量最多。水清澈有機污物又很少的則種類也少。污水中原生動物的種類和數量與凈化處理的效果有著密切關系，因此原生動物可以作為凈化情況的指示生物，可由它們對凈化處理效果作出預報。一般說來：游動鞭毛蟲類或自由生活的纖毛蟲類占較大優勢時，往往說明凈化效果較差，或廢水處于培育活性污泥初期。當發現有固著纖毛蟲類時，活性污泥已經形成。輪蟲有自凈作用。如活性污泥中有大量輪蟲和多種纖毛蟲出現，說明有機污物含量很少，凈化度較高，污水處理效果好。水蚯蚓對污水也有自凈作用，其種類與數量隨污染的減輕而減少。在凈化效果較好的污水中，還會出現線蟲、顫蚯蚓等后生動物。

污水處理與環境微生物分類名錄ClassificationofWater/WastewaterTreatmentMicroorganisms污水處理微生物包含在微生物，所以并無特別的分類專門用于環境微生物。但是微生物命名可以按照階元法（域>界>門>綱>目>科>屬>種>亞種）以下為其中從界到種的英文等級劃分：Kingdom界

Phylum門

Class綱

Order目

Family科

Genus屬

Species種一般上一個微生物英文中我們使用雙名法（binomialsystemofnomenclature），這個名稱就是一個有兩個單詞組成的科學名稱，分別是屬和種。當然有些微生物還有它們的常用名。舉個例子Escherichiacoli（通常簡寫成E.coli）為一種大腸桿菌，屬細菌。一般水體和廢水以及污水處理中常見的微生物有：細菌Bacteria，真菌Fungi，藻類Aglae，原生動物Protozoa，輪蟲Rotifers,甲殼綱動物Crustaceans，蟲類Worms(線蟲Nematodes與扁蟲Flatworms)。細菌Bacteria單細胞，原核生物，二元分裂繁殖。生活污水中通常含有大量的微生物如細菌、病毒、原生動物與蟲類，而污水處理工程師的責任就包括控制病原細菌以保證公共安全。細菌有3種形狀：棒形bacilli，圓形cocci，螺旋形spirilla。一個常見的棒形大腸桿菌可能長2微米寬0.7微米。按照對氧氣的依存度，可以分為好氧、厭氧、兼性。也有其他的分類方法。絲狀細菌Filamentousbacteria問題是活性污泥處理法中常見的，而這其中actinomycetes則是一個主要的問題制造者。其實絲狀細菌也有它重要的作用比如協助絮凝物的形成。而一些絲狀菌比如Microthrixparvicella與Nocardiaspp.則導致污泥泡沫與膨脹。

Fungi（ploffungus）真菌真菌可以分為以下五類：1．Myxomycetes,orslimefungi2．

Phycomycetes,oraquaticfungi（algae）3．

Ascomycetes,orsacfungi4．

Basidiomycetes,orrusts,smuts,andmushrooms5．

Fungiimperfecti,ormiscellanueousfungiAlgae藻類根據Whittaker的五界法，藻類可以屬于其中的兩界，分為七類。不過污水處理專家的主要興趣只是其中5類：Chlorophyta–greenalgae綠藻門

Englenophyta–euglenoids裸藻，眼藻門Chrysophyta–golden-brownalgae,diatoms

金藻門，硅藻Phaeophyta–brownalgae褐藻門

Pyrrophyta–dinoflagellates甲藻門，渦鞭藻Protozoa原生動物單細胞，真核生物。包括可以單獨存在的柄纖毛蟲比如鐘蟲Vorticella，或者群體存在的Carchesiumsp.其中病原性的原生動物包括Entamoebahistolytica,Giardialamblia,以及Cryptosporidium.Protozoa可以根據它們的運動方式分為4類：Mastigophora通過一條或者幾條鞭毛移動；Ciliophora通過短的稱為cilia的鞭毛移動；Sarcodina通過變形移動；Sporozoa則是不能動的。Group類CommonName常用稱法MeansofMovement能動方式MethodofReproduction繁殖方式MastigophoraFlagellatesFlagellaAsexualCiliophoraCiliatesCiliaAsexualbytransversefission;sexualbyconjugationSarcodinaAmoebaPseudopodiaAsexualandsexualSporozoaSporozoansNonmotileAsexualandsexualMastigophora可以再分為Phytomastigophrea，其中包括Euglenasp.,通常與處理過程中氮與磷的增加相聯系。Ciliophora又可分為3組：（1）freeswimmers自由游動的；（2）crawlers；（3）stalked有柄的。Euplotes是一種自由游動的纖毛蟲，Stentor是一種柄纖毛蟲。Sarcodina即變形蟲與Ciliates和Flagellates相比，有較少的細胞器官，結構上更簡單。活性污泥系統中的原生動物的指示作用要注意以下一些因素：·

健康的污泥中含有大量的Crawlers和Stalkedciliates，這暗示出水質量高，BOD可能在1-10mg/L.·

中等污泥中三種纖毛蟲都以優勢存在。這暗示出水質量滿意，可能BOD在11-30mg/L.·

差的污泥中自由游動纖毛蟲和鞭毛蟲占主要。此時的出水通常渾濁，質量低，BOD在30mg/L以上。Rotifers輪蟲最小、最簡單的多細胞生物。輪蟲吃食藻類、細菌、原生動物、以及死掉的生物，所以可以從廢水中去除大量的食物。在活性污泥、滴濾、以及氧化池系統中扮演重要角色。活性污泥和滴濾池中含有大量的Digononta和Monogononta，而氧化池中則主要是Monogononta。Crustaceans甲殼綱動物水中通常含有Cyclops和Daphnia等甲殼綱動物。Worms：Nematodes&Flatworms線蟲與扁蟲污水處理中的蟲類主要有線蟲和扁蟲等。它們長度在0.5-3mm之間，而直徑通常在0.01-0.05mm之間。在污水處理系統中，線蟲可以加快微生物細菌群落的活動與分解。在污泥和滴濾系統中它們吃食細菌。它們的活動可以增加這些系統中的氧氣滲透率。不過在活性污泥中線蟲數量較少，因為相比在液體環境中的自由游動，線蟲更喜歡的是爬行crawling，所以在滴濾池中線蟲數目龐大。而水體中的扁蟲則是主要吃食藻類。Tubifex是扁蟲中的一種。

資料一：于2002年7月至2003年7月對保定市銀定莊污水處理廠活性污泥混合液中的微型動物群落做了為期1a的研究．共采集了49個水樣，發現纖毛蟲89種，其中自由游泳型纖毛蟲12種，匍匐型纖毛蟲13種，附著型纖毛蟲38種，肉食型纖毛蟲26種；鑒定到變形蟲23種，其中有殼肉足蟲5種，裸肉足蟲18種；大型鞭毛蟲共記錄有8種；記錄到的后生動物有輪蟲、線蟲和腹毛蟲．附著型纖毛蟲的密度占纖毛蟲總密度的42．7％，匍匐型纖毛蟲的密度占纖毛蟲總密度的31．7％，肉食型纖毛蟲的密度占纖毛蟲總密度的21．2％，自由游泳型纖毛蟲的密度占纖毛蟲總密度的4．4％．附著型纖毛蟲和匍匐型纖毛蟲密度合計占纖毛蟲總密度的74．4％，為纖毛蟲中的優勢類群．相關分析表明，銳利楯纖蟲與水溫呈非常顯著的負相關，因此可作為低水溫的指示生物；集蓋蟲與DO呈非常顯著的負相關，可作為低DO的指示生物．資料二：一般采用自然掛膜即可，生物膜生物種類和數量與污水處理相比不很豐富，但菌膠團、原生動物、游離細菌等各類微生物都有生長，生態情況是好的。生物膜呈棕黑色、灰黃色。菌膠團由莢（jia）膜球菌等組成。原生動物有微型纖毛蟲，有時也見鐘蟲、累枝蟲等；后生動物有線蟲、輪蟲等。有藻類共生，進水端生物膜較出水端發育得好，各型處理設備生物膜發育情況大同小異。判別生物膜成熟與否，可測定NH3-N或OC的去除率，當它們的去除率分別為75%或15%時，即認為掛膜成功。由表2可見掛膜所需時間與水溫有較好的正相關，水溫為20℃時，需18天左右；水溫下降10℃，所需時間至少增加1倍。某些研究者檢查證明，生物膜上的優勢菌為假單胞菌屬，其中有不少菌種能在≤4℃和貧營養條件下繁殖。資料三：活性污泥是棲息著具有生命活力的微生物群體的絮絨狀污泥。它是活性污泥法系統去除有機污染物的主體。活性污泥中的生物相十分豐富，有細菌、真菌、原生動物和后生動物等。細菌是使活性污泥具有凈化功能的主要微生物，其數量約l08~109個/ml。活性污泥中常見的細菌有假單胞菌、芽孢桿菌屬、動膠桿菌、芽孢桿菌、小球菌、黃桿菌、產堿桿菌、無色桿菌、產氣桿菌等。哪些細菌占優勢，取決于有機污染物的種類。這些細菌多以菌膠團的形式存在，呈游離狀態的較少。菌膠團是由細菌分泌的蛋白質、多糖和核酸等胞外聚合物包埋膠結而成的細菌團塊。它賦予細菌抵御外界不利因素的能力，并使活性污泥自身具有良好的凝聚沉淀性能。菌膠團的形狀各異，有分枝狀、片狀、垂絲狀和蘑菇狀等。在活性污泥中，經常出現絲狀菌，如球衣菌、白硫菌和絲硫菌等。球衣菌對有機物有較強的分解能力，但如果繁殖過多會誘發“污泥膨脹”，影響污泥沉淀，降低處理效果。活性污泥中的原生動物有鞭毛蟲、根足蟲、纖毛蟲和吸管蟲等，總數可達5x104個/ml。它們多以游離細菌為食。如水質和運行條件發生變化，它們的種屬也會隨之改變。在一定程度上，出現的原生動物反映了水質狀況或處理效果，因此稱為指示生物。例如，初期往往鞭毛蟲類占優勢，然后，纖毛蟲類取而代之，漸居優勢。當活性污泥成熟，且處理效果良好時，匍匐型或附著型的纖毛蟲將成為優勢種群。活性污泥中有時也出現以輪蟲為主的多細胞后生動物。輪蟲一般生活于有機質含量很低的水中，因此，輪蟲的出現說明污水處理效果良好。反之，輪蟲數量過多則是活性污泥老化的反映。生物膜的生物相十分豐富，所包含的微生物種類很多，有細菌、真菌、藻類、原生動物、后生動物、以及肉眼可見的微型動物。細菌和真菌細菌是生物膜的主要微生物，有假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、產堿桿菌屬、動膠桿菌屬和球衣菌屬。其中球衣菌屬是一種絲狀菌，對有機物具有很強的降解能力。在生物濾池縱向的各層生物膜中，細菌的種類和數量均有差異。濾池頂層，生物膜內的菌數一般較多，底層則較少。頂層多為異養菌，底層則多為自養菌。真菌也普遍存在于生物膜中，主要有鐮刀霉屬、地霉屬和漿霉屬等。真菌對某些人工合成的有機物（如腈）有一定的降解能力。原生動物和后生動物原生動物和后生動物都屬微型動物，棲息于濾池底部生物膜的好氧表層。出現微型動物表明生物膜已經培養成熟。在生物濾池運行初期，多出現豆形蟲一類的游泳型纖毛蟲。運行良好時，則以鐘蟲、獨縮蟲、累枝蟲、蓋纖蟲等固著型纖毛蟲為主。原生動物能吞食細菌，特別是游離細菌，對改善生物濾器的出水水質具有積極而重要的作用。當溶解氧十分充足時生物濾器內常見有后生動物線蟲，它們以細菌、原生動物為食料。生物濾器中的微生物生態分布是：從頂部到底部，微生物種類由少到多，微生物系統由低級到高級。頂部生物膜以細菌為主，多為菌膠團，不見或少見原生動物。中部生物膜除大量細菌外，豆形蟲、滴蟲、變形蟲等原生動物的數量逐漸增多。底部生物膜中原生動物數量更多，種類有鐘蟲、累枝蟲、蓋纖蟲等，細菌數量則少。

資料四：最先擔當凈化任務的是異氧菌和腐生性真菌，細菌特別是球狀細菌起者最關鍵的作用，優良運轉的活性污泥，是以絲狀菌為骨架由球狀菌組成的菌膠團。沉降性好，隨著活性污泥的正常運行，細菌大量繁殖，開始生長原生動物，是細菌一次捕食者。活性污泥常見的原生動物有鞭毛蟲、肉足蟲、纖毛蟲和吸管蟲。活性污泥成熟時固著型的纖毛蟲、鐘蟲占優勢；后生動物是細菌的二次捕食者，如輪蟲、線蟲等只能在溶解氧充足時才出現，所以當出現后生動物時說明處理水質好轉標志。

微型生物在污水回用處理中的指導作用生活污水在廢水處理及其資源化利用中占有相當大的比例，建立一個比較完善的、經濟高效的小區污水回用處理系統，實現污水就地資源化和無害化，具有巨大的社會、經濟和環境效益。ICAST(IntermittentorCyclicActivatedSludgeTechnology，間歇/循環活性污泥技術)[1]是一種適合小區污水回用處理的新型改良SBR工藝的處理技術。在ICAST反應池中，參與污水回用處理的是由細菌、原生動物、后生動物和懸浮物質、膠體物質混合形成的具有吸附分解有機物能力的絮狀體顆粒——活性污泥。是否具有良好性能的活性污泥是對污水進行生化處理最終達到資源化利用的基礎，因此本文就污水回用處理ICAST裝置，通過長期鏡檢觀測，從活性污泥培養到正常運行的整個過程中，對微型生物進行深入研究，分析ICAST反應池中微生物的變化規律，以及當工況發生改變時生物相的變化趨勢，利用生物指示作用為處理裝置的最優化運行控制和集成化管理提供科學的理論依據。1研究對象活性污泥中存在著多種微型生物，它們共同構成了相當復雜的生物相，其中數量占主導地位并起到降解污染物質主要作用的是細菌。從生物學角度了解污水處理是否達到預期效果，最直接方法是對活性污泥中的細菌進行研究，觀察細菌的生長情況及在運行中發生的種類、數量等變化。目前，對細菌觀察和分類鑒定的周期較長，作出診斷還沒有較為簡易的可行方法，不能及時地起到指導裝置運行的作用。但是，活性污泥中的原生動物與細菌之間存在著相互依存和制約的關系：①原生動物對細菌的捕食，可促進細菌生長和提高細菌活性；②細菌的絮凝作用提供了原生動物的生長環境，而在絮狀物上生長的原生動物又能加速絮凝過程；③原生動物分泌的粘液對懸浮顆粒和細菌均有吸附能力；④除細菌外，原生動物也能直接攝入微小的懸浮粒性有機物(DOM,dissolvedorganicmatter)，以及通過滲透性營養直接吸收溶解性有機物(POM,particularorganicmatter)；⑤原生動物體積較細菌大可便于觀察，周圍環境發生變化時比細菌更加敏感，更及時地反映出運行狀態。因此，原生動物的種類、數量、生長狀況和菌膠團等指標可以間接定性地評價污水回用處理裝置運轉狀態的好壞，起到生物指示的作用。2ICAST處理裝置及運行方式污水回用處理ICAST裝置[1]，如圖1所示。該裝置運行方式如圖2所示，生活污水經調節池進入ICAST反應池進行生化處理，ICAST反應池采用間歇式和連續式兩種運行方式。其中，連續式運行時(如圖3所示)為連續進水、連續出水；間歇式運行時(如圖4所示)為間歇進水、間歇出水。圖1污水回用處理系統Fig.1

Systemoflivingsewagereusingtreatmentdevice本文在活性污泥培養完成后，分別采用間歇和連續兩種工藝運行該裝置，對ICAST反應池中的微型生物進行觀測，在研究生物指導作用的同時，對比不同條件下該反應池中微型生物生態群落之間的異同。

圖2處理流程示意圖圖3連續式運行示意圖Fig.2

FlowchartofICASTtreatmentprocessFig.3

Sketchmapofthecontinuingprocess圖4間歇式運行示意圖Fig.4

Sketchmapoftheintermittentprocess3

活性污泥的馴化與培養本文接種的活性污泥菌種取自上海市曲陽污水廠二次沉淀池回流濃縮污泥，微型生物活性強，污泥絮體和沉降性能均良好，原生動物已演替到較高級的類型。起初對新進污泥進行不進水的悶曝，一段時間后對ICAST反應池進行間歇進水，污水為上海理工大學高層住宅每日所排生活污水40m3×d-1，且水量隨培養時間的增加而逐漸增加，最終達到設計處理水量，實現正常的間歇運行。在馴化與培養過程中，每天通過顯微鏡進行鏡檢，分析污泥的性狀和微型生物種類和數量的變化趨勢。通過三周的觀測，發現由于曲陽污水廠污水水質和本裝置所處理污水水質均為生活污水，有相同的水質特征，故所馴化培養的活性污泥中微型生物對新進污水的適應過程較短。最初幾天的馴化過程中，原生動物類緣毛目(Peritricha)固著型纖毛蟲(圖5)數量有明顯減少，替代之大量出現的是全毛目(Holotricha)游泳型纖毛蟲(圖6)，并有部分的吸管蟲(圖7)出現。隨著培養時間的推進，當污泥中的微型生物逐漸適應新的水質和生長環境時，固著型的纖毛蟲重新開始大量出現，伴之有少量的游泳型纖毛蟲。在污泥培養后期，固著型纖毛蟲已占絕對優勢，相繼出現漫游蟲(圖8)、輪蟲(圖9)等微型生物，此時污泥的培養已基本完成，活性污泥全面形成大顆粒絮團，且結構緊密，沉降性能良好。由于進水的有機物濃度不高，因此生化需氧量BOD5在150mg×l-1左右。污泥沉降比SV在15%左右，污泥濃度MLSS在1200mg×l-1左右。

圖5

固著型纖毛蟲

圖6游動型纖毛蟲

圖7

吸管蟲Fig.5

Sessileciliates

Fig.6

Wanderingciliates

Fig.7

Suctoria

圖8漫游蟲

圖9輪蟲Fig.8Lionotus

Fig.9Rotifer4ICAST反應池中的優勢微型生物在間歇運行方式時，ICAST反應池中經常觀測到的微型生物有：湖累枝蟲(Epistylislacustris)，樹狀聚縮蟲(Zoothamniumarbuscula)，水虱偽獨縮蟲(Pseudocarchesiumaselli)，瓶累枝蟲(Epistylisurceolata)，圓筒蓋蟲(Operculariacylindrata)，白鐘蟲(Vorticellaalba)，轉輪蟲(Rotariarotatoria)，小口鐘蟲(Vorticellamicrostoma)等。由間歇運行改為連續運行方式時，待運行大約二周后出水較穩定，這時反應池中經常觀測到的微生物有：湖累枝蟲(Epistylislacustris)，彩蓋蟲(Operculariaphryganeae)，薄漫游蟲(Litonotuslamella)，瓶累枝蟲(Epistylisrotans)，白鐘蟲(Vorticellaalba)，八鐘蟲(Vorticellaoctava)，杯鐘蟲(Vorticellacupifera)，圓筒蓋蟲(Operculariacylindrata)等。從以上微生物種類可以看出，處于正常運行的ICAST反應池中，生物的種類會變得比較單純，主要以有柄的纖毛蟲占優勢，這與文獻[2,3]獲得的結論相一致。5微型生物在ICAST反應池中的指導作用在整個污水回用處理過程中，微型生物特別是原生動物狀態好壞起著至關重要的作用，活性污泥中的生物相在通常情況下是比較穩定的，但當外界條件或工況突然發生改變時，原生動物的種屬和數量以及菌膠團的結構也將隨之發生變化。通過微型動物的生物指示特性，可以對處理工藝起到定性的指導作用。5.1對出水水質的指導作用ICAST反應池處于正常運行中，除定期對出水進行監測之外，還應以微型生物的鏡檢情況，判斷活性污泥凈化污水的效能。通過觀測ICAST反應池內活性污泥的生物相，發現：活性污泥系統中，以固著型的纖毛蟲為主且具有較好的活性時，活性污泥易成絮體，沉降性能好，出水較清澈，懸浮物質少，水質良好；同時，通過觀測有柄的纖毛蟲數量，以及有柄纖毛蟲占整個原生動物的百分比，都可預測出水的BOD5，方法十分簡單，只要能認出纖毛蟲是否有柄，無需做進一步的分辨；若有柄纖毛蟲的數量突然下降，則出水BOD5會出現波動，這時應立即追查事故原因以求盡快解決問題。Gurds等人通過在多家活性污泥曝氣池中進行的調查，找出了原生動物種類的組成與排水水質之間的關系，在系統的運行中，只要觀察原生動物構成情況就可大致預測出水的BOD5值[2~4]，Al-shahwani等人通過回歸分析法建立了出水水質和原生動物種群和數量的數學模型[5]，Madoni等人列出了19種原生動物與BOD5、NH3-N，NO3－-N，MLSS、DO、SVI、SRT等的對照關系[6]。這些結論與上述本文試驗鏡檢狀況相一致。5.2對工況的指導作用當由于設備故障或其他因素導致工況突然發生不正常的變化時，污泥中的原生動物和后生動物的活性會受到不同程度的抑制。由于是處理生活污水，一般不含有毒物質，且pH值也不存在較大的波動，故對處理效果影響較大的是進水濃度、進水水量、溫度和溶解氧的變化。通過鏡檢發現：原生動物和后生動物的活動會明顯減少，鐘蟲等固著型纖毛類微型動物口緣纖毛會停止擺動，蟲體收縮；正常運行時，鐘蟲靠體內伸縮泡的定期收縮把吞入體內的多余水分不斷排除體外，以維持體內的水分平衡，但若反應池內的溶解氧DO濃度降至1mg×l-1以下時，伸縮泡就會處于舒張狀態，不再活動，有時鐘蟲還會脫去尾部的柄，在蟲體的頂端還會突起一個體積和自身體積大致相當的空泡(圖10)，從而導致蟲體死亡，同時污泥中后生動物的線蟲數量會突然增加(圖11)。圖10

鐘蟲頭頂空泡

圖11

線蟲

圖12

胞囊Fig.10Vorticellawithlowdissolvedoxygen

Fig.11Nemato

Fig.12Cyst當不利的工況在一段時間內得不到有效改善時，原生動物會由于無法進行正常的新陳代謝致使蟲體變圓，鞭毛、纖毛或偽足等細胞器縮入體內或消失，細胞水分陸續由伸縮泡排出，蟲體縮小，最后伸縮泡消失，分泌出膠狀的物質于體表凝固后形成胞殼，最終形成“胞囊(cyst)”(圖12)，以渡過不良的環境。此時，活性污泥可能出現解體，導致絮體變小，甚至出現惡化的現象，出水水質會出現惡化。一旦工況恢復正常，其胞殼就會破裂并恢復蟲體的原形，活性污泥的性能也會逐漸改善。因此，若保持污水回用處理裝置經濟高效運行，則應避免由于活性污泥中微生物生態的長期失衡導致處理裝置無法正常運行。

微生物指示作用（1）活性污泥凈化性能良好時出現的微生物有鐘蟲、累枝蟲、楯纖蟲、蓋纖蟲、聚縮蟲及各種后生動物及吸管蟲類等固著性生物或匍匐型生物，當這些生物的個數達到1000個/mL以上，占整個生物個體數80%以上時，可以斷定這種活性污泥具有較高的凈化效果。（2）活性污泥凈化性能惡化時出現的生物有多波蟲、側滴蟲、屋滴蟲、豆形蟲等快速游泳的生物。這時絮體很碎約100um大小。嚴重惡化時只出現多波蟲、尾滴蟲。極端惡化時原生動物和后生動物都不出現。（3）活性污泥由惡化狀態進行恢復時出現的生物為漫泳蟲、斜葉蟲、斜管蟲、尖毛蟲等緩慢游泳型或匍匐型生物。曾觀察到這些微生物成為優勢生物繼續一個月左右。（4）活性污泥分數解體時出現的生物為活躍豆形蟲、輻射變形蟲等肉足類。這些生物出現數萬個以上時絮體變小，使處理水渾濁。當發現這些生物劇增時可通過減少回流污泥量和送氣量，能在某種程度上抑制這種現象。（5）活性污泥膨脹時出現的微生物為球衣菌、各種霉菌等，這些絲狀微生物引起污泥膨脹，當SVI在200以上時，這些絲狀微生物呈絲屑狀。膨脹污泥中的微型動物比正常污泥少。（6）溶解氧不足時出現的微生物為貝氏硫黃細菌等。這些微生物適于溶解氧濃度低時生存。這些微生物出現時，活性污泥呈黑色、腐敗發臭。（7