廣西欽州市食品加工廠污水處理

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為什么原生動物會對活性污泥有指示作用？

要了解污水處理過程的變化或處理水的好壞，直接研究分析細(xì)菌的生長情況。但是對于細(xì)菌的觀察、分類鑒定的時間很長，不能及時起指導(dǎo)生產(chǎn)的指示和預(yù)報作用。原生動物與細(xì)菌之間存在相互依存的功能關(guān)系；原生動物個體大，便于觀察；對于環(huán)境變化比細(xì)菌敏感，更早更容易反映環(huán)境的變化。直接觀察原生動物的種類組成、數(shù)量、生長和變化狀況，也能反映出細(xì)菌的生長和變化情況，即間接地評價污水處理過程和處理效果的好壞，起指導(dǎo)生產(chǎn)的作用。

原生動物的基本特征

1、形態(tài)

原生動物門屬真核原生生物界，是單細(xì)胞的微型動物，由原生質(zhì)和一個或多個細(xì)胞核組成。原生動物和多細(xì)胞動物相同，具有新陳代謝、運(yùn)動、繁殖、對外界刺激的感應(yīng)性和對環(huán)境的適應(yīng)性等功能。原生動物個體很小，長度一般在100～300μm之間。它們都具有細(xì)胞膜。多數(shù)種屬的細(xì)胞膜結(jié)實(shí)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(zhì)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(xì)胞核，其形狀多種多樣，它們在其細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生形態(tài)的分化，形成了能夠執(zhí)行各項(xiàng)生命活動和功能的胞器。在運(yùn)動胞器方面有鞭毛、偽足和纖毛；在營養(yǎng)胞器方面有胞口、胞咽和食物泡；用以排出廢料和調(diào)節(jié)滲透壓的胞器有伸縮泡等。有些種類的原生動物的細(xì)胞膜內(nèi)分布著肌絲，具有收縮變形的功能。

2、營養(yǎng)方式

原生動物的營養(yǎng)方式分為以下幾類：①動物性營養(yǎng)，以吞食細(xì)菌、真菌、藻類或有機(jī)顆粒為生，絕大多數(shù)原生動物為動物性營養(yǎng)，有些具有胞口、胞咽等攝食器；②植物性營養(yǎng)，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(jìn)行光合作用合成碳水化合物，如植物性鞭毛蟲，但種類和數(shù)量都很少；③腐生性營養(yǎng)，以死的機(jī)體或無生命的可溶性有機(jī)物質(zhì)為生；④寄生性營養(yǎng)，以其它生物的機(jī)體(即寄主)作為生存的場所，并獲得營養(yǎng)和能量。

3、分類

1981年原生動物學(xué)會公布了原生動物分類系統(tǒng)，其中在水處理中常見的有三類：

①肉足類，其細(xì)胞質(zhì)可伸縮變動而形成偽足，作為運(yùn)動和攝食的胞器，運(yùn)動速度達(dá)3μm/s，典型的肉足類為變形蟲屬、簡便蟲屬、表殼蟲屬和鱗殼蟲屬等；

②鞭毛類，具有一根或一根以上的鞭毛。鞭毛長度與其體長大致相等或更長些，是運(yùn)動器官，鞭毛蟲又可分為植物性鞭毛蟲和動物性鞭毛蟲，常見的植物性鞭毛蟲有滴蟲屬、屋滴蟲屬和眼蟲屬等，常見的動物性鞭毛蟲有波豆蟲屬、尾波蟲屬等，鞭毛蟲的運(yùn)行速度達(dá)15～300μm/s；

③纖毛類，原生動物周身表面或部分表面具有纖毛，作為行動或攝食的工具，具有胞口、口圍、口前庭和胞咽等司吞食和消化的細(xì)胞器官，分為游泳型和固著型兩種，游泳型包括漫游蟲屬、草履蟲屬、腎形蟲屬、斜管蟲屬等，固著型常見的有鐘蟲屬、累枝蟲屬、蓋蟲屬、聚縮蟲屬、盾纖蟲屬和殼吸管蟲屬等，纖毛類運(yùn)動速度較快，可達(dá)200～1000μm/s。

原生動物與細(xì)菌的關(guān)系

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(tǒng)的反應(yīng)工作主體，是由細(xì)菌、微型動物為主的微生物與懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)混雜在一起所形成的絮狀體顆粒。良好的活性污泥具有很強(qiáng)的吸附分解有機(jī)物的能力和良好的沉降性能，絮體的大小約為0.02～0.2mm，多為茶褐色，微具土壤味，密度約為1.005g/cm3，含水率99%左右。活性污泥中生存著各種微生物，構(gòu)成了復(fù)雜的微生物相。在多數(shù)情況下，活性污泥中的主要微生物是細(xì)菌，伴之以營腐生的原生動物構(gòu)成基本營養(yǎng)層次，然后是以細(xì)菌為食的掠食性原生動物占優(yōu)勢。

2、原生動物與細(xì)菌的功能關(guān)系

在廢水生物處理系統(tǒng)中將污染物質(zhì)降解的主要是細(xì)菌。原生動物與細(xì)菌的關(guān)系主要為：

①掠食關(guān)系，原生動物在食物鏈中處于捕食細(xì)菌的作用。一方面，原生動物通過對細(xì)菌的捕食，能促進(jìn)細(xì)菌的生長，使細(xì)菌的生長能維持在對數(shù)生長期，防止種群的衰老，提高細(xì)菌的活力，而且原生動物活動產(chǎn)生溶解性有機(jī)物質(zhì)(DOM)可被細(xì)菌再利用，促進(jìn)了細(xì)菌的生長；另一方面，原生動物中存在的某些類型(如纖毛類)具有吞食游離細(xì)菌的巨大能力，而游離的細(xì)菌個體小、密度小，較難沉淀，易被出水帶出而影響水質(zhì)。有人證明奇觀獨(dú)縮蟲在自然水體中1h能吃3萬個細(xì)菌。Curds等人在曝氣池中接種纖毛類原生動物，出水大為改善。

②絮凝作用，細(xì)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(huán)境，反過來絮狀物上的原生動物能加速絮凝過程。Curds等證明纖毛蟲能分泌兩種物質(zhì)，一種稱為P物質(zhì)，是一種多糖類碳水化合物；另一種是屬于單糖結(jié)構(gòu)的葡萄糖及阿拉伯糖，表面電荷為負(fù)的懸浮顆粒會吸收這種P物質(zhì)，通過懸浮顆粒表面電荷的改變，就使懸浮顆粒集結(jié)起來，形成絮狀物。另外，纖毛蟲還能分泌一種粘液，能把絮狀物再聯(lián)結(jié)起來。原生動物分泌的粘液對懸浮顆粒和細(xì)菌均有吸附能力。這就促進(jìn)了菌膠團(tuán)的形成和處理能力的提高。

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，直接研究分析細(xì)菌的生長情況。但是對于細(xì)菌的觀察、分類鑒定的時間很長，不能及時起指導(dǎo)生產(chǎn)的指示和預(yù)報作用。原生動物與細(xì)菌之間存在相互依存的功能關(guān)系；原生動物個體大，便于觀察；對于環(huán)境變化比細(xì)菌敏感，更早更容易反映環(huán)境的變化。直接觀察原生動物的種類組成、數(shù)量、生長和變化狀況，也能反映出細(xì)菌的生長和變化情況，即間接地評價污水處理過程和處理效果的好壞，起指導(dǎo)生產(chǎn)的作用。

研究分析方法

1、形態(tài)觀察

采用顯微鏡對污水處理過程中的活性污泥生長、變化進(jìn)行觀察。特別是觀察原生動物的形態(tài)和特征。顯微鏡的放大倍數(shù)采用16×10或16×40即可，觀察到的原生動物應(yīng)與標(biāo)準(zhǔn)圖進(jìn)行對照。建議可以采用《微型生物監(jiān)測新技術(shù)》上的圖片進(jìn)行比較。通過原生動物的形態(tài)來確認(rèn)其種類和特性，進(jìn)而來分析其所處的狀態(tài)或階段，這能間接反映活性污泥的特性。

2、數(shù)量分析

建議采用以下簡單易行的方法：用1mL移液管，移取1mL清水到表面皿中。用一橡膠頭小吸管，從表面皿中將1mL水全部吸盡，然后以均勻的速度徐徐滴下，記錄1mL水的滴數(shù)，并重復(fù)數(shù)次，以免誤差。用橡膠頭小吸管在反應(yīng)器中取得均勻的混合液，滴一滴于載玻片上，蓋上蓋玻片，用低倍顯微鏡由左到右或由上到下(注意應(yīng)采用相同的方向順序)進(jìn)行原生動物的計數(shù)。應(yīng)把蓋玻片下所有原生動物記錄，并重復(fù)數(shù)次。用一滴混合液中原生動物的記錄數(shù)乘以計數(shù)吸管1mL水的滴數(shù)，即為每mL活性污泥混合液的原生動物數(shù)。

原生動物的指示作用

1、指示活性污泥性質(zhì)

(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(xiàn)以下優(yōu)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(yán)重惡化時，微型動物幾乎不出現(xiàn)，細(xì)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(xì)小，有些似針狀分散。主要的優(yōu)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(xiàn)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(fù)到正常。通過反應(yīng)參數(shù)和環(huán)境的改變，活性污泥從惡化狀態(tài)恢復(fù)到正常的過渡期常常有下列原生動物出現(xiàn)：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(jìn)的生物。

(5)污泥良好。易成絮體，活性高，沉降性能好。出現(xiàn)的優(yōu)勢原生動物為：鐘蟲屬、累枝蟲屬、蓋蟲屬、有肋盾纖蟲屬、獨(dú)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。

2、指示反應(yīng)操作環(huán)境

(1)優(yōu)勢種屬。Modoni在1988年對污水處理廠進(jìn)行這方面的研究，總結(jié)出：高負(fù)荷、曝氣量相對不足時，小鞭毛蟲占優(yōu)勢；過短的水力停留時間，造成小的游泳型纖毛蟲占優(yōu)勢；非常高的負(fù)荷或存在難降解的物質(zhì)時，出現(xiàn)小的裸變形蟲和鞭毛蟲；大量出現(xiàn)匍匐性和固著性纖毛蟲或有殼變形蟲時，表明運(yùn)行環(huán)境良好，處理效果好。另外有研究證明，溶解氧不足易出現(xiàn)阿托氏菌屬、扭頭蟲屬和新態(tài)蟲屬等；而過分曝氣則出現(xiàn)肉足類及輪蟲類；有機(jī)負(fù)荷很低，出現(xiàn)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；在除氮污水廠，低負(fù)荷，長水力停留時間及高溶解氧的場合，有殼變形蟲是指示生物。

(2)形態(tài)變化。在一定條件下，原生動物能分泌膠質(zhì)并形成膜將蟲體包圍起來，形成孢囊。大多數(shù)孢囊用以保護(hù)蟲體免受不利的環(huán)境因素(如溫度不適，pH值變化，食料短缺等)的影響。待環(huán)境轉(zhuǎn)好時，蟲體能恢復(fù)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(dāng)曝氣池中溶解氧降低到1mg/L以下時，鐘蟲生活不正常，體內(nèi)伸縮泡會脹得很大，頂端突進(jìn)一個氣泡，蟲體很快會死亡；當(dāng)pH值突然發(fā)生變化超過正常范圍，鐘蟲表現(xiàn)為不活躍，纖毛環(huán)停止擺動，蟲體收縮成團(tuán)。所以雖然觀察到鐘蟲數(shù)量較大，但蟲體萎靡或變形時，則反映出細(xì)菌的活力在衰退，污水處理效果有變差的趨勢。

3、估計有機(jī)負(fù)荷

有機(jī)負(fù)荷的變化會導(dǎo)致原生動物的結(jié)構(gòu)和數(shù)量變化，尤其是纖毛蟲屬。通過觀察微生物的組成和數(shù)量，就能預(yù)測污水廠運(yùn)行的有機(jī)負(fù)荷。

4、預(yù)測出水水質(zhì)

通過對活性污泥曝氣池中的原生動物的調(diào)查，發(fā)現(xiàn)雖然原生動物對環(huán)境適應(yīng)的范圍較寬，但數(shù)量多的是集中在一個狹小的范圍。根據(jù)這一特征，將出水BOD分為4個等級：0～10mg/L，11～20mg/L，21～30mg/L，>30mg/L。在生產(chǎn)運(yùn)行過程時，只要觀察原生動物的構(gòu)成情況，即可以預(yù)測出水BOD了。實(shí)踐證明，有柄纖毛蟲的數(shù)量和質(zhì)量是預(yù)測出水水質(zhì)重要的原生動物。　

總結(jié)

由于污水處理廠所處的地理位置不同，采取活性污泥法處理城市污水的工藝不同，進(jìn)水水質(zhì)也千差萬別，因此，應(yīng)對原生動物進(jìn)行長期的顯微鏡觀察，以掌握本廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)時原生動物的變化規(guī)律，然后就可以通過鏡檢結(jié)果，對污水處理的效果進(jìn)行直觀判斷。如果發(fā)現(xiàn)偶然見到某種原生動物種類突然猛增或其它不正常現(xiàn)象，就說明運(yùn)轉(zhuǎn)可能出現(xiàn)了問題，應(yīng)及時采取補(bǔ)救措施，以保證污水處理工作的正常運(yùn)行