活性污泥中丝状菌与絮体结构的关系研究

北极星环保网讯:通过试验和观察，研究了活性污泥中丝状菌与絮体结构的关系。常见的活性污泥絮体可分为六大类型，在不同的处理工艺和运行条件下，各类型污泥比例不同，丝状菌在污泥絮体的形成过程中所起的作用也不相同。而在活性污泥膨胀时，生物相结构中的丝状菌可分为结构性的和非结构性的两大类，它们起着不同的作用，运行中必须通过不同的方法和措施加以防治。

丝状微生物是一大类菌体相连而形成丝状的微生物的统称，其中包括丝状细菌、丝状真菌、丝状藻类等。荷兰学者Eikelboom将丝状微生物分为29个类型、7个群，并制成了活性污泥丝状微生物检索表。

丝状微生物的功能与结构形态密切相关，长丝状形态有利于其在固相上附着生长，保持一定的细胞密度，防止单个细胞状态时被微型动物吞食;细丝状形态的比表面积大，有利于摄取低浓度底物，在底物浓度相对较低的条件下比胶团菌增殖速度快，在底物浓度较高时则比胶团菌增殖速度慢。许多丝状微生物表面具有胶质的鞘，能分泌粘液，粘液层能够保证一定的胞外酶浓度，并减少水流对细胞的冲刷，其中还含有特定的抗体，以防止其他生物附着。

丝状微生物种类繁多，对生长环境要求低。其本身生理生长特性很特别：增殖速率快、吸附能力强、耐供氧不足能力以及在低基质浓度条件下的生活能力都很强，因此在废水生物处理生态系统中存活的种类多，数量大。如何使丝状微生物相互聚集，使之在废水处理中达到较好的泥水分离效果，如何确定丝状微生物同其他微生物的相互作用，以及不同丝状微生物的最适需氧量等，都是需要进一步研究的问题。

1试验设计及过程

试验分别在本院给水排水实验室、重庆市唐家桥污水处理厂、重庆市渝北区城南污水处理厂进行。活性污泥采样自本实验室活性污泥法小试反应器、唐家桥污水处理厂和城南污水处理厂的曝气池、初沉池和二沉池。通过镜检观察记录活性污泥絮体大小、形态和结构，对不同反应器的丝状微生物进行鉴定，从而寻找丝状微生物与絮体形态结构之间的关系。试验历时5个月。

丝状微生物鉴定采用Eikelboom法，镜检观察以下八项特征：①是否存在衣鞘;②滑行运动;③真、假分枝;④丝状体长度、形状、性质;⑤细胞直径、长度、性质;⑥革兰氏染色反应;⑦纳氏染色反应;⑧有无胞含体(聚-β-羟基丁酸PHB、硫粒、多聚磷酸盐等)。染色采用石炭酸复红染色法、革兰氏染色法、纳氏染色法和积硫试验法。通过目微尺测定污泥絮体直径，记录各种大小、形状和结构的絮体数量，归纳污泥絮体的主要类型及特征。通过大量观察，寻找丝状微生物种类、浓度与污泥絮体大小、形状、结构的关系。

2试验结果

2.1絮体结构形态类型

通过大量的观察发现，活性污泥在正常运行和膨胀时呈现不同的结构形态和种类。正常运行时活性污泥结构形态可分为四类，Ⅰ型：致密、细小，看不到丝状菌为骨架的污泥;Ⅱ型：有明显丝状骨架、呈长条形的污泥;Ⅲ型：厚实、具有网状结构的巨型污泥;Ⅳ型：有孔洞结构的巨型污泥。污泥膨胀时其结构形态可分为两类，Ⅴ型：结构丝状菌大量生长、伸长，絮体结构松散;Ⅵ型：非结构丝状菌大量生长，不形成絮体。

试验过程中发现，Ⅰ型污泥在两污水厂正常运行的曝气池中所占比例较低，城南污水厂为10%左右，唐家桥污水厂更低，而在二沉池上清液中比例较高，因此它是从良好结构的污泥上脱落下来的，在二沉池随出水流失。正常运行时长条形污泥、网状污泥和孔洞污泥(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型)占很高比例，两污水厂中均占90%以上。根据絮体伸出的部分丝状菌，可以判断这些具有良好结构的污泥是以丝状菌为骨架，胶团菌附着于其上而形成的。它们是去除有机物的主要部分。

在混合液中可见到其他丝状微生物游离于菌胶团之外，见不到附着生长物，三种样本见到的菌种有：球衣菌、发硫菌、0803型、0581型、硬发菌、链球菌等，但数量都十分少。

试验过程中，城南污水厂由于发生停电事故时仍保持进水流量，发生了结构丝状菌大量增殖的现象，污泥结构呈松散状(Ⅴ型)，SVI达到142  mL/g干污泥;待供电正常，按正常方式运行一段时间后，污泥结构恢复正常，SVI回落至90  mL/g干污泥。而活性污泥小试过程中多次出现污泥膨胀，泥水分离困难(Ⅵ型)，SVI高达500  mL/g干污泥以上，调节运行方式仍不能控制，镜检发现球衣菌、发硫菌大量增殖，最终通过投加漂白粉杀生剂再经逐步培养才恢复正常。

2.2微生物鉴定结果

根据Eikelboom法对作为污泥良好结构骨架的丝状菌进行鉴定，发现各处取样污泥的结构丝状菌特征一致：丝状体直径1.5～2 μm，丝体长200  μm左右，不运动，略弯，在絮体内扭曲，细胞呈柱状，长0.5～4 μm，直径0.7～1.0  μm，有鞘，横隔明显，常见分枝，有大量附着生长物，无硫粒，革兰氏染色阴性，纳氏染色可见兰灰色颗粒，呈阳性。

查丝状微生物鉴定表，找不到特征完全相符的种，比较接近的是Eikelboom1701型。Eikelboom1701的特征是：链状圆柱形细胞，被鞘紧裹，丝体长100～200  μm，偶尔超过200 μm，虽然丝体正常时稍弯，但可有很强的盘绕性，细胞长2.5～3.5 μm，直径0.5～0.9  μm，有鞘，有时可见PHB黑色小颗粒，横隔和缩缢明显，偶有假分枝，常有大量附着生长物，无硫粒，革兰氏染色阴性，纳氏染色阳性。

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