活性污泥中的生物相及其指导作用

.,活性污泥中的生物相及其指导作用,武汉市汤逊湖污水处理厂,进入目录,.,目录,概述,实验方案,实验结果及相关分析,各种微生物的特征及在污水处理中的作用,镜检中的生物相对工艺调整的指导作用,课题成果,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,课题概述,目前在城市污水处理厂中，观察活性污泥中的生物相被广泛作为判定活性污泥性能的重要依据。镜检中指示性生物的种类数量和菌胶团及丝状菌的形态变化能直接反映处理水质的好坏。但由于采用活性污泥方法处理污水的工艺流程不同，则活性污泥中生物相的组成也会有一定的差异。本次课题主要研究通过观察汤逊湖污水处理厂生物池中活性污泥的生物相来判定活性污泥的性能和选择适当的工艺调整策略。,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,厂区概况,武汉市汤逊湖污水处理厂设计处理量5万立方米/天，实际处理量为5.35万立方米/天，服务面积43平方公里。采用DE氧化沟工艺。出水CODcr、BOD5、pH值、色度、阴离子表面活性剂和粪大肠菌群须达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准。出水SS、动植物油、石油类、TN、TP、氨氮等须达到一级B标准。,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,活性污泥中生物相简述,酸碱度,水温,营养物质,有毒物质浓度,工艺特征,溶解氧量,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,活性污泥中生物相简述,活性污泥培养过程中优势菌群演变过程,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,常规镜检,鉴定微生物种类,显微镜观察,化验分析,采样时间,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,模拟特殊环境下活性污泥的生物相,低污泥负荷,进水pH值过高,有毒物质进入活性污泥系统,人工模拟特殊环境并观察其活性污泥中的生物相,过度充氧,进水pH值过低,营养物质配比不均衡,武汉市汤逊湖污水处理厂,反应器：10L广口瓶原水：用蒸馏水稀释厂进水至COD100mg/L活性污泥：直接使用厂内回流污泥比例：1：1（各4L）DO：2.03.0mg/L采样时间：1h、4h、6h、24h、28h,反应器：10L广口瓶原水：用蒸馏水稀释厂进水至COD300mg/L活性污泥：直接使用厂内回流污泥比例：1：1（各4L）DO：5.0mg/L以上采样时间：1h、4h、6h、24h、28h,反应器：10L广口瓶原水：用蒸馏水稀释厂进水至COD300mg/L，并用NaOH溶液调节pH值至10以上活性污泥：直接使用厂内回流污泥比例：1：1（各4L）DO：2.03.0mg/L采样时间：1h、4h、6h、24h、28h,反应器：10L广口瓶原水：用蒸馏水稀释厂进水至COD300mg/L，并用HCl溶液调节pH值至4以上活性污泥：直接使用厂内回流污泥比例：1：1（各4L）DO：2.03.0mg/L采样时间：1h、4h、6h、24h、28h,反应器：10L广口瓶原水：用蒸馏水稀释厂进水至COD300mg/L，并加入少量HgCl2溶液。活性污泥：直接使用厂内回流污泥比例：1：1（各4L）DO：2.03.0mg/L采样时间：1h、4h、6h、24h、28h,反应器：10L广口瓶原水：按下列配比成4L溶液活性污泥：直接使用厂内回流污泥比例：1：1（各4L）DO：2.03.0mg/L采样时间：1h、4h、6h、24h、28h,.,常规镜检结果及相关分析,结果共做常规镜检31次。其中25次为工艺正常下的镜检，6次为工艺异常下的镜检。共发现微生物26种。主要以沟钟虫、小口钟虫、累枝虫、变形虫、游仆虫、吸管虫、轮虫为主。,常规镜检结果及相关分析,分析正常情况下，累枝虫、沟钟虫、小口钟虫、轮虫、变形虫和游仆虫的相对密度较高。小口钟虫、变形虫和游仆虫与COD正相关。轮虫与污泥浓度正相关。草履虫等与DO正相关。,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,模拟特殊环境下镜检结果及相关分析,低污泥负荷,进水pH值过高,有毒物质进入活性污泥系统,模拟特殊环境下的活性污泥镜检结果及相关分析,过度充氧,进水pH值过低,营养物质配比不均衡,武汉市汤逊湖污水处理厂,低污泥负荷前6小时，各种微生物的数量和种类没有太大变化。经过24小时的曝气，固着型微生物数量开始减少，钟虫类开始出现脱柄，游泳型微生物数量开始增加。变形虫、游仆虫、吸管虫等低负荷环境下的微生物数量开始增加。由于内源呼吸作用，生物体形逐渐变小。,过度充氧前6小时，各种微生物的数量和种类没有太大变化。经过24小时的曝气，固着型微生物数量开始减少，钟虫类开始出现脱柄，游泳型微生物数量开始增加。变形虫、游仆虫、吸管虫等低负荷环境下的微生物数量开始增加。由于内源呼吸作用，生物体形逐渐变小。活性污泥颜色变成乳白色，并有生物泡沫产生。,进水pH值过高累枝虫单束上个体数量逐渐减少，且纤毛活性不强。集盖虫适应能力较强。未发现变形虫、游仆虫等游泳型微生物。6小时后，混合液pH值恢复至67，发现大量死亡的钟虫。24小时后，生物量和生物活性逐渐恢复正常。,进水pH值过低活性污泥对pH值有一定的缓冲作用。累枝虫单束上个体数量逐渐减少，且纤毛活性不强。未发现变形虫、游仆虫等游泳型微生物。6小时后，混合液pH值恢复至67，发现大量死亡的钟虫。24小时后，生物量和生物活性逐渐恢复正常。,有毒物质进入活性污泥系统首先中毒的是轮虫等后生动物。6小时后，轮虫的数量锐减，且纤毛活性不强。24小时后，各种生物均出现中毒现象。数量和活性上都出现了降低。并发现大量微生物尸体。由于没有排泥系统，生物活性不能得到恢复。,营养物质配比比均衡前期效果不明显。24小时后，沟钟虫、累枝虫、独缩虫、集盖虫等固型原生动物数量开始减少，但活性不减。28小时镜检中，大量固着型微生物出现脱柄现象。后生动物体现不出营养不足的现象。当磷元素不足时，变形虫、游仆虫等体形较小的原生动物数量锐减，此现象在氮元素不足的实验中未曾出现。,.,各种微生物的特征及在污水处理中的作用,工艺正常情况下指示性微生物,工艺可能发生异常情况下指示性微生物,工艺异常情况下指示性微生物,小口钟虫,沟钟虫,累枝虫,集盖虫,独缩虫,轮虫,游仆虫,变形虫,板壳虫,太阳虫,寡毛虫,吸管虫,其他类,漫游虫,斜管虫,粗袋鞭虫,尖毛虫,线虫,桡足虫,其他类,波豆虫,草履虫,表壳虫,豆形虫,栉毛虫,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,小口钟虫,在污水处理中的作用：当镜检中出现较多小口钟虫时，表示污水处理厂生物处理系统运行正常，活性污泥活性较强，污水处理效果较好。通常出水COD低于30mg/L，BOD5低于6mg/L，水质能达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）（以下统称“标准”）一级A标准。,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,沟钟虫,在污水处理中的作用：同小口钟虫一样，当镜检中出现较多沟钟虫时，表示污水处理厂生物处理系统运行正常，活性污泥活性较强，污水处理效果较好，并且处理系统的污泥负荷较低。,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,累枝虫,在污水处理中的作用：累枝虫的形态特征对污水处理效果有明显的表征作用，它可以做为污水生物处理系统好坏的指示生物。当单束累枝虫生长十分旺盛，分支较多，单体较大，且数量较多时，活性污泥的活性较强，污水处理效果较好，此时出水能达到标准的一级A标准；当单束累枝虫分支较少，单体体形较小时，此时活性污泥处理能力可能处在恢复期或者衰减期，此时需密切关注污水处理效果，可能出现超标的情况发生，并且需要及时调整工艺参数；当累枝虫活性十分弱，且数量很少时，活性污泥已经产生恶化，其他非活性的指示微生物数量和种类可能增加，此时处理出水极易超标，应对工艺情况做出及时的调整。,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,轮虫,在污水处理中的作用：在活性污泥培养过程中，轮虫的出现说明活性污泥已经培养到较好的水平，轮虫是活性污泥成熟的标志性微生物。但是，当处理系统因泥龄较长、负荷较低，污泥因缺乏营养而老化解絮时，轮虫因污泥碎屑增多而大量增值。所以镜检中，发现轮虫数量较多时候，预示着污泥龄增大，污泥开始老化，需要及时调整排泥量来保持污泥较强的活性。正常情况下，1mL活性污泥混合液中轮虫的个体数100200个最为合适。,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,游仆虫,在污水处理中的作用：游仆虫是污水处理中常见的微生物之一，当系统正常运行时大量出现，即使在活性污泥厌氧发黑时，也能观察到游仆虫。游仆虫一般在活性污泥培养中期就能出现，所以它对活性污泥的指示作用不大。,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,吸管虫,在污水处理中的作用：从吸管虫的生物习性可以看出，它是平衡活性污泥内各种微生物的数量。如果出现少量的吸管虫，则说明活性污泥内游泳型纤毛虫数量较少，活性污泥的活性很强，污泥负荷较高，出水水质较好。但是当出现大量的吸管虫时，则说明活性污泥内游泳型纤毛虫数量很多，活性污泥内菌胶团很松散，活性污泥的沉降性很差。此时应当适当的增加污泥负荷，并增大排泥量，使活性污泥内的微生物有足够的营养。,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,漫游虫,在污水处理中的作用：漫游虫在活性污泥中经常出现在活性污泥系统恢复期间。2010年6月17日至7月9日，由于汤逊湖污水处理厂的进水COD浓度过高、MLSS过高、气温过高以及曝气方式设计缺陷等原因，导致氧化沟内溶解氧量过低（DO一直在0.51.0mg/L之间），期间分别在6月23日和6月25日出现两次污泥厌氧恶化的情况。7月11日天降大暴雨，气温也随之下降，氧化沟内充氧不足的情况得到缓解，活性污泥的颜色也从灰黑色变成红褐色，活性污泥的活性慢慢回复，于7月14日的镜检中观察到少量的漫游虫。,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,粗袋鞭虫,在污水处理中的作用：当镜检中出现粗袋鞭虫的时候，有以下两种可能：一、如果前期活性污泥恶化并慢慢恢复，则当出现粗袋鞭虫的时候，预示着活性污泥的活性基本回复正常；二、如果前期活性污泥和各项工艺参数一切正常，则当出现粗袋鞭虫的时候，预示着活性污泥有发生恶化的可能性，此时需密切关注镜检的生物相和各项工艺参数，防止污泥发生恶化。,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,草履虫,在污水处理中的作用：在活性污泥中每当净化程度较差的时候草履虫会较多的出现，所以当镜检时发现较多草履虫时，活性污泥厌氧腐败程度已经很高，此时氧化沟内的污泥发黑发臭，出水水质已经很差，各项生化指标均超标准数倍。此时应当立即减少或停止进水，并开启所有曝气设备进行闷曝。例如在课题研究期间，8月11日的时候，由于气温长期保持较高温度，氧化沟充氧量严重不足，导致氧化沟内污泥发黑发臭，出水水质也较差，当天镜检时，就发现较多的草履虫。,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,表壳虫,在污水处理中的作用：表壳虫的大量出现预示着活性污泥泥龄过大，如果不及时调整排泥计划，则随着污泥停留时间进一步增加，活性污泥的沉降性能会下降，导致二沉池泥位过高，出现跑泥。此时需要增大排泥量，并可以适当的增加进水量来增加活性污泥的有机负荷。例如8月4日时，由于回流泵出现故障，导致回流量不足，污泥大量沉积在二沉池内，导致泥龄增长，镜检时出现少量的表壳虫。,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,武汉市汤逊湖污水处理厂,镜检中的生物相对工艺调整的指导作用,1正常情况下，镜检中能发现大量的钟虫类（其中以沟钟虫为主）、累枝虫、集盖虫、轮虫、变形虫和游仆虫。当发现这些原生动物和后生动物，且活性较强时，表明活性污泥的活性很强，污水处理效果较好。,2当小口钟虫成为优势菌种时，表示进水BOD5较低，污泥负荷较低，出水水质很好。,3当游泳型纤毛虫、板壳虫、游仆虫、粗袋鞭虫、表壳虫等游泳型原生动物大量出现时，表示进水BOD5很低，污泥负荷低于0.1kgBOD5/（kgMLVSSd）。此时甚至能观察到很多脱柄的沟钟虫和累枝虫。,4当固着型纤毛虫、钟虫、累枝虫、集盖虫、独缩虫等固着型原生动物大量出现时，进水中的营养物质充足，污水的处理效率较高。但是在污泥负荷较高的情况下也会出现此类微生物，此时应当结合MLSS、DO、进水。,5当漫游虫、斜管虫或尖毛虫大量出现时，表示污泥负荷较高，通常在0.25kgBOD5/（kgMLVSSd）以上，容易因为污泥负荷过高造成出水水质超标。此时应当减少排泥量，提升污泥浓度来应对BOD5过高的进水负荷。,6当波豆虫或豆形虫大量出现时，表示进水BOD5过高而造成充氧量已经满足不了微生物的需氧量，使氧化沟内出现厌氧的情况。此时，需要加大曝气量，如果曝气量加到最大仍不能满足需氧量，则应当减少进水量。,7当草履虫大量出现时，表示活性污泥厌氧情况已经十分严重了，此时需要停止进水，氧化沟内进行内循环曝气来解决活性污泥厌氧的情况。,8当轮虫或线虫等后生动物大量出现时，表示污泥停留时间过长，即污泥龄过长。较长的污泥龄会导致氧化沟和二沉池上出现大量的污泥泡沫，影响充氧效果，而且较长的污泥龄会导致活性污泥的处理效率降低，不仅增加的。,9微生物整体数量下降，且微生物的个体大小和活性较低时，应当分析进水的pH值和重金属离子等理化指标，因为当微生物数量整体下降时，表明有毒物质进入活性污泥处理系统中，导致污泥中毒。,10当大量有柄原生动物都脱柄成游离状态，有柄原生动物的数量大量减少，但后生动物的数量和活性上并无太大变化时，表明进水中氮源不足，需要人工补充氮元素来满足微生物的生存需要。,11同上，但游仆虫和变形虫的数量无太大变化时，表明进水中磷源不足，需要人工补充磷元素来满足微生物的生存需要。,12由于人工无法模拟污泥膨胀的情况，仅能依靠相关资料来补充污泥膨胀前的微生物相的情况。根据相关资料显示，当累枝虫大量出现时，是发生污泥膨胀的前兆。此观点本次课题未做证实，仅供参考。,1、正常情况下，镜检中能发现大量的钟虫类（其中以沟钟虫为主）、累枝虫、集盖虫、轮虫、变形虫和游仆虫。当发现这些原生动物和后生动物，且活性较强时，表明活性污泥的活性很强，污水处理效果较好。,2、当小口钟虫成为优势菌种时，表示进水BOD5较低，污泥负荷较低，出水水质很好。,3、当游泳型纤毛虫、板壳虫、游仆虫、粗袋鞭虫、表壳虫等游泳型原生动物大量出现时，表示进水BOD5很低，污泥负荷低于0.1kgBOD5/（kgMLVSSd）。此时甚至能观察到很多脱柄的沟钟虫和累枝虫。如果长期保持这种状态的话，微生物的营养物质就会出现不足，将消耗自身体内的有机物质进行内源呼吸，生物量和MLVSS/MLSS的比值将下降，活性污泥的活性和沉降性都会随之下降，出水会出现混浊的现象。此时应当增加排泥量，降低污泥浓度，从而提升污泥负荷，这样的话，能保持活性污泥良好的活性。,4、当固着型纤毛虫、钟虫、累枝虫、集盖虫、独缩虫等固着型原生动物大量出现时，进水中的营养物质充足，污水的处理效率较高。但是在污泥负荷较高的情况下也会出现此类微生物，此时应当结合MLSS、DO、进水COD等工艺参数来进行工艺调整。,5、当漫游虫、斜管虫或尖毛虫大量出现时，表示污泥负荷较高，通常在0.25kgBOD5/（kgMLVSSd）以上，容易因为污泥负荷过高造成出水水质超标。此时应当减少排泥量，提升污泥浓度来应对BOD5过高的进水负荷。,6、当波豆虫或豆形虫大量出现时，表示进水BOD5过高而造成充氧量已经满足不了微生物的需氧量，使氧化沟内出现厌氧的情况。此时，需要加大曝气量，如果曝气量加到最大仍不能满足需氧量，则应当减少进水量，或者降低污泥浓度来减少需氧量。,7、当草履虫大量出现时，表示活性污泥厌氧情况已经十分严重了，此时需要停止进水，氧化沟内进行内循环曝气来解决活性污泥厌氧的情况。,8、当轮虫或线虫等后生动物大量出现时，表示污泥停留时间过长，即污泥龄过长。较长的污泥龄会导致氧化沟和二沉池上出现大量的污泥泡沫，影响充氧效果，而且较长的污泥龄会导致活性污泥的处理效率降低，不仅增加的处理能耗，而且处理效果不理想，应对冲击负荷的能力下降。,9、微生物整体数量下降，且微生物的个体大小和活性较低时，应当分析进水的pH值和重金属离子等理化指标，因为当微生物数量整体下降时，表明有毒物质进入活性污泥处理系统中，导致污泥中毒。,10、当大量有柄原生动物都脱柄成游离状态，有柄原生动物的数量大量减少，但后生动物的数量和活性上并无太大变化时，表明进水中氮源不足，需要人工补充氮元素来满足微生物的生存需要。,11、同10一样，但游仆虫和变形虫的数量无太大变化时，表明进水中磷源不足，需要人工补充磷元素来满足微生物的生存需要。,12、由于人工无法模拟污泥膨胀的情况，仅能依靠相关资料来补充污泥膨胀前的微生物相的情况。根据相关资料显示，当累枝虫大量出现时，是发生污泥膨胀的前兆。此观点本次课题未做证实，仅供参考。,.,课题成果,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,微生物镜检图谱,我们将25种对工艺调整有指导意义的原生动物和后生动物制作成微生物镜检图谱，将其作为今后镜检工作的参考资料。图谱中摘录了每种微生物的体形、形态、生活习性以及在污水处理中的作用。,武汉市汤逊湖污水处理厂,.,微生