原生动物在活性污泥法中的作用
2009-04-28 20:57阅读：
1．净化作用
（1）捕食游离细菌
原生动物是活性污泥的重要组成部分，其个数可达5
000个／L，占混合液干重的5%~12%。废水生物处理系统中污染物质降解者主要是细菌，原生动物主要掠食细菌。原生动物对细菌的掠食速度是惊人的，某一池塘的研究结果证明，细菌总数的75%被原生动物所食。在污水处理厂中，形成菌胶团的细菌对原生动物有抗性作用，原生动物主要捕食游离细菌，可以大大降低出水中细菌的密度，从而降低出水浊度。北京高碑店污水处理厂的有关研究显示，固着类纤毛虫的数量与出水中游离细菌的数量呈显著的负相关，二者周年变化规律如图3-20所示。
图3-20
游离细菌的相对密度与固着类纤毛虫密度的变化
（2）去除污染物
许多证据表明，原生动物还能够净化污水中的无机物和有机物。有人在无菌条件下，运用累枝虫（图3-10）处理污水，发现可降低70%的氨态氮。还有人通过加热处理原污水来杀灭原生动物，然后接种细菌并进行曝气实验，结果大量游离细菌导致出水浑浊，同时COD、BOD、总有机碳和悬浮固体等各项指标明显偏高；在试验的平行系列中接种纤毛虫后，随着原生动
物种群的建立，游离细菌总数下降，出水变得澄清，BOD和COD分别下降约70%和40%，其他水质指标也明显变好。
现在，人们已经普遍认为原生动物可以促进细菌活性，从而提高出水水质，在活性污泥中的作用仅次于细菌。原生动物对细菌的捕食作用，能够刺激细菌增长，提高细菌对污水的净化作用。对于原生动物可以刺激细菌增长这一现象，1996年瑞特克（Ratsak
C.H.）等人提出一个假说，给出了三点解释：①细菌细胞富含氮和磷，原生动物对细菌的捕食作用成为重要的无机盐再生者，改变了污水中C∶N∶P的比例，从而提高了细菌对有机碳的利用率；②原生动物分泌刺激性化合物，能够提高细菌的活性；③原生动物捕食细菌导致对细菌种类的选择，那些活性高、繁殖速度快的细菌才能够存活下来，其结果是提高了有机碳的利用率。
2．絮凝作用
（1）分泌絮凝物质
活性污泥是一种生物絮体，絮凝对活性污泥的沉淀至关重要，它直接影响到出水中固体悬浮的含量。原生动物可以促进絮凝作用，草履虫和独缩虫等纤毛虫和一些鞭毛虫向胞外分泌可溶性多糖类物质，这些多糖物质对悬浮颗粒和细菌均有吸附能力，有利于形成菌胶团。北京高碑店污水厂的活性污泥观察表明，褶累枝虫（
Epistylis
plicatilis）的枝和袋扉门虫（
Thuricola
folliculata）的鞘有利于细微絮凝体集合成较大的絮凝体。当没有原生动物存在或者数量很少时，许多细菌虽然可以形成絮凝体，但絮凝体偏小并且结构松散。
（2）促进细菌絮凝
在原生动物捕食作用的压力下，细菌往往改变形态，抵抗原生动物捕食。当把一种膜袋虫（
Cyclidium
sp.）和一种杆菌共同培养7天，原来仅1.5μm的菌株转变成了20μm的菌株；去除膜袋虫后，该菌株又恢复到原来的长度。又如，原生动物存在时，一些原来悬浮生长的个体细菌采用絮状菌胶团或菌链的方式生长，去除原生动物并连续培养几代后，这些菌胶团或菌链又以悬浮个体的方式生长。细菌的这种有效捕食防御机制，十分利于絮体的形成与污泥沉淀。
3．指示作用
（1）指示污泥性质
活性污泥的培养与驯化是污泥逐渐成熟的过程，在这个过程中，曝气池混合液中的原生动物优势类群也会顺序变化，从肉足类、鞭毛类开始，依次出现游泳型纤毛虫、爬行型纤毛虫、附着型纤毛虫。当活性污泥中的优势原生动物成为匍匐型和固着型纤毛虫时，说明活性污泥已经成熟，活性污泥的氧化和沉淀性能最佳。
在污水处理厂正常运行期，若污泥性质发生变化，也可以通过原生动物的种类反映出来。污泥性质改变与原生动物之间的关系如表3-4所示。
表3-4 活性污泥性质变化与原生动物之间的关系
污泥性质
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絮体形态
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优势原生动物
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污泥恶化
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絮体较小（0.1~0.2mm），细菌大量分散，活性污泥的凝聚、沉降能力下降，处理能力差。
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快速游泳型原生动物（豆形虫属、肾形虫属、草履虫属、瞬目虫属、波豆虫属、尾滴虫属、滴虫属等）
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污泥解体
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絮体细小，有似针状分散。
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肉足类原生动物（变形虫属、简便虫属等）
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污泥膨胀
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活性污泥沉降性能差，SVI值高。
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由于丝状菌的大量生长，出现能摄食丝状菌的裸口目旋毛科、全毛类原生动物及拟轮毛虫等
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污泥良好
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易成絮体，活性高，沉降性能好。
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固着型或匍匐型纤毛虫（钟虫属、累枝虫属、盖虫属、有肋盾纤虫属、独缩虫属、）以及各种吸管虫类、轮虫类、寡毛类等。
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（2）指示运行环境
污水处理厂的各种运行环境条件直接影响活性污泥的性质，从而决定了出水水质。这些环境条件有：有机负荷、曝气量、有机污染物的可生化程度、水力停留时间，以及冲击负荷。通过观察活性污泥上的优势原生动物，可以判断出水水质，查找原因，改善运行操作条件。
活性污泥中的原生动物群落结构与污水净化状况的关系有：①活性污泥在不良条件下，鞭毛虫、变形虫的数量多于纤毛虫的数量；②水处理不稳定时的群落由鞭毛虫类、根足虫类组成；③水处理稳定时的群落包括鞭毛虫类、根足虫类、自由生活的纤毛虫类、缘毛虫类；④在净化状态良好时的群落中，缘毛虫类数量大于鞭毛虫类和根足虫类。原生动物群落结构与污水处理环境之间的关系如表3-5所示。
表3-5 原生动物与污水处理环境之间的相关关系
优势原生动物
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处理效果
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可能的原因
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小鞭毛虫
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差
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污泥氧化能力低；有机负荷高；存在发酵物质。
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小型的游泳纤毛虫（＜50μm）
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中等
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污泥氧化能力低；水力停留时间短。
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大型的游泳纤毛虫（＞50μm）
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中等
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有机负荷高。
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匍匐性纤毛虫
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好
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匍匐型和固着型纤毛虫
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好
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固着型纤毛虫
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降低
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突发原因（冲击负荷，）
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小型肉足类和鞭毛类
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差
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污水可生化性低；有机负荷高。
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带壳肉足类
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好
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有机负荷低；硝化作用彻底。
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（3）预测出水水质
从理论上讲，在进水水质、污水处理工艺和运行参数值固定的情况下，每个污水处理系统对应着一种生物群落结构，这种结构对污水的处理效果最好。通过广泛地观察和分析微型生物群落和出水水质，可以找出这种群落结构与出水水质之间的关系。
国外的一些研究者在这方面做了大量的工作：1942年，瑞德深（Reynoldoson）研究了钟虫个体数量与处理水质之间的关系，根据钟虫的个体丰度用统计学方法表示处理水COD、BOD的实际值；1991年，埃申勃（Esteban）等根据活性污泥纤毛虫的体积比提出了净化指标；2000年，郝柏（Holubar）等对各种活性污泥中的原生动物作了实际调查并得出结论，根据出现的频率、在群落中的优势程度或分布等方面，纤毛虫类缘毛目原生动物能够确切地指示活性污泥的净化能力或水质状况，并且及时预报污水处理厂运转条件是否适宜，以便做出相应调整。
我国的学者在北京高碑店污水处理厂调查了微型动物的各类群总数和多样性指数对水质的指示效果：①原生动物的纤毛虫和后生动物总数对污泥的沉降性指示效果较好，纤毛虫和后生动物越多，污泥的沉降性越好；②游泳类纤毛虫总数对出水BOD的指示效果最好；③动物多样性值对固体悬浮物的指示效果较优；④后生动物的多样性指数值对厌氧段的氨氮和出水的氨氮都有较好的指示作用；⑤爬行类纤毛虫的多样性值对出水的硝态氮指示效果最强；⑥动物多样性值对厌氧段的硝态氮指示效果较好；⑦固着类纤毛虫的多样性值与出水的总氮呈正相关；⑧后生动物的多样性值能较好地指示出厌氧段总氮的变化；⑨爬行类纤毛虫的多样性值对污水处理厂中的总磷和总氮的变化具有较强的指示作用。
摘自：朱铁群编著，活性污泥法生物学原理（M）．西安：西安地图出版社，2009．
