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污水处理培训教材

XXX污水处理厂

2013年5月

目 录
第1章 污水处理的意义及人员应具备的条件 4
第2章 城市污水处理基本知识 6
第2.1节 污水的来源、分类及水质特征 6
第2.2节 城市污水的水质水量变化规律 7
第2.3节 污水的性质与污染指标 8
第2.4节 污水处理方法及工艺流程 12
第3章 污水处理微生物学基础 15
第3.1节 细菌 15
第3.2节 活性污泥的微生物 17
第4章 污水的物理处理 31
第4.1节 污水处理方法与系统 31
第4.2节 污水的物理处理 32
第5章 污水的生物处理 44
第5.1节 活性污泥法 44
第5.2节 评价活性污泥的指标 52
第5.3节 活性污泥的回流与剩余污泥的控制 53
第5.4节 曝气池的构造和曝气方法 55
第5.6节 曝气——二沉系统的运行操作 57
第6章 污泥的处理 61
第6.1节 污泥的来源、分类及性质 61
第6.2节 污泥的一般处理处置方法 63
第6.3节 污泥浓缩的种类方法 63
第6.3节 污泥带式脱水机运行原理及注意事项 65
第7章 污水的消毒处理 68
第7.1节 污水消毒的概述 68
第7.2节 污水的消毒方法 68
第8章 三级处理及污水回用 74
第8.1节 三级处理概述 74
第8.2节 三级处理方法 75
第8.3节 生物膜法及生物滤池 86
第9章 污水厂的附属构筑物及附属设备 90
第10章 污水处理主要机械设备及仪表 94
第10.1节 泵 94
第10.2节 螺杆泵 98
第10.3节 刮泥机 100
第10.4节 刮砂机 101
第10.5节 刮吸泥机 102
第10.6节 鼓风机 103
第10.7节 单级离心鼓风机 105
第10.8节 其它机械设备 111
第10.9节 污水处理过程常用仪表 112
第11章 污水处理主要机械设备的检修 117
第11.1节 机械设备修理的基本知识 117
第11.2节 污水泵的检修 118
第11.3节 机械格栅的检修 122
第11.4节 刮砂、刮泥机的检修 124
第11.5节 鼓风机的检修 127
第11.6节 XXX厂设备常见故障与判断 128
第12章 常用电工知识 136
第12.1节 电的基本概念 136
第12.2节 低压电器 144
第12.3节 电动机的分类和用途 153
第12.4节 三相异步电动机运行和维护 158
第12.5节 三相异步电动机的常见故障和检修 163
第12.6节 安全用电 166
第12.7节 XXX污水处理厂变配电系统概况 170
第13章 污水处理厂的技术经济指标、记录和统计 174
第13.1节 技术经济指标 174
第13.2节 污水处理物料平衡 177
第14章 污水化验一般知识 183
第14.1节 镜检基本知识 183
第14.2节 活性污泥微生物的显微镜观察及微型动物的计数 187
第14.3节 水样的采集与保存法 189
第14.4节 试剂、滤纸及溶液浓度的几种表示方法 192
第14.5节 标准溶液的配制及标定 195
第14.6节 测试结果及分析数据的质量控制 196
第15章 信息技术及应用 203
附表 208
工艺控制标准 208
水区工艺调整必须掌握的基本技能 212
总变及分变电站巡视内容及操作 215
XXX污水处理厂中控平台学习指导 219
出水在线监测界面及调整方法 232

第1章 污水处理的意义及人员应具备的条件
水是宝贵的自然资源，是工、农业生产和人民生活不可缺少的重要物质。水体还具有调节气候、清新大气、净化环境的功能。污水若不经处理任意排放水体，那么，水体将遭受污染、危害生产、恶化环境、威胁人民健康，所以我们必须严加控制。
城市污水的处理方法主要普遍采用的物理法和生物法的两级处理方法。较多采用的是活性污泥法及其在此基础上发展的一些方法。一般通过这种方法处理的污水能达到国家规定的排放标准。
作为一名污水处理技术人员要深知污水处理的重要意义，熟练掌握本职业务，熟知本厂污水的水质特性及处理系统的工艺流程、处理原理，每个处理构筑物的作用及其相互之间的关系，熟知运行操作步骤。遵守岗位责任制、维持设备的正常运转，严格执行交接班制度。遵守安全操作规程，做好日常巡视工作，其内容主要有：
⒈进水泵房：进水泵房运行情况，闸门是否需要保养。
2.机械格栅：及时清捞垃圾，并注意机械格栅的完好情况。
3.细格栅：及时清捞垃圾。
4.沉砂池：进水颜色、曝气量、浮渣等情况。
5.配水井：分配给各个初沉池、二沉池的水量是否均匀，闸门开启度，出水畅通等情况。
6.初沉池：沉淀效果、出水堰是否均匀、浮渣有否夹带出去、初沉闸门开关状况等。
7.曝气池配水井：配水量是否符合要求堰口是否有垃圾堵住影响出水、调节闸门是否完好等。
8.曝气池：供气量是否均匀、活性污泥颜色、性质、浓度等。
9.二沉池配水井：配水是否均匀。
10.二沉池：出水是否均匀，有否污泥大量上浮，有否全池翻泥现象，回流井出水流量是否正常，回流污泥颜色与形状、排泥情况。
11.回流污泥泵房运行是否正常。
12.出水计量槽、记录仪运行是否正常

在维护管理过程中，对维护人员的基本要求有：
1、确保维护管理人员的安全与健康。
2、按有关规程和岗位责任制的规定进行管理。
3、发现异常时，能指出产生的原因和应采取的措施，并确保污水处理设施和设备能正常运行，充分发挥作用。
4、技术要求应达到城市污水处理厂运行、维护及安全技术规程。

第2章 城市污水处理基本知识
第2.1节 污水的来源、分类及水质特征
一、生活污水
这类水的水质、水量随季节而变化，一般夏季用水量多，废水浓度低，冬季相应量小质浓，春某夏初晴天时洗涤水增多，洗涤剂含量倍增，水质波动大，往往会对污水处理厂的曝气池带来泡沫等一系列运行问题。
生活污水一般不含有毒物质，但是它有适于微生物繁殖的条件，含有大量的病原体，从卫生角度来看有一定的危害性。
二、工业废水
工业生产用水中，除一小部分被其它耗去外（如食品工业等）绝大多数工业用水仅仅是作为洗涤、冷却、地面冲洗等用，因此工业废水中主要夹带了生产过程中耗用的原料，生产反应的中间体、产物和副产物等。此外，水在使用后往往水温有所增高。工业废水除食品工业季节耗水量及水质变化幅度较大外，废水成分往往较为恒定，所以对于工业废水我们应特别注意有毒、有害物、重金属浓度及酸碱度、盐度等，这些物质常会影响处理方法的选用。另外一些高浓度的有毒、有害物质的瞬时集中排放会影响处理系统的正常运行。总之，由于工业废水类型繁多，工业废水的特征是水量差别悬殊，水质成分复杂。
生产废水详细可分为，生产污水和生产废水两种，前者污染程度较重，是处理的对象，而后者污染较微，或仅仅是水温增高，一般勿需考虑处理。
三、城市污水
它是生活污水与工业废水形成的混合物。以消费为主的城市其比例为工业：生活=1：2次比例与采用处理方法有关。城市污水主要的有工业污水所占的比例以及综合水质来决定。
四、初期雨水
降水量的大小决定于城市径流与农业径流量。初期雨水由于大气所受的污染使其污染大，携带大量有机污染物。农业径流含有大量的氮（N）和磷（P）所以会造成河流的富营养化。
第2.2节 城市污水的水质水量变化规律
在人类的生产和生活过程中用过的水，绝大部分排入污水管道，但这并不等于受污水量就等于给水量，因为有时用过的水并没有排入污水管道，如消防、冲洗街道水排入了雨水管道或蒸发掉，再加上污水管道的渗漏等造成了污水量小于给水量，一般城市的污水量约为给水量的80%～90%。另外在某些情况下，实际排入污水管道的污水量也可能大于给水量，如地下水经管道接口处渗入，雨水经检查井口流入以及工厂或其他用户设有分散的给水设备，这些用户的给水量可能未包括在城市集中给水量标准之内等等，这时就出现污水量大于给水量。
在不同的工业企业中，工业废水的排除情况很不一致，某些工厂的工业废水是均匀排出的，但很多工厂废水排出情况变化很大，甚至一些个别车间的废水也可能在短时间内一次排放，再加上工厂新工艺及新厂品的改造等使城市污水的水质水量也随之不断的变化。综上所述，城市污水的水质、水量变化还与城市的发展状况、人民生活水平的高低、卫生器具的多少、城市的地理位置、气候和季节有关。
城市污水处理厂设施的设计规模取决于排入下水道的工业废水总量Q2和与雨水量Q3以及使用下水道的城市人口排污量Q1，
Q＝Q1＋Q2＋Q3
我国城市地区不同，发展水平各异，人均污水排放量也不同。一般我国大城市的人均污水排放量为150L／（d·人）。由于污水处理设施的设计和实际运行管理时必须能够承受最大的冲击负荷，因此污水处理设施的设计规模对生活污水来讲，在人均污水量的基础上还要考虑最大日的最大时变化系数，工业废水要考虑实际生产中的最大时排放量，工业废水一般要设调节池。因此对于那些小型污水处理设施，特别是小规模污水处理厂，需要通过设计规模、周密的设计方案、适度地发挥系统功能、灵活的运行调节来解决。
XXX厂作为天津市南部区域最主要的城市污水处理厂，承担着和平、部分南开、河西以及部分西青区生活污水和工业污水。于1981年开始设计施工，1984年投产运行，采用传统活性污泥法工艺，是当时全国第一座大型城市污水处理厂。随着城市的发展，于2000年和2009年分别进行了改扩建和升级改造。目前处理规模为45万吨/日，其中改建系统24万吨/日，扩建系统21万吨/日，出水均执行污水排放一级B标准。
正在建设中的XX污水处理厂除了接受XXX厂的全部污水外，还将处理XX、津南等，面积共约280km2的天津南部区域的污水。其设计规模为55万吨/日，出水执行污水排放一级A标准。
XXX污水处理厂设计进水水质为：pH：6～9 CODcr：500mg/l BOD5：185mg/l SS：400mg/l NH4-N：35mg/l TN：45mg/l TP：8mg/l
XX污水处理厂设计进水水质为： pH：6～9 CODcr：500mg/l BOD5：250mg/l SS：360mg/l NH4-N：50mg/l TN：70mg/l TP：8mg/l
第2.3节 污水的性质与污染指标
城市污水的性质特征主要与下列因素有关：人们的生活习惯；气候条件；生活污水与生产污水所占的比例及采用的排水体制（分流制、合流制、半分流制等）。今就城市污水的一般物理性质、化学性质、生物性质以及污染指标分述如下。
一、污水的物理性质及指标
表示污水物理性质的主要指标是水温、色度、臭味、固体含量及泡沫等。
（一）水温
污水的水温，对污水的物理性质、化学性质及生物性质有直接影响。我国的幅员广大，但根据统计资料表明，各地的生活污水的年平均温度差别不大，均约在10～20℃之间。污水的温度过低（如低于5℃）或过高（如高于40℃）都会影响污水的生物处理效果。
（二）色度
水的颜色用色度作为指标。色度可由悬浮固体、胶体或溶解物质组成。生活污水的颜色常呈灰色。但当污水中的溶解氧降低至零，污水所含有机物腐烂，则水色转呈黑褐色并有臭味。生产污水的色度视工矿企业的性质而异，差别极大，如印染、造纸、农药、焦化、冶金及化工等的生产污水，都有各自的颜色。
（三）臭味
生活污水的臭味只要由有机物腐败产生的气体造成。工业废水的臭味主要由挥发性化合物造成。臭味给人以感观不悦，甚至会危及人体生理，呼吸困难，倒胃胸闷，呕吐等。
（四）固体含量
固体物质按存在形态的不同可分为：悬浮的、胶体的和溶解的三种；按性质的不同可分为：有机物、无机物与生物体三种。固体含量用总固体量作为指标（TS）。
悬浮固体（SS）或叫悬浮物是指在污水中呈颗粒状的污染物质。粒径在1.0μｍ以上的称为粗分散性悬浮固体(包括乳化物质和油珠);粒径在0.1～1.0μｍ之间的称为细分散性悬浮固体。
胶体（粒径在0.1～0.001μｍ之间）和溶解固体（DS）或称为溶解物也是由有机物与无机物组成。
二、污水的化学性质及指标
污水中的污染物质，按化学性质可分为无机物与有机物；按存在形态可分为悬浮状态与溶解状态。
（一）无机物污染指标
无机物包括酸碱度，氮、磷、及重金属离子等。
1．酸碱度
酸碱度用PH值表示。PH值等于氢离子浓度的负对数。PH＝7时，污水呈中性；PH<7时,数值越小,酸性越强;PH>7时,数值越大,碱性越强。当PH值超出6～9的范围时，会对人、畜造成危害，并对污水的物理、化学及生物处理产生不利影响。
2．总氮TN、 氨氮NH3-N、凯氏氮TKN
（1）总氮TN：为水中有机氮、氨氮和总氧化氮（亚硝酸氨氮及硝酸氨氮之和）的总和。有机污染物分为植物性和动物性两类：城市污水中植物性有机污染物如果皮、蔬菜叶等，其主要化学成分是碳（C） ，由BOD5表征；动物性有机污染物包括人畜粪便、动物组织碎块等，其化学成分以氮(N)为主。氮属植物性营养物质，是导致湖泊、海湾、水库等缓流水体富营养化的主要物质，成为废水处理的重要指标。
（2） 氨氮NH3-N：氨氮是水中以NH3和NH4+形式存在的氮， 它是有机氮化物氧化分解的第一部产物。氨氮不仅会促使水体中藻类的繁殖，而且游离的NH3对鱼类有很强的毒性，致死鱼类的浓度在0.2～2.0 mg/L之间。 氨也是污水中重要的耗氧物质，在硝化细菌的作用下，氨被转化成NO2¯和NO3¯，所消耗的氧量成硝化需氧量。
（3） 凯氏氮 TKN：是氨氮和有机氮的总和。测定TKN及NH3-N，两者之差即为有机氮。
3． 总磷 TP
总磷是污水中各类有机磷和无机磷的总和。与总氮类似，磷也属植物性营养植物，是导致缓流水体富营养化的主要物质，受到人们的关注，成为一项重要的水质标准。
4．重金属离子
城市污水中的重金属主要有汞、铬、镉、铅等。汞的毒性强，产生毒性的剂量小，而且极易沉淀，在污水和污泥再利用过程中，容易通过食物链富集，危害人体，如水俣病，骨通病等。镉、铬、铅都会对人体造成严重的伤害，会导致慢性中毒。
有机物污染指标
1．生化需氧量BOD
生化需氧量是在指定的温度和时间段内，在有氧条件下由微生物（主要是细菌）降解水中有机物所需的氧量。由于将有机物完全降解需要历时100天以上，实际上采用20℃下，20天的生化需氧量BOD20为代表。生产应用时20天过长，一般采用20℃下5天的BOD5作为衡量污水中可生物降解有机物的浓度指标。对于城市污水，其BOD5约为BOD20的70%～80%。
2．化学需氧量COD
尽管BOD5是城市污水中常用的有机物浓度指标，但是存在分析上的缺陷：①5天的时间过长，难以及时指导实践；②污水中难生物降解的物质含量高时，BOD5测定误差较大；③工业废水中往往含有抑制微生物生长繁殖的物质，影响测定结果。因此有必要采用COD这一指标作为补充或代替。COD的测定，是将污水置于酸性条件下，用强氧化剂重铬酸钾将污水中的有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量，用CODcr表示，一般写成COD。重铬酸钾的氧化性极强，水中有机物绝大部分被氧化。化学需氧量的优点是能够更清楚地表示污水中有机物的含量，并且测定时间短，不受水质的限制。缺点是不能像BOD 那样表示出微生物氧化的有机物量。另外还有部分无机物也被氧化，并非全部代表有机物含量。
城市污水的COD 大于BOD20, 两者的差值大致为难于生物降解的有机物量。在城市污水处理分析中，把BOD5/COD的比值作为可生化性指标。当BOD5/COD≥0.3时，可生化性较好，适宜采用生化处理工艺。
3．总需氧量TOD
由于有机物的主要组成元素是C、H、O、N、S等。被氧化后，分别产生CO2、H2O、NO2和SO2，所消耗的氧量称为总需氧量TOD。
TOD的测定原理是将一定数量的水样，注入含氧量已知的氧气流中，再通过以铂刚为触媒的燃烧管，在900℃高温下燃烧，使水样中含有的有机物被燃烧氧化，消耗掉氧气流的氧，剩余的氧用电极测定并自动记录。氧气流原有含氧量减去剩余含氧量即等于总需氧量TOD，测定时间仅需几分钟。
4．总有机碳TOC
总有机碳TOC是目前国内、外开始使用的另一个表示有机物浓度的综合指标。TOC的测定原理是先将一定数量的水样经过酸化，用压缩空气吹脱其中的无机碳酸盐，排除干扰，然后注入含氧量已知的氧气流中，再通过以铂刚为触媒的燃烧管，在900℃高温下燃烧，把有机物所含的碳氧化成CO2，用红外气体分析仪记录CO2的数量并折算成含碳量即等于总有机碳TOC值。
三、污水的生物性质及指标
污水生物性质的检测指标有大肠菌群数（或称大肠菌群值）、大肠菌群指数、病毒及细菌总数。
（一）大肠菌群数（大肠菌群值）是每升水样中所含有的大肠菌群数目，以个／L计；大肠菌群指数是查出1个大肠菌群所需要的最少水量，以毫升（mL）计。可见大肠菌群数与大肠菌群指数是互为倒数，即
大肠菌群指数＝（mL）
大肠菌群数作为污水被粪便污染程度的卫生指标，原因有：①大肠菌群与病原菌都存在与人类肠道系统内，它们的生活习性及在外界环境中的存活时间都基本相同。每人每日排泄的粪便中含有大肠菌约1011～4×1011个，数量大大多于病原菌，但对人体无害；②由于大肠菌的数量多，且容易培养检验，但病原菌的培养检验十分复杂与困难。故此，常采用大肠菌群数作为卫生指标。水中存在大肠菌，就表明受到粪便的污染，并可能存在病原菌。
（二）病毒
污水中已被检出的病毒有100多种。检出大肠菌群，可以表明肠道病原菌的存在，但不能表明是否存在病毒及其他病原菌（如炭疽杆菌）。因此还需要检验病毒指标。病毒的检验方法目前主要有数量测定法与蚀斑测定法两种。
（三）细菌总数
细菌总数是大肠菌群数，病原菌，病毒及其他细菌数的总和，以每毫升水样中的细菌菌落总数表示。细菌总数愈多，表示病原菌与病毒存在的可能性愈大。因此用大肠菌群数、病毒及细菌总数等3个卫生指标来评价污水受生物污染的严重程度就比较全面。
下表为城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）中规定的基本控制项目最高允许排放浓度：

第2.4节 污水处理方法及工艺流程
污水处理的基本方法，就是采用各种技术与手段，将污水中所含的污染物质分离去除、回收利用，获将其转化为无害物质，使水得到净化。
现代污水处理技术，按原理可分为物理处理法，化学处理法和生物化学处理法3类。
物理处理法：利用物理作用分离污水中称悬浮状态的固体污染物质。方法有：筛滤法，沉淀法，上浮法，气浮法，过滤法和反渗透法等。
化学处理法：利用化学反应的作用，分离回收污水中处于各种形态的污染物质（包括悬浮的、溶解的、胶体得等）。主要方法由中和、混凝、电解、氧化还原、汽提、萃取、吸附、离子交换和电渗析等。化学处理法多用于处理生产污水。
生物化学处理法：是利用微生物的代谢作用，是污水中呈溶解、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质。主要方法可分为两大类，即利用好氧微生物作用的好氧法（好氧氧化法）和利用厌氧微生物作用的厌氧法（厌氧还原法）。前者广泛用于处理城市污水及有机性生产污水，其中有活性污泥法和生物膜法两种；后者多用于处理高浓度有机污水与污水处理过程中产生的污泥，现在也开始用于处理城市污水与低浓度有机污水。
城市污水与生产污水中的污染物是多种多样的，往往需要采用几种方法的组合，才能处理不同性质的污染物与污泥，达到净化的目的与排放标准。
现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级、和三级处理。
一级处理，要求去除污水中称悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理后的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理。
二级处理，主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机物质（即BOD、COD物质），去处率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。
三级处理，是在一级、二级处理后，进一步处理难降解的有机物、磷和氮能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂滤法，活性炭吸附法、离子交换法和电渗析法等。三级处理是深度处理的同义语，但两者又不完全相同，三级处理常用于二级处理之后。而深度处理则以污水回收、再用为目的，在一级或二级处理后增加的处理工艺。
污泥是污水处理过程中的产物。城市污水处理产生的污泥含有大量有机物，富有肥分，可以作为农肥使用，但又含有大量细菌、寄生虫卵一级从生产污水中带来的重
图2-1 城市污水处理典型流程
金属离子等，需要作稳定与无害化处理。污泥处理的主要方法是减量处理（如浓缩、脱水等），稳定处理（如厌氧消化法、好氧消化法等），综合利用（如消化气利用，污泥农业利用等），最终处置（如干燥焚烧，填地投海、建筑材料等）。城市污水处理的典型流程见图2-1。
生产污水的处理流程，随工业性质，原料、成品及生产工艺不同而不同，具体处理方法与流程应根据水质与水量及处理的对象，经调查研究或试验后决定。（有关污水处理具体相关知识参看本教材第四、五章）。
第3章 污水处理微生物学基础
第3.1节 细菌
一、细菌的形态和构造
去除废水中BOD直接有用的微生物的代表是细菌。细菌也称之为Bacteria，也是最小的微生物，在形态学上是最单纯的。虽然用光学显微镜能够确认其存在，但是，一般如果不进行生理学试验就不能鉴定。细菌按其形体进行大的分类有：球菌、杆菌、逗点形菌、螺旋菌。球菌是球状的细菌，根据球的排列方式，可分为双球菌、链球菌、四链球菌、八链球菌、葡葡球菌等。活性污泥中，球菌不大量出现。杆菌是圆柱体的细菌，有端部钝圆的、有钝圆而短的(短杆菌)、端部尖的等。螺旋菌菌体细长呈扭转螺旋状。活性污泥中出现的细菌大部分属于普通杆菌和短杆菌。大部分球菌直径为0.5～1.0μm，杆菌大约为0.5～1.0至1.0～2.0μm的居多。
细菌是最低等的单细胞生物。细胞通常很显著地分化为核和细胞质。核主要承担遗传方面的机能，细胞质与代谢有关。细菌细胞也不例外，与高等植物相比没有什么不同的 图3—1 细胞的构造
地方。不过，不存在用核膜隔开的核和线粒体。因为细菌和蓝 A鞭毛 B荚膜 C细胞壁
藻类(蓝菌类)中不存在核膜，这些微生物被叫做原核生物。 D细胞质膜 E核物膜 F细胞质
与此相反，原核生物以外的生物由于具有用核膜隔开的核而被称之为真核生物。在图3—1中示出细菌细胞的构造。细胞膜是包围在菌体外侧的膜状构造，从内侧有细胞质膜、细胞壁、黏液层或荚膜形成的三层壳。细胞质膜为能调节细胞与外界之间物质交换的半透膜。细胞壁是位于细胞质外侧的坚固的膜。细胞质是被细胞膜包围的复杂的胶质系。在细胞质内，含有象核糖一类与代谢有关的深颗粒和贮藏物质的多糖类、脂质等的颗粒。如果环境条件恶劣，细菌就形成孢子。孢于是耐久型的细菌，与发育型比较代谢活动缓慢，但是，对于温度和药物的抵抗性很强。能够制造孢子的细胞知道的有杆菌属(Bacillus)和梭菌属(Clostridium)。形成孢子后，残余菌体部分就崩溃了。鞭毛是细菌的运动器官，具有从数根到数十根的鞭毛的细菌种类很多。
当荚膜物质相融合成一团块，内含许多细菌时，称为菌胶团。并不是所有的细菌都能形成菌胶团，凡是能够形成菌胶团的细菌，则称为菌胶团细菌。不同细菌形成不同形状的菌胶团，有分枝状的、垂丝状的、球形的、椭圆形的、蘑菇形的，片状的以及各种不规则形状的。
(如图3—2)菌胶团细胞包藏在胶体物质内，一方面对动物的吞噬起保护作用，同时也增强了它对不良环境的抵抗能力。菌胶团是活性污泥(废水生物处理构筑物曝气池中所形成的污泥)的重要组成部分，有较强的吸附和氧化有机物的能力，在废水生物处理中具 图3—2 菌胶团
有较为重要的作用。一般说，处理生活污水的活性污泥，其性能的好坏，主要可根据所含菌胶团多少、大小及结构的紧密程度来判断。新生菌胶团(即新形成的菌胶团)颜色较浅，甚至无色透明，但有旺盛的生命力，氧化分解有机物的能力强。老化了的菌胶团，由于吸附了许多杂质，颜色较深，看不到细菌单体，而象一团烂泥似的，生命力较差。一定种的细菌在适宜环境条件下形成一定形态结构的菌胶团，而当遇到不适宜的环境时，菌胶团就发生松散，甚至呈现单个细胞，影响处理效果。因此，为了使废水处理达到较好的效果，要求菌胶团结构紧密，吸附、沉降性能良好。这就必须满足菌胶团细菌对营养及环境的要求。
二、细菌的生理特性
细菌的生理特性，主要从三方面来分析：(1)营养；(2)呼吸；(3)其他环境因素对它们生活的影响。
(一)细菌的营养
新陈代谢是维持生命的各种活动(如生长、繁殖、运动等)过程中，生物化学变化(包括物质的分解合成)的总称。细菌的新陈代谢，是细菌不断地从外界环境摄取其生长与繁殖所必需的营养物质，同时又不断地将自身产生的代谢产物(废物)排泄到外界环境中去的过程。新陈代谢包括两个作用，即同化作用和异化作用。
同化作用——吸收能量，进行合成反应，将吸收的营养物质转变为细胞物质。
新陈代谢
异化作用——分解反应，放出能量，是将自身细菌物质和细胞内的营养物质分解的过程。
异化作用和同化作用是密切配合的；异化作用为同化作用提供物质基础及能量来源，同化作用又为异化作用提供基质。
细菌种类繁多，各种细菌要求的营养物质不尽相同，自然界中的所有物质几乎都可以被这种或那种细菌所利用，甚至对一般机体有毒害的某些物质，如硫化氢、酚等，也是某些细菌的必需营养物。因此，细菌的营养类型是多种多样的。但就某一细菌来说，它们对其必需的营养物有特定的要求。
一般讲，细菌所需的营养物质必须包括组成细胞的各种原料和产生细菌进行生命活动所需能量的物质。在细菌细胞内，除含有大量水分(约占80～85％)外，还含有约15～20％的干物质。在这些干物质中蛋白质约占80％，碳水化合物约占4％，脂肪约占5～7％，灰分元素约占10％左右，还有少量微生素等。另外细胞中还含有镁、钾、钙、铁、锰、铜、锌、钴等元素，因为这些元素含量极少，故常称微量元素。蛋白质由碳、氢、氧、氮等元素所组成，碳水化合物和脂肪由碳、氢、氧组成。灰分元素是菌体内无机盐类的主要组成成分，其中以磷、硫的含量较高，碳和氮是构成菌体成分的重要元素，碳化合物也是大多数细菌所需能量的来源。水是很好的溶剂，细菌的营养物质须溶解于水才能渗透到菌体，菌内的一切生理过程包括分泌、排泄等也都需要水。无机盐和维生素是调节代谢作用所不可缺少的，无机盐也是构成菌体的成分。
第3.2节 活性污泥的微生物
活性污泥主要是由细菌和原生动物构成的。此外还伴有臭菌类、轮虫类、线虫类。表4—3中所示为活性污泥和其它生物处理中出现的微生物种类的比较。另外，图3—26中也表示出活性污泥中的食物关系。
污水中含有的溶解性有机物，被细菌和真菌类直接摄取，但是微型动物不能以这些有机物为营养源。因此，认为污水的净化是以细菌和腐生营养性微生动物为主体，但是实际上，如果原生动物、微小后生动物等完全动物营养性的微生物不共存，污水的净化不可能完成。活性污泥是200～1000μm的不定型的絮状体，主要是细菌凝集而成的。在这种絮状体的周围附着或匍匐着微型动物。如果把曝气池的混合液静置，通常在5～10分钟内，上液清与活性污泥就能分离。
曝气槽与池沼一样完全是水中环境，但是由于曝气进行不断地激烈搅拌，对于大型生物的生存是非常不利的。为此，出现在活性污泥中的微生物的大小，约为lμm左右。在活性污泥法中，由于各种微生物与废水一起流动，所以增殖速度小的微生物(td在2—5日以上)，在曝气槽中还没有增殖时就被清洗流掉。与生物膜比较，活性污泥中出现的种类范围狭小，特别是微小后生动物出现的频度小。这种微生物相构成的不同，对处理特性有显著的影响。
一、活性污泥中的微生物量
在活性污泥法中，因为有机物被各种微生物所摄取，所以与净化有关的微生物浓度应该是最重要的操作条件。不过由于活性污泥中含有很多不活性物质，单独把微生物取出来测定其浓度是不可能的。而且把各种微生物分别测定就更困难了。这样一来，微生物浓度不容易测定，就成为活性污泥处理难于合理地管理的因素之一。例如即使进入活性污泥中的砂和蔬菜屑，也都被测定为MLSS虽然存在这样的问题，但是目前还不得不用测定MLSS或MLVSS来表示生物浓度。由于在MLVSS测定中要花费时间，因此，采用以MLSS为主。
出现各种生物处理中的微生物的比较 表3-1
CC——出现的量非常多；c——大量出现 ＋——一般出现
rr——出现的非常少；-——没有出现r——少量出现
城市污水的活性污泥中，每lmgMLSS的COD(重铬酸钾法)为0.83～1.12mg(平均0.93mg)，蛋白含量为25～35％(平均30％)，如果与微生物体比较这些值明显很小。
另外表3—2中计数了细菌
和原生动物，所示的数量是用各种微生物的平均重量计算的微生物体量。表明 这些微生物在MLSS中所占的比例非常之小。在这种测定方法中还存在着是否有一部分活性污泥细菌没有被计数和是否有相当大量的 图3—3 活性污泥中微生物的食物关系
比平均重量大的微生物存在的问题。
生活污水处理的活性污泥中的微生物体量 表3—2
MLSS（mg/L）
占优势微型动物
细菌量（mg/l）
微型动物量（mg/l）
微生物总量（mg/l）
1100
1940
610
2600
3800
小口钟虫
小口钟虫
小口钟虫
旋轮虫（特定种）
红斑颤体虫
92（8.3）
48（2.4）
62（10.1）
112（4.2）
168（4.4）
43（3.9）
31（1.6）
20（3.2）
216（8.3）
494（13.0）
135（12.2）
79（4.0）
82（13.4）
328（12.6）
662（17.4）
平均

（5.9）
（6.0）
（11.9）
（ ）内是在MLSS中的比例（%）。
二、活性污泥中的微生物在活性污泥反应中的作用
在活性污泥中存活的原生动物有肉足虫、鞭毛虫和纤毛虫等3类。原生动物的主要摄食物件是细菌,因此,出现在活性污泥中的原生动物,在种属上和数量上是随处理水的水质和细菌的状态变化而变化的。
在活性污泥系统启动的初期,活性污泥尚未得到良好的培育,混合液中游离细菌居多,处理水水质欠佳,此时出现的原生动物,最初为肉足虫类(如变形虫)占优势,继之出现的则是游泳型的纤毛虫,如豆形虫,肾形虫,草履虫等。而当活性污泥菌胶团培育成熟,结构良好,活性较强,混合液中的细菌多已“聚居”在活性污泥上,处理水水质良好,此时出现的原生动物则将以带柄固着(着生)型的纤毛虫,如钟虫,等枝虫,独宿虫,聚缩虫和盖纤虫等为主。
通过显微镜的镜检,能够观察到出现在流行性污泥中的原生物,并辨别认定其种属,据此能够判断处理水质的优劣,因此,将原生动物称之为流行性污泥系统中的指示性生物。
此外，原生动物还不断地摄食水中的游离细菌，起到了进一步净化水质的作用。
后生动物（主要指轮虫）在活性污泥处理系统中是不经常出现的，仅在处理水质优异的完全氧化型的活性污泥系统，如延时曝气活性污泥系统中出现，因此，轮虫的出现是水质非常稳定的标志。
在活性污泥处理系统中，净化污水的第一承担着，也是主要承担者是细菌，而摄食处理水中游离细菌，使污水进一步净化的原生动物则是污水净化的第二承担者。
通过显微镜镜检，活性污泥原生动物的生物相，是对活性污泥质量评价的重要手段之一。
三、原生动物
(一)原生动物的形态及生理特性
原生动物是动物界中最低等的单细胞动物。它们的个体都很小，长度一般在100～300μm之间，少数大的种类的长度可达几个毫米，而个别小的种类的长度则只有几个微米，每个细胞常只有一个细胞核，少数种类也有两个或两个以上细胞核的。原生动物在形态上虽然只有一个细胞，但在生理上却是一个完善的有机体，能和多细胞动物一样行使营养、呼吸、排泄、生殖等机能。其细胞体内各部分有不同的分工，形成机能不同的“胞器”。
例如：
行动胞器——伪足、鞭毛和纤毛等；
消化、营养胞器——废水生物处理中原生动物的营养方式有以下几类：(1)动物性营养：以吞食细菌、真菌、藻类或有机颗粒为主，大部分原生动物采取这种营养方式；(2)植物性营养：与植物的营养方式一样，在有阳光的条件下，可利用二氧化碳和水合成碳水化合物，只有少数的原生动物采取这种营养方式，如植物性鞭毛虫；(3)腐生性营养：以死的机体、腐烂的物质为主。有些动物性营养的原生动物具有胞口、胞咽等；
排泄胞器——大多数原生动物具有专门的排泄胞器——伸缩泡。伸缩泡一伸一缩，即可将原生动物体内多余的水分及积累在细胞内的代谢产物排出体外；
感觉胞器——一般原生动物的行动胞器就是它的感觉胞器。个别的原生动物有专门的感觉器官——眼点。
污水处理中常见的原生动物有三类：肉足类、鞭毛类和纤毛类。
1、肉足类
肉足类原生动物(Sarcodina)只有细胞质本身形成的一层薄膜。它们大多数没有固定的形状，少数种类为球形。细胞质可伸缩变动而形成伪足，作为运足和摄食的胞器。绝大部分肉足类都是动物性营养。肉足类原生动物没有专门的胞口，完全靠伪足摄食，以细菌、藻类、有机颗粒和比它本身小的原生动物为食物。
可以任意改变形状的肉足类为根足变形虫，一般就叫做变形虫(Amoeba)。还有一些体形不变的肉足类，呈球形，它的伪足呈针状，如辐射变形虫(Amoeba radiosa)和太阳虫(Actinophrys)等(图3—4)。
2、鞭毛类
这类原生动物因为具有一根或一根以上的鞭毛，所以统称鞭毛虫或鞭毛类原生动物(Mastigophora)。鞭毛长度大致与其体长相等或更长些，是运动器官。鞭毛虫又可分为植物性鞭毛虫和动物性鞭毛虫。
(1)植物性鞭毛虫 多数有绿的色素体，是仅有的进行植物性营养的原生动物。此外，有少数五色的植物性鞭毛虫，它们没有绿的色素体，但具有植物性鞭毛虫所

图3—4 几种肉足类原生动物 图3—5 绿眼虫
1—变形虫；2—辐射变形虫；3—太阳虫
专有的某些物质，如坚硬的表膜和副淀粉粒等，形体一般都很小，它们也会进行动物性营养。在自然界中绿色的种类较多，在活性污泥中则无色的植物性鞭毛虫较多。
最普通的植物性鞭毛虫为绿眼虫(Euglenaviridis)。它是植物性营养型，有时能进行动物或腐生性营养。最适宜的环境是α—中污性小水体，同时也能适应多污性水体。在生活污水中较多，在寡污性的静水或流水中极少。在活性污泥中和生物滤池表层滤料的生物膜上均有发现，但为数不多。此外还有杆囊虫(Pernaema frichophorum)，它的鞭毛比绿眼虫粗，利用溶解于水中的有机物进行腐生性营养；还有—种衣滴虫，有两根鞭毛和两个伸缩泡(图3—5)。
(2)动物性鞭毛虫，这类鞭毛虫体内无绿色的色素体，也没有表膜、副淀粉粒等 图3—6 动物性鞭毛虫
1—梨波豆虫；2—跳侧滴虫；3—活泼锥滴虫
植物性鞭毛虫所特有的物质。一般体形很小。它们是靠吞食细