一、活性污泥

在废水处理过程中，微生物是以活性污泥和生物膜的形式存在并起作用的。所谓活性污泥，是经人工培养的，由细菌、原生动物等微生物与悬浮物质、胶体物质混杂在一起的具有很强吸附分解有机物能力的絮状体颗粒。生物膜其实就是附着在填料上呈薄膜状的活性污泥。

活性污泥应具有以下主要特征，而使它具有净化废水的作用：

(1)具有很强的吸附能力。据研究，生活污水在10～30min内可因活性污泥的吸附作用而去除多达85％～90％的BOD。另外，废水中铁、铜、铅、镍、锌等金属离子，有大约30%～90％能被活性污泥通过吸附去除。

(2)具有很强的分解、氧化有机物的能力。被活性污泥吸附的大分子有机物质，在微生物细胞分泌的胞外酶的作用下，变成小分子的可溶性的有机物质，然后透过细胞膜进入微生物细胞，这些被吸收的营养物质，再由胞内酶的作用，经过一系列生化反应，氧化为无机物并放出能量，这就是微生物的分解作用。与此同时，微生物利用氧化过程中产生的一些中间产物，和呼吸作用释放的能量来合成细胞物质，这就是微生物的同化作用。在此过程中，微生物不断生长繁殖，有机物也就不断地被氧化分解(见图2-23)。在废水处理中生长的微生物细胞就表现为活性污泥或生物膜的增长。

(3)具有良好的沉降性能。这是因为活性污泥具有絮状结构的缘故。正是由于这一性能，才使处理水比较容易地与污泥分离，最终达到废水净化的目的。

以活性污泥法为主的废水好氧生物处理因其对污染物降解效率高、处理效果好，而且可处理的水量大、运行成本低、工艺技术十分成熟，它已成为城市生活污水和多种工业废水的主要处理手段。国外，在20世纪70年代使水域有机污染基本得到控制，也与该技术的大规模普及应用有关。

二、原生动物

1．原生动物的形态及生理特性

原生动物使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100～300um之间(少数大的种类长度可达几个毫米，而个别小的种类的长度则只有几个um)。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进行使营养、呼吸、排泄、生殖等技能。其细胞体内各部分有不同的分工，形成技能不同的“胞器”，例如：行动胞器—伪足、鞭毛和纤毛等。

消化、营养细胞—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曝气—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。

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，作为运动和摄食的胞器。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、有机颗粒和比它们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。还有一些体形不变的肉足类，呈球形，它的伪足呈针状，如辐射变形虫和太阳虫等。

肉足类在自然界分布很广，土壤和水体中都有。中污带水体是多数种类的最适宜的生活环境，在污水中和废水处理构筑物中也有发现。就卫生方面来说，重要的水传染病阿米巴痢疾(赤痢)就是由于寄生虫的变形虫赤痢阿米巴所引起的。

(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。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，有少数无色的植物性鞭毛虫，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。它是植物性营养型，有时能进行植物式腐生性营养。最适宜的环境是a—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。

图15-1 肉足类原生动物

1-变形虫；2-辐射变形虫；3-太阳虫

②动物性鞭毛虫这类鞭毛冲体内无绿色的色素体，也没有表膜、副淀粉粒等植物性鞭毛虫所特有的物质，一般体形很小。它们是靠吞食细菌等微生物和其他固体食物生存的，有些还兼有动物式腐生性营养。在自然界中，动物性鞭毛虫生活在腐化有机物较多的水体内。在废水处理厂曝气池运行的初期阶段，往往出现动物性鞭毛虫。

图15-2 动物性鞭毛虫

1-梨波豆虫；2-跳侧滴虫；3-活泼锥滴虫

常见的动物性鞭毛虫有梨波豆虫和跳侧滴虫等。此外还有杆囊虫，它的鞭毛比眼虫粗，利用溶解于水中的有机物进行腐生性营养；还有一种衣滴虫，有两根鞭毛和两个伸缩泡。有些能进行光合作用的鞭毛类原生动物常被划分在藻类植物中。

纤毛虫是原生动物中构造最复杂的，不仅有比较明显的胞口，还有口围、口前庭和胞咽等司吞食和消化的细胞器官。它的细胞核有大核(营养核)和小核(生殖核)两种，通常大核只有一个，小核则有一个以上，纤毛类可分为游泳型和固着型两种。前者能自由游动，如周身有纤毛的草履虫，后者则固着在其他动物上生活，如钟虫等。

固着型的纤毛虫可形成群体。纤毛虫喜吃细菌及有机颗粒。竞争能力也较强，所以与废水生物处理的关系较为密切。

(3)纤毛类

纤毛类原生动物或纤毛虫的特点是周身表面或部分表面具有纤毛，作为行动或摄食的工具。在废水处理生物中常见的游泳型纤毛虫有草履虫、肾形虫、豆形虫、漫游虫、裂口虫、楯纤虫等。

图15-3 游泳型纤毛虫

1-草履虫；2-肾形虫；3-豆形虫；4-漫游虫；5-循纤虫

常见的固着型纤毛虫主要是钟虫类。钟虫类因外形象敲的钟而得名。钟虫前端有环形纤毛丛构成的纤毛带，形成似波动膜的构造。纤毛摆动时使水形成旋涡，把水中的细菌、有机颗粒引进胞口。食物在虫体内形成食物泡。当泡内食物逐渐被消化和吸收后，泡亦消失，剩下的残渣和水分渗入较大的伸缩泡。伸缩泡逐渐胀大，到一定程度即收缩，把泡内废物排出体外。伸缩泡只有一个，而食物泡的个数则随钟虫活力的旺盛程度而增减。大多数钟虫在后端有尾柄，它们靠尾柄附着在其他物质(如活性污泥、生物滤池的生物膜)上。也有无尾柄的钟虫，它可在水中自由游动。有时有尾柄的钟虫也可离开原来的附着物，靠前端纤毛的摆动而移到另一固体物质上。大多数钟虫类进行裂殖。有尾柄的钟虫的幼体刚从母体分裂出来，尚未形成尾柄时，靠后端纤毛带摆动而自由游动。

图15-4 钟虫

常见的单个个体的钟虫类有小口钟虫、沟钟虫、领钟虫等。这种单个个体的钟虫统称为钟虫或普通钟虫。

常见的群体钟虫类有等枝虫(也称累枝虫)和盖纤虫(盖虫)等。常见的等枝虫有柄累枝虫，盖纤虫有集盖虫、彩盖虫等。等枝虫的各个钟形体的尾柄一般互相连接呈等枝状，也有不分枝而个体单独生活的。

图15-5 豆形虫

图15-6 单个个体的钟虫

图15-7 群体钟虫

图15-5 累枝虫

盖纤虫的虫体的尾柄在顶端互相连接，虫口波动膜处生有“小柄”。集盖虫的虫体一般为卵圆形或近似犁形，中部显著地膨大，前端口围远较最宽阔的中部为小，尾柄细而柔弱，群体不大，常不超过16个个体。彩盖虫的虫体伸直时近似纺锤形，体长约为体宽的3倍。

收缩是类似卵圆形，尾柄较粗而坚实，群体较小，一般由2～8个个体组成。等枝虫和盖纤虫的尾柄内，不像普通钟虫，都没有肌丝，所以尾柄不能伸缩，当受到刺激后只有虫体收缩。

群体钟虫和普通钟虫都经常出现于活性污泥和生物膜中，可作为处理效果较好的指示生物。

水中原生动物除上述3类外，还有吸管虫类原生动物和孢子类原生动物。吸管类成虫具有吸管，并也长有柄，固着在固体物质上，吸管用来诱捕食物。吸管虫在废水处理中的作用还没有很好地研究。

图15-9 吸管虫

相关链接：活性污泥的显微镜观察（一）