活性污泥和生物膜中生物相的观察

技能实训6：活性污泥和生物膜生物相的观察在污（废）水生物处理正常运行时，通过水质测定可知道进出水质的变化和处理效果，但有机物浓度和毒性物质等的测定时间较长，故经常测定不易做到；而生物相镜检很简便，可随时了解到微型生物（原生动物与微型后生动物）种类变化和相对数量消长情况。根据微型生物消长的规律性初步判断污（废）水净化程度，或根据微型动物的个体形态、生长状况的变化，预报进水水质和运行条件是否正常，一旦发现微型生物形态、生长状况异常，就可及时分析是哪方面出现问题，并及时予以解决。此外，为了及时观察微型动物演替变化情况，还应定时对微型动物进行计数。一、实训目标1．学会辨认活性污泥和生物膜中的菌胶团及生物相。2．根据生物相的观察，能初步分析生物处理的运行状况，并采取适当措施。二、实训原理活性污泥中生物相比较复杂，以细菌、原生动物为主，还有真菌，微型后生动物。某些细菌能分泌粘液性物质形成菌胶团，进而组成污泥絮绒体（绒粒）。在运行正常状态下，细菌大多数集中于菌胶团絮绒体中，游离细菌较少，此时，污泥絮绒体具有一定现状，结构致密，折光率强，沉降性好。原生动物常作为水质和水处理程度，以及活性污泥培养成熟程度的指示生物。当固着型纤毛虫占优势时，表明污泥已经培养成熟，水处理运行状况良好，出水水质好；当鞭毛虫、变形虫大量出现时，说明活性污泥还处于培养初期或恶化，工艺运行不正常，出水水质差；当游泳型纤毛虫大量出现时，说明活性污泥还未成熟或恶化，结构松散，出水水质差；若微型后生动物占绝对优势时，这意味污泥老化；缓慢游动或匍匐前进的生物出现时，说明污泥正在恢复正常状态；丝状菌占据优势时，甚至伸出絮体外，则是污泥膨胀的象征。生物膜中的生物相与活性污泥基本相同，只是生物相在构筑物中分层分布，上层生长的全是细菌和少量鞭毛虫；中层生物以菌胶团、球衣菌、鞭毛虫和游泳型纤毛虫为主；下层除菌胶团和球衣菌外，主要是固着型纤毛虫和少量游泳型纤毛虫以及轮虫等生物。三、实训材料1．样品：活性污泥，生物膜悬浊液2．仪器及相关用品：电视生物显微镜、普通光学显微镜、香柏油、二甲苯（或体积比1：1的乙醚酒精溶液）、擦净纸、微型动物计数板、目镜测微尺、台镜测微尺。3．其它用品：载玻片、盖玻片、吸水纸、酒精灯、火柴、接种环、镊子、滴管。4．染色液四、实训步骤1．压片标本的指标（1）取活性污泥曝气池混合液一小滴，放在洁净的载玻片中央，如混合液中污泥较少，可预先沉淀浓缩；若曝气池混合液中污泥较多，则应稀释后进行观察。（2）盖上盖玻片，即制成活性污泥压片标本。在盖玻片时，要先使盖玻片的一边接触水滴，然后轻轻压下，否则形成气泡，影响观察。（3）在制作生物膜标本时，可用镊子从填料上刮取一小块生物膜，用蒸馏水稀释，制成菌液，以下步骤与活性污泥标本的制备方法相同。2．显微镜观察（1）低倍镜观察观察生物相的全貌，要注意污泥絮体颗粒（以下简称絮粒）的大小、污泥结构的松紧程度、菌胶团菌和丝状菌的比例及其生长状况，并加以记录和作出必要的描述。观察微型动物的种类、活动状况，对主要种类进行计数。污泥絮粒大小对污泥初始沉降速率影响较大，絮粒大的污泥沉降快。污泥絮粒大小按其平均直径可分成三等：大粒污泥，絮粒平均直径＞500μm ；中粒污泥，絮粒平均直径在150～500μm之间；细小污泥，絮粒平均直径＜150μm。污泥絮粒性状是指污泥絮粒的形状、结构、紧密度及污泥中丝状菌的数量。镜检时，可把近似圆形的絮粒称为圆形絮粒，与圆形截然不同的称为不规则絮粒。絮粒中网状空隙与絮粒外面悬浊液相连的称为开放结构，无开放空隙的称为封闭结构。絮粒中菌胶团细菌排列致密，絮粒边缘与外部悬液界线清晰的称为紧密的絮粒，絮粒边缘界线不清的称为疏松的絮粒。实践证明，圆形、封闭、紧密的絮粒相互间容易凝聚、浓缩，沉降性能好，反之，则沉降性能差。活性污泥中丝状细菌数量是影响污泥沉降性能最重要的因素，当污泥中丝状菌占优势时，可以从絮粒中向外伸展，阻碍絮粒间的凝聚，使污泥SV30和SVI值升高，造成活性污泥膨胀。根据活性污泥中丝状菌与菌胶团菌的比例，可将丝状菌分成五个等级。0级污泥中几乎无丝状菌存在；±级污泥中存在少量丝状菌；＋级存在中等数量的丝状菌，总量少于菌胶团细菌；＋＋级存在大量丝状菌，总量与菌胶团细菌大致相等；＋＋＋级污泥絮粒以丝状菌为骨架，数量超过菌胶团细菌而占优势。（2）高倍镜观察用高倍镜观察，可进一步看清微型动物的结构特征。观察时，注意微型动物的外形和内部结构，例如钟虫体内是否存在食物胞，纤毛环的摆动情况等。观察菌胶团时，应注意胶质的厚薄、色泽以及新生菌胶团出现的比例。观察丝状菌时，注意菌体体内是否有类脂物质和硫粒积累，以及丝状菌生长、丝体内细胞的排列、形态和运动特征，以便判断丝状菌的种类，并进行记录。（3）油镜观察鉴别丝状菌的种类时，需要使用油镜。这时，可将活性污泥样品先制成图片，然后染色；应注意观察丝状菌是否存在假分枝和衣鞘，菌体在衣鞘内的空缺情况，菌体内有无贮藏物质的积累以及贮藏物质的种类；还可借助鉴别染色，观察其对染色的反应；具体方法和步骤可参见相关书籍中丝状菌的鉴别。3．微型动物的计数（1）取活性污泥曝气池混合液盛于烧杯内，用玻璃棒轻轻搅匀，如混合液较浓，可稀释一倍后观察。（2）取洁净滴管，滴管每滴水的体积应预先测定，一般可选用体积为1/20ml每滴水的滴管；用滴管吸取搅匀的混合液，加一滴到计数板中央的方格内，然后加上一块洁净的大号盖玻片，使其四周正好搁在计数板四周凸起的边框上（见实训图6－2）。 图6－40微型动物计数板（3）用低倍镜进行计数注意所滴加的液体不一定要求布满整个100个小方格。计数时，只要把充有污泥混合液的小方格挨着次序，依次计数即可。观察时，同时注意各种微型动物的活动能力、状态等。若是群体，则需要将群体上的个体分别逐个计数。（4）计算假定在被稀释一倍的一滴水样中测得钟虫50只，则每毫升活性污泥混合液中含钟虫数应为：50只×20×2＝2000只/ml五、实训报告将观察到的结果填入下表（表6－13），选择与结果相符者打“√”表示。实训表6－2活性污泥镜检记录絮体大小大□；中□；小□，平均直径：μm絮体形态圆形□不规则形□絮体结构开放□；密闭□絮体紧密度紧密□；疏松□丝状菌数量0□；±□；＋□；＋＋□；＋＋＋□细菌几乎不见□；少□；多□微型动物优势种属（数量及形态）其它种属（数量及状态）六、实训思考题 根据观察情况，评价污水生物处理装置中活性污泥质量及其运行情况。七、实训注意事项1．在观察污泥绒粒的形态和大小时，可先加水稀释或用水洗涤，否则绒粒连在一起，不易测定。2．在观察污泥绒粒中的丝状细菌数量时，应注意它们与菌胶团细菌的相对比例。