生物膜法的基本原理
生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的人工化和强化；与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力；
主要的生物膜法有：① 生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等；② 生物转盘；③ 生物接触氧化法；④ 好氧生物流化床等。
一、生物膜的结构 1、生物膜的形成
生物膜的形成必须具有以下几个前提条件：① 起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中成为填料；在好氧生物流化床中成为载体；② 供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N 、P 以及其它营养物质；③ 作为接种的微生物。
(1) 生物膜的形成：
含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着
在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。
(2) 生物膜的成熟：
在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解
功能都达到了平衡和稳定。
生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20 C) 2、生物膜的结构
生物膜的基本结构如图1所示。
图1 生物膜结构示意图
(1) 生物膜的性质：
① 高度亲水，存在着附着水层； ② 微生物高度密集：各种细菌以及微型动物，这些微生物起着主要去除废水中的有机污染物的作用，形成了有机污染物——细菌——原生动物(后生动物) 的食物链。
(2) 生物膜降解有机物的过程：
3、生物膜的更新与脱落
(1) 厌氧膜的出现：
① 生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；② 成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成；③ 好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm 。
(2) 厌氧膜的加厚：
① 厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏；② 气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力；③ 成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落。
(3) 生物膜的更新：
① 老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来；② 新生生物膜的净化功能较强。
(4) 生物膜法的运行原则：
① 减缓生物膜的老化进程；② 控制厌氧膜的厚度；③ 加快好氧膜的更新；④ 尽量控制使生物膜不集中脱落。 二、生物膜处理工艺的特点 1、微生物方面的特征
(1) 微生物种类多样化：
① 相对安静稳定环境；② SRT 相对较长；③ 丝状菌也可以大量生长，无污泥膨胀之虞；④ 线虫类、轮虫类等微型动物出现的频率较高；⑤ 藻类、甚至昆虫类也会出现；⑥ 生物膜上的生物：类型广泛、种属繁多、食物链长且复杂。
表1 生物膜和活性污泥中出现的微生物在类型、种属和数量的比较
(2) 生物膜上微生物的食物链较长：
① 动物性营养者所占比例较大，微型动物的存活率较高；② 食物链长；③ 污泥产量少于活性污泥系统(仅为1/4左右) 。
(3) 能够存活世代时间较长的微生物 有利于硝化作用的进行。 2、在处理工艺方面的特征
(1) 对水质、水量变动又较强的适应性；
(2) 剩余污泥的沉降性能良好，易于固液分离； (3) 能够处理低浓度污水；
(4) 易于维护运行，运行费用少。
生物接触氧化法
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法处理工艺；又称为淹没式生物滤池。
一、基本原理与特点
1、基本流程
图9 生物接触氧化法的基本流程
2、主要特点：
① 生物接触氧化池内的生物固体浓度（10~20g/l）高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷（可达3.0~6.0kgBOD5/m3.d ）；
② 不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理简单； ③ 对水量水质的波动有较强的适应能力； ④ 污泥产量略低于活性污泥法。
二、生物接触氧化池的构造
由池体、填料、布水系统和曝气系统等组成；填料高度一般为3.0m 左右，填料层上部水层高约为0.5m ，填料层下部布水区的高度一般为0.5~1.5m之间；
根据曝气装置与填料的相对位置，可以分为两大类： ① 曝气装置与填料分设：
填料区水流较稳定，有利于生物膜的生长，但冲刷力不够，生物膜不易脱落；可采用鼓风曝气或表面曝气装置；较适用于深度处理。
② 曝气装置直接安设在填料底部：
曝气装置多为鼓风曝气系统；可充分利用池容；填料间紊流激烈，生物膜更新快，活性高，不易堵塞；检修较困难。 三、填料
填料是微生物的载体，其特性对接触氧化池中生物量、氧的利用率、水流条件和废水与生物膜的接触反应情况等有较大影响；分为硬性填料、软性填料、半软性填料、及球状悬浮型填料等：
我们公司的填料为悬挂式软性填料，采用的底部风管曝气形式。气泡由底部上升，经过填料的剪切作用形成微气泡，提高氧气的利用率。 四、生物接触氧化池的运行与管理
1、启动调试：
启动调试时须培养生物膜，其方式类似活性污泥的培养，可间歇或连续进水；注意营养平衡(C、N 、P) 、pH 值、抑制物浓度等；应对生物膜的生长情况经常观察，并及时调整运行条件。
2、日常运行管理
一般应控制溶解氧浓度为2.5~3.5mg/l；避免过大的冲击负荷；防止填料堵塞：1) 加强前处理，降低进水中的悬浮固体浓度；2) 增大曝气强度，以增强接触氧化池内的紊流；3) 采取出水回流，以增加水流上升流速，以便冲刷生物膜。pH 控制在6-9之间，尽量避免pH 大范围波动。
原生动物的基本特征
1.1 形态
原生动物门属真核原生生物界，是单细胞的微型动物，由原生质和一个或多个细胞核组 成。原生动物和多细胞动物相同，具有新陈代谢、运动、繁殖、对外界刺激的感应性和对环 境的适应性等生理功能。原生动物个体很小，长度一般在 100～300 μm 之间。它们都具有
细胞膜。多数种属的细胞膜结实而富有弹性，从而使原生动物本体保持一定的体形。但也有 一些种属，例如变形虫，只有一层极薄的原生质膜，不能保持固定的体形。原生动物一般具 有一个或两个以上的细胞核，其形状多种多样，它们在其细胞内产生形态的分化，形成了能 够执行各项生命活动和生理功能的胞器。在运动胞器方面有鞭毛、伪足和纤毛；在营养胞器 方面有胞口、胞咽和食物泡；用以排出废料和调节渗透压的胞器有伸缩泡等。有些种类的原 生动物的细胞膜内分布着肌丝，具有收缩变形的功能。
1.2 营养方式
原生动物的营养方式分为以下几类：①动物性营养，以吞食细菌、真菌、藻类或有机颗 粒为生，绝大多数原生动物为动物性营养，有些具有胞口、胞咽等摄食器；②植物性营养， 在有阳光的条件下，一些含色素的原生动物可利用二氧化碳和水进行光合作用合成碳水化合 物，如植物性鞭毛虫，但种类和数量都很少；③腐生性营养，以死的机体或无生命的可溶性
有机物质为生；④寄生性营养，以其它生物的机体(即寄主) 作为生存的场所，并获得营养和 能量 。
1.3 分类
1981 年国际原生动物学会公布了原生动物分类系统，其中在水处理中常见的有三类：
①肉足类，其细胞质可伸缩变动而形成伪足，作为运动和摄食的胞器，运动速度达 3 μm ／s ，典型的肉足类为变形虫属、简便虫属、表壳虫属和鳞壳虫属等；
②鞭毛类，具有一根或一根以上的鞭毛。鞭毛长度与其体长大致相等或更长些，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，常见的植物性鞭毛虫有滴虫属、屋滴虫属和 眼虫属等，常见的动物性鞭毛虫有波豆虫属、尾波虫属等，鞭毛虫的运行速度达 15～300 μ m ／s ；
③纤毛类，原生动物周身表面或部分表面具有纤毛，作为行动或摄食的工具，具有胞口、口 围、口前庭和胞咽等司吞食和消化的细胞器官，分为游泳型和固着型两种，游泳型包括漫游 虫属、草履虫属、肾形虫属、斜管虫属等，固着型常见的有钟虫属、累枝虫属、盖虫属、聚 缩虫属、盾纤虫属和壳吸管虫属等，纤毛类运动速度较快，可达 200～1 000 μm ／s 。
2 原生动物与细菌的关系
2.1 活性污泥的基本特征
活性污泥是污水活性污泥处理系统的反应工作主体，是由细菌、微型动物为主的微生物 与悬浮物质、胶体物质混杂在一起所形成的絮状体颗粒。良好的活性污泥具有很强的吸附分 解有机物的能力和良好的沉降性能，絮体的大小约为 0.02～0.2 mm，多为茶褐色，微具土 壤味，密度约为 1.005 g/cm3，含水率 99%左右。活性污泥中生存着各种微生物，构成了复 杂的微生物相。在多数情况下，活性污泥中的主要微生物是细菌，伴之以营腐生的原生动物 构成基本营养层次，然后是以细菌为食的掠食性原生动物占优势。
2.2 原生动物与细菌的功能关系
在废水生物处理系统中将污染物质降解的主要是细菌。原生动物与细菌的关系主要为： ①掠食关系，原生动物在食物链中处于捕食细菌的作用。一方面，原生动物通过对细菌的捕 食，能促进细菌的生长，使细菌的生长能维持在对数生长期，防止种群的衰老，提高细菌的 活力，而且原生动物活动产生溶解性有机物质(DOM)可被细菌再利用，促进了细菌的生长； 另一方面，原生动物中存在的某些类型(如纤毛类) 具有吞食游离细菌的巨大能力，而游离的 细菌个体小、密度小，较难沉淀，易被出水带出而影响水质。有人证明奇观独缩虫在自然水 体中 1 h 能吃 3 万个细菌。Curds 等人在曝气池中接种纤毛类原生动物，出水大为改善。②
絮凝作用，细菌生长到一定程度后就凝集成絮状物。这种絮状物为原生动物提供了着生的环 境，反过来絮状物上的原生动物能加速絮凝过程。Curds 等证明纤毛虫能分泌两种物质，一 种称为 P 物质，是一种多糖类碳水化合物；另一种是属于单糖结构的葡萄糖及阿拉伯糖，
表面电荷为负的悬浮颗粒会吸收这种 P 物质，通过悬浮颗粒表面电荷的改变，就使悬浮颗 粒集结起来，形成絮状物。另外，纤毛虫还能分泌一种粘液，能把絮状物再联结起来。原生 动物分泌的粘液对悬浮颗粒和细菌均有吸附能力。这就促进了菌胶团的形成和处理能力的提 高。
3 研究活性污泥中原生动物的目的
要了解污水处理过程的变化或处理水的好坏，最好直接研究分析细菌的生长情况。但是 对于细菌的观察、分类鉴定的时间很长，不能及时起指导生产的指示和预报作用。原生动物 与细菌之间存在相互依存的功能关系；原生动物个体大，便于观察；对于环境变化比细菌敏 感，更早更容易反映环境的变化。直接观察原生动物的种类组成、数量、生长和变化状况， 也能反映出细菌的生长和变化情况，即间接地评价污水处理过程和处理效果的好坏，起指导 生产的作用。
4 研究分析方法
4.1 形态和生理观察
采用显微镜对污水处理过程中的活性污泥生长、变化进行观察。特别是观察原生动物的 形态和生理特征。显微镜的放大倍数采用 16×１０或 16×40 即可，观察到的原生动物应与
标准图进行对照。建议可以采用《微型生物监测新技术》上的图片进行比较。通过原生动物 的形态来确认其种类和特性，进而来分析其所处的生理状态或生理阶段，这能间接反映活性 污泥的特性。 4.2 数量分析
建议采用以下简单易行的方法：用 1 mL 移液管，移取 1 mL 清水到表面皿中。用一橡 胶头小吸管，从表面皿中将 1 mL 水全部吸尽，然后以均匀的速度徐徐滴下，记录 1 mL 水 的滴数，并重复数次，以免误差。用橡胶头小吸管在反应器中取得均匀的混合液，滴一滴于 载玻片上，盖上盖玻片，用低倍显微镜由左到右或由上到下(注意应采用相同的方向顺序) 进 行原生动物的计数。应把盖玻片下所有原生动物记录，并重复数次。用一滴混合液中原生动 物的记录数乘以计数吸管 1 mL 水的滴数，即为每 mL 活性污泥混合液的原生动物数。
5 原生动物的指示作用
5.1 指示活性污泥性质
(1)污泥恶化。活性污泥絮凝体较小，往往在 0.1～0.2 mm 以下。主要出现以下优势原生动物：
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。这些都属于 快速游泳型的种属。污泥严重恶化时，微型动物几乎不出现，细菌大量分散，活性污泥的凝 聚、沉降能力下降，处理能力差。
(2)污泥解体。絮凝体细小，有些似针状分散。主要的优势原生动物有：变形虫属、简便虫
属等肉足类。
(3)污泥膨胀。活性污泥沉降性能差，SVI 值高。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。
(4)污泥从恶化恢复到正常。通过反应参数和环境的改变，活性污泥从恶化状态恢复到正常 的过渡期常常有下列原生动物出现：漫游虫属、斜叶虫属、管叶虫属等，这些都属于慢速游 泳或匍匐行进的生物。
(5)污泥良好。易成絮体，活性高，沉降性能好。出现的优势原生动物为：钟虫属、累枝虫 属、盖虫属、有肋盾纤虫属、独缩虫属、各种吸管虫类、轮虫类、寡毛类等这些均属于固着 性种属或者匍匐性种属。
5.2 指示反应操作环境
(1)优势种属。Modoni 在 1988 年对污水处理厂进行这方面的研究，总结出：高负荷、曝气 量相对不足时，小鞭毛虫占优势；过短的水力停留时间，造成小的游泳型纤毛虫占优势；非 常高的负荷或存在难降解的物质时，出现小的裸变形虫和鞭毛虫；大量出现匍匐性和固着性 纤毛虫或有壳变形虫时，表明运行环境良好，处理效果好。另外有研究证明，溶解氧不足易 出现阿托氏菌属、扭头虫属和新态虫属等；而过分曝气则出现肉足类及轮虫类；有机负荷很 低，出现硝化作用时，能观察到游仆虫属、旋口虫属、表壳虫属、鳞壳虫属及轮虫等；在除 氮污水厂，低负荷，长水力停留时间及高溶解氧的场合，有壳变形虫是最好的指示生物。 (2)形态变化。在一定条件下，原生动物能分泌胶质并形成膜将虫体包围起来，形成孢囊。 大多数孢囊用以保护虫体免受不利的环境因素(如温度不适，pH 值变化，食料短缺等) 的影 响。待环境转好时，虫体能恢复活力，脱孢而出。同样，鞭毛虫的鞭毛在条件不利时，鞭毛 消失，条件适宜时，又重新生出。当曝气池中溶解氧降低到 1 mg／L 以下时，钟虫生活不 正常，体内伸缩泡会胀得很大，顶端突进一个气泡，虫体很快会死亡；当 pH 值突然发生变 化超过正常范围，钟虫表现为不活跃，纤毛环停止摆动，虫体收缩成团。所以虽然观察到钟 虫数量较大，但虫体萎靡或变形时，则反映出细菌的活力在衰退，污水处理效果有变差的趋 势。
(3)生殖方式。原生动物的生殖方式有无性生殖和有性生殖。无性生殖即简单的细胞分裂， 细胞核和原生质一分为二。在营养、温度、氧等环境条件良好的场合，原生动物就进行连续 的无性生殖。当出现有性生殖(接合生殖) 时，往往预示环境条件变差或种群已处于衰老期。
生物示意图
鞭毛虫
表壳虫属，变形虫
迈氏唇鞭毛虫滋养体与包囊
丝状菌
腰鞭毛虫
游泳型纤毛虫
种虫
生物膜法的基本原理
生物膜法又称固定膜法，是与活性污泥法并列的一类废水好氧生物处理技术；是土壤自净过程的人工化和强化；与活性污泥法一样，生物膜法主要去除废水中溶解性的和胶体状的有机污染物，同时对废水中的氨氮还具有一定的硝化能力；
主要的生物膜法有：① 生物滤池：其中又可分为普通生物滤池、高负荷生物滤池、塔式生物滤池等；② 生物转盘；③ 生物接触氧化法；④ 好氧生物流化床等。
一、生物膜的结构 1、生物膜的形成
生物膜的形成必须具有以下几个前提条件：① 起支撑作用、供微生物附着生长的载体物质：在生物滤池中称为滤料；在接触氧化工艺中成为填料；在好氧生物流化床中成为载体；② 供微生物生长所需的营养物质，即废水中的有机物、N 、P 以及其它营养物质；③ 作为接种的微生物。
(1) 生物膜的形成：
含有营养物质和接种微生物的污水在填料的表面流动，一定时间后，微生物会附着
在填料表面而增殖和生长，形成一层薄的生物膜。
(2) 生物膜的成熟：
在生物膜上由细菌及其它各种微生物组成的生态系统以及生物膜对有机物的降解
功能都达到了平衡和稳定。
生物膜从开始形成到成熟，一般需要30天左右(城市污水，20 C) 2、生物膜的结构
生物膜的基本结构如图1所示。
图1 生物膜结构示意图
(1) 生物膜的性质：
① 高度亲水，存在着附着水层； ② 微生物高度密集：各种细菌以及微型动物，这些微生物起着主要去除废水中的有机污染物的作用，形成了有机污染物——细菌——原生动物(后生动物) 的食物链。
(2) 生物膜降解有机物的过程：
3、生物膜的更新与脱落
(1) 厌氧膜的出现：
① 生物膜厚度不断增加，氧气不能透入的内部深处将转变为厌氧状态；② 成熟的生物膜一般都由厌氧膜和好氧膜组成；③ 好氧膜是有机物降解的主要场所，一般厚度为2mm 。
(2) 厌氧膜的加厚：
① 厌氧的代谢产物增多，导致厌氧膜与好氧膜之间的平衡被破坏；② 气态产物的不断逸出，减弱了生物膜在填料上的附着能力；③ 成为老化生物膜，其净化功能较差，且易于脱落。
(3) 生物膜的更新：
① 老化膜脱落，新生生物膜又会生长起来；② 新生生物膜的净化功能较强。
(4) 生物膜法的运行原则：
① 减缓生物膜的老化进程；② 控制厌氧膜的厚度；③ 加快好氧膜的更新；④ 尽量控制使生物膜不集中脱落。 二、生物膜处理工艺的特点 1、微生物方面的特征
(1) 微生物种类多样化：
① 相对安静稳定环境；② SRT 相对较长；③ 丝状菌也可以大量生长，无污泥膨胀之虞；④ 线虫类、轮虫类等微型动物出现的频率较高；⑤ 藻类、甚至昆虫类也会出现；⑥ 生物膜上的生物：类型广泛、种属繁多、食物链长且复杂。
表1 生物膜和活性污泥中出现的微生物在类型、种属和数量的比较
(2) 生物膜上微生物的食物链较长：
① 动物性营养者所占比例较大，微型动物的存活率较高；② 食物链长；③ 污泥产量少于活性污泥系统(仅为1/4左右) 。
(3) 能够存活世代时间较长的微生物 有利于硝化作用的进行。 2、在处理工艺方面的特征
(1) 对水质、水量变动又较强的适应性；
(2) 剩余污泥的沉降性能良好，易于固液分离； (3) 能够处理低浓度污水；
(4) 易于维护运行，运行费用少。
生物接触氧化法
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法处理工艺；又称为淹没式生物滤池。
一、基本原理与特点
1、基本流程
图9 生物接触氧化法的基本流程
2、主要特点：
① 生物接触氧化池内的生物固体浓度（10~20g/l）高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷（可达3.0~6.0kgBOD5/m3.d ）；
② 不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理简单； ③ 对水量水质的波动有较强的适应能力； ④ 污泥产量略低于活性污泥法。
二、生物接触氧化池的构造
由池体、填料、布水系统和曝气系统等组成；填料高度一般为3.0m 左右，填料层上部水层高约为0.5m ，填料层下部布水区的高度一般为0.5~1.5m之间；
根据曝气装置与填料的相对位置，可以分为两大类： ① 曝气装置与填料分设：
填料区水流较稳定，有利于生物膜的生长，但冲刷力不够，生物膜不易脱落；可采用鼓风曝气或表面曝气装置；较适用于深度处理。
② 曝气装置直接安设在填料底部：
曝气装置多为鼓风曝气系统；可充分利用池容；填料间紊流激烈，生物膜更新快，活性高，不易堵塞；检修较困难。 三、填料
填料是微生物的载体，其特性对接触氧化池中生物量、氧的利用率、水流条件和废水与生物膜的接触反应情况等有较大影响；分为硬性填料、软性填料、半软性填料、及球状悬浮型填料等：
我们公司的填料为悬挂式软性填料，采用的底部风管曝气形式。气泡由底部上升，经过填料的剪切作用形成微气泡，提高氧气的利用率。 四、生物接触氧化池的运行与管理
1、启动调试：
启动调试时须培养生物膜，其方式类似活性污泥的培养，可间歇或连续进水；注意营养平衡(C、N 、P) 、pH 值、抑制物浓度等；应对生物膜的生长情况经常观察，并及时调整运行条件。
2、日常运行管理
一般应控制溶解氧浓度为2.5~3.5mg/l；避免过大的冲击负荷；防止填料堵塞：1) 加强前处理，降低进水中的悬浮固体浓度；2) 增大曝气强度，以增强接触氧化池内的紊流；3) 采取出水回流，以增加水流上升流速，以便冲刷生物膜。pH 控制在6-9之间，尽量避免pH 大范围波动。
原生动物的基本特征
1.1 形态
原生动物门属真核原生生物界，是单细胞的微型动物，由原生质和一个或多个细胞核组 成。原生动物和多细胞动物相同，具有新陈代谢、运动、繁殖、对外界刺激的感应性和对环 境的适应性等生理功能。原生动物个体很小，长度一般在 100～300 μm 之间。它们都具有
细胞膜。多数种属的细胞膜结实而富有弹性，从而使原生动物本体保持一定的体形。但也有 一些种属，例如变形虫，只有一层极薄的原生质膜，不能保持固定的体形。原生动物一般具 有一个或两个以上的细胞核，其形状多种多样，它们在其细胞内产生形态的分化，形成了能 够执行各项生命活动和生理功能的胞器。在运动胞器方面有鞭毛、伪足和纤毛；在营养胞器 方面有胞口、胞咽和食物泡；用以排出废料和调节渗透压的胞器有伸缩泡等。有些种类的原 生动物的细胞膜内分布着肌丝，具有收缩变形的功能。
1.2 营养方式
原生动物的营养方式分为以下几类：①动物性营养，以吞食细菌、真菌、藻类或有机颗 粒为生，绝大多数原生动物为动物性营养，有些具有胞口、胞咽等摄食器；②植物性营养， 在有阳光的条件下，一些含色素的原生动物可利用二氧化碳和水进行光合作用合成碳水化合 物，如植物性鞭毛虫，但种类和数量都很少；③腐生性营养，以死的机体或无生命的可溶性
有机物质为生；④寄生性营养，以其它生物的机体(即寄主) 作为生存的场所，并获得营养和 能量 。
1.3 分类
1981 年国际原生动物学会公布了原生动物分类系统，其中在水处理中常见的有三类：
①肉足类，其细胞质可伸缩变动而形成伪足，作为运动和摄食的胞器，运动速度达 3 μm ／s ，典型的肉足类为变形虫属、简便虫属、表壳虫属和鳞壳虫属等；
②鞭毛类，具有一根或一根以上的鞭毛。鞭毛长度与其体长大致相等或更长些，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，常见的植物性鞭毛虫有滴虫属、屋滴虫属和 眼虫属等，常见的动物性鞭毛虫有波豆虫属、尾波虫属等，鞭毛虫的运行速度达 15～300 μ m ／s ；
③纤毛类，原生动物周身表面或部分表面具有纤毛，作为行动或摄食的工具，具有胞口、口 围、口前庭和胞咽等司吞食和消化的细胞器官，分为游泳型和固着型两种，游泳型包括漫游 虫属、草履虫属、肾形虫属、斜管虫属等，固着型常见的有钟虫属、累枝虫属、盖虫属、聚 缩虫属、盾纤虫属和壳吸管虫属等，纤毛类运动速度较快，可达 200～1 000 μm ／s 。
2 原生动物与细菌的关系
2.1 活性污泥的基本特征
活性污泥是污水活性污泥处理系统的反应工作主体，是由细菌、微型动物为主的微生物 与悬浮物质、胶体物质混杂在一起所形成的絮状体颗粒。良好的活性污泥具有很强的吸附分 解有机物的能力和良好的沉降性能，絮体的大小约为 0.02～0.2 mm，多为茶褐色，微具土 壤味，密度约为 1.005 g/cm3，含水率 99%左右。活性污泥中生存着各种微生物，构成了复 杂的微生物相。在多数情况下，活性污泥中的主要微生物是细菌，伴之以营腐生的原生动物 构成基本营养层次，然后是以细菌为食的掠食性原生动物占优势。
2.2 原生动物与细菌的功能关系
在废水生物处理系统中将污染物质降解的主要是细菌。原生动物与细菌的关系主要为： ①掠食关系，原生动物在食物链中处于捕食细菌的作用。一方面，原生动物通过对细菌的捕 食，能促进细菌的生长，使细菌的生长能维持在对数生长期，防止种群的衰老，提高细菌的 活力，而且原生动物活动产生溶解性有机物质(DOM)可被细菌再利用，促进了细菌的生长； 另一方面，原生动物中存在的某些类型(如纤毛类) 具有吞食游离细菌的巨大能力，而游离的 细菌个体小、密度小，较难沉淀，易被出水带出而影响水质。有人证明奇观独缩虫在自然水 体中 1 h 能吃 3 万个细菌。Curds 等人在曝气池中接种纤毛类原生动物，出水大为改善。②
絮凝作用，细菌生长到一定程度后就凝集成絮状物。这种絮状物为原生动物提供了着生的环 境，反过来絮状物上的原生动物能加速絮凝过程。Curds 等证明纤毛虫能分泌两种物质，一 种称为 P 物质，是一种多糖类碳水化合物；另一种是属于单糖结构的葡萄糖及阿拉伯糖，
表面电荷为负的悬浮颗粒会吸收这种 P 物质，通过悬浮颗粒表面电荷的改变，就使悬浮颗 粒集结起来，形成絮状物。另外，纤毛虫还能分泌一种粘液，能把絮状物再联结起来。原生 动物分泌的粘液对悬浮颗粒和细菌均有吸附能力。这就促进了菌胶团的形成和处理能力的提 高。
3 研究活性污泥中原生动物的目的
要了解污水处理过程的变化或处理水的好坏，最好直接研究分析细菌的生长情况。但是 对于细菌的观察、分类鉴定的时间很长，不能及时起指导生产的指示和预报作用。原生动物 与细菌之间存在相互依存的功能关系；原生动物个体大，便于观察；对于环境变化比细菌敏 感，更早更容易反映环境的变化。直接观察原生动物的种类组成、数量、生长和变化状况， 也能反映出细菌的生长和变化情况，即间接地评价污水处理过程和处理效果的好坏，起指导 生产的作用。
4 研究分析方法
4.1 形态和生理观察
采用显微镜对污水处理过程中的活性污泥生长、变化进行观察。特别是观察原生动物的 形态和生理特征。显微镜的放大倍数采用 16×１０或 16×40 即可，观察到的原生动物应与
标准图进行对照。建议可以采用《微型生物监测新技术》上的图片进行比较。通过原生动物 的形态来确认其种类和特性，进而来分析其所处的生理状态或生理阶段，这能间接反映活性 污泥的特性。 4.2 数量分析
建议采用以下简单易行的方法：用 1 mL 移液管，移取 1 mL 清水到表面皿中。用一橡 胶头小吸管，从表面皿中将 1 mL 水全部吸尽，然后以均匀的速度徐徐滴下，记录 1 mL 水 的滴数，并重复数次，以免误差。用橡胶头小吸管在反应器中取得均匀的混合液，滴一滴于 载玻片上，盖上盖玻片，用低倍显微镜由左到右或由上到下(注意应采用相同的方向顺序) 进 行原生动物的计数。应把盖玻片下所有原生动物记录，并重复数次。用一滴混合液中原生动 物的记录数乘以计数吸管 1 mL 水的滴数，即为每 mL 活性污泥混合液的原生动物数。
5 原生动物的指示作用
5.1 指示活性污泥性质
(1)污泥恶化。活性污泥絮凝体较小，往往在 0.1～0.2 mm 以下。主要出现以下优势原生动物：
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。这些都属于 快速游泳型的种属。污泥严重恶化时，微型动物几乎不出现，细菌大量分散，活性污泥的凝 聚、沉降能力下降，处理能力差。
(2)污泥解体。絮凝体细小，有些似针状分散。主要的优势原生动物有：变形虫属、简便虫
属等肉足类。
(3)污泥膨胀。活性污泥沉降性能差，SVI 值高。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。
(4)污泥从恶化恢复到正常。通过反应参数和环境的改变，活性污泥从恶化状态恢复到正常 的过渡期常常有下列原生动物出现：漫游虫属、斜叶虫属、管叶虫属等，这些都属于慢速游 泳或匍匐行进的生物。
(5)污泥良好。易成絮体，活性高，沉降性能好。出现的优势原生动物为：钟虫属、累枝虫 属、盖虫属、有肋盾纤虫属、独缩虫属、各种吸管虫类、轮虫类、寡毛类等这些均属于固着 性种属或者匍匐性种属。
5.2 指示反应操作环境
(1)优势种属。Modoni 在 1988 年对污水处理厂进行这方面的研究，总结出：高负荷、曝气 量相对不足时，小鞭毛虫占优势；过短的水力停留时间，造成小的游泳型纤毛虫占优势；非 常高的负荷或存在难降解的物质时，出现小的裸变形虫和鞭毛虫；大量出现匍匐性和固着性 纤毛虫或有壳变形虫时，表明运行环境良好，处理效果好。另外有研究证明，溶解氧不足易 出现阿托氏菌属、扭头虫属和新态虫属等；而过分曝气则出现肉足类及轮虫类；有机负荷很 低，出现硝化作用时，能观察到游仆虫属、旋口虫属、表壳虫属、鳞壳虫属及轮虫等；在除 氮污水厂，低负荷，长水力停留时间及高溶解氧的场合，有壳变形虫是最好的指示生物。 (2)形态变化。在一定条件下，原生动物能分泌胶质并形成膜将虫体包围起来，形成孢囊。 大多数孢囊用以保护虫体免受不利的环境因素(如温度不适，pH 值变化，食料短缺等) 的影 响。待环境转好时，虫体能恢复活力，脱孢而出。同样，鞭毛虫的鞭毛在条件不利时，鞭毛 消失，条件适宜时，又重新生出。当曝气池中溶解氧降低到 1 mg／L 以下时，钟虫生活不 正常，体内伸缩泡会胀得很大，顶端突进一个气泡，虫体很快会死亡；当 pH 值突然发生变 化超过正常范围，钟虫表现为不活跃，纤毛环停止摆动，虫体收缩成团。所以虽然观察到钟 虫数量较大，但虫体萎靡或变形时，则反映出细菌的活力在衰退，污水处理效果有变差的趋 势。
(3)生殖方式。原生动物的生殖方式有无性生殖和有性生殖。无性生殖即简单的细胞分裂， 细胞核和原生质一分为二。在营养、温度、氧等环境条件良好的场合，原生动物就进行连续 的无性生殖。当出现有性生殖(接合生殖) 时，往往预示环境条件变差或种群已处于衰老期。
生物示意图
鞭毛虫
表壳虫属，变形虫
迈氏唇鞭毛虫滋养体与包囊
丝状菌
腰鞭毛虫
游泳型纤毛虫
种虫