1、生物相反应的系统状态
其原理是利用活性污泥中的微生物，原生动物和后生动物等生物相在曝气条件下将污水中的有机物氧化分解成CO2+H2O。一些无机物质，如NH3－N，分解过程中产生的能量用于生长和繁殖微生物本身。
源源不断的污水进入，生物相在污水中不断生长繁殖，最终形成一个相对稳定的具有一定降解功能的生态系统。

这种稳定生态系统的形成得益于生物相良好的生长环境，包括温度、酸碱度、有机负荷、抗生素浓度、供氧等，当污水处理系统中的各控制因素发生变化时，活性污泥中的各种生物相的种类、数量及活性功能也会随之发生相应变化。

在一定程度上，处理系统中活性污泥生物相的变化反映了污水处理系统运行的质量和状态。

因此，通过观察污水处理系统中生物相种群数量和活性污泥数量的变化，可以了解处理系统的运行状况和质量，并可以及时调整处理系统的运行条件以改变生物相，确保处理系统能够继续正常运行。当前对污水处理系统中生物相观察已经在水处理领域中得到了广泛应用。

2、生物相的观察手法

1）活性污泥的沉降性能

取新鲜的活性污泥，置于1000毫升的量筒中、静置一定时间，仔细观察污泥的沉降速率、泥水界面是否清洗、上清液是否透明等。

2）活性污泥的生物相观察

观察前将所观察的样品混合均匀，用大口径定量移液管（保证容易取到活性污泥）吸取0.05mL样品与载玻片上，盖上盖玻片，置于显微镜下观察。刚开始在100倍视野下观察，环视整个视野，对样品生物相的大致情况有初步了解，初步掌握絮体的状态、粒径、压密性以及观察到的原、后生动物的种群。

了解生物相中体型最大的生物种类，一定程度上体型最大的生物种类表示出污泥的停留时间。当100倍视野观察不清晰时，采用400倍视野观察。尤其是生物相的口、鞭毛着生位置及数量、纤毛虫纤毛着生方式及丝状菌生长情况必须在400倍视野以上才能观察清楚。

3、生物相的观察细节

1）活性污泥的结构

活性污泥的各种物理、生物性状能客观反映污水处理过程的运行状态。

若在观察时发现活性污泥的絮粒大、边缘清晰、结构致密，吸附性能和沉降性能良好，表明污水处理运行状态良好，在后续处理工艺中能很好进行泥水分离，污水处理出水效果好。

观察絮体与絮体之间的水中有无悬浮物SS，若悬浮物越多，则预示着污水中含有大量悬浮物。当处理系统出现异常情况时，污泥结构松散、絮粒变小，出现大量的游动型纤毛虫类等原、后生动物，包括草履虫属、豆形虫属、肾型虫属、变形虫属、滴虫属等生物，表明此时处理系统污泥沉降性能差，泥水分离效果不佳，影响出水效果。

2）原生动物、后生动物的指示作用

进水负荷指示：

在正常运行的活性污泥中，生物相保持相对稳定，原、后生动物主要以游仆虫属、漩口虫属、轮虫属等为主。当出现熊虫、瓢体虫等高级后生动物时，则预示污水进水负荷低，处理系统长时间低负荷运转进入老化时，会出现轮虫、线虫等微型后生动物。

此时应该增加污泥负荷。当活性污泥中的原生动物较正常状态下的数量明显减少，游仆虫等一些低负荷状态下出现的原生动物消失，不出现后生动物时，则预示着进水负荷过高，变形虫和一些小型鞭毛虫占优势。此时应采取减少污水进水量、减少排泥量等措施来降低污泥负荷，维持系统正常运转。

溶解氧指示：

活性污泥溶解氧不足时常出现的阿托氏菌属、硫细菌、扭头虫属和新态虫属等原生动物。同时，在高负荷、曝气量不足的状态下，则出现大量的小鞭毛虫。此时应采取增加曝气量等措施增加溶氧量。在溶解氧高时，常常出现变形虫、肉足虫和轮虫等生物。此时应采取减少曝气量、提高污泥回流比等措施提高污泥浓度，降低污泥负荷。

污水酸碱性指示：

当污水碱性较强时，常出现出水浑浊、活性污泥解体、原生动物死亡解体、处理效率降低等现象，应及时投放酸予以中和。当酸性过强时，活性污泥处理池常有一股酸味，处理效率降低，各种生物相活性降低，此时应及时加碱予以调节。

3）同一种生物种群数量变化的指示作用

污水处理系统在正常的运行状态下，其所含各生物在数量和种类上是保持相对稳定的，反之当各生物的种类和数量发生较大波动时，预示着污水处理系统环境在发生相应的变化。

当污泥中所含丝状菌大量出现时，表明污泥已经发生膨胀或即将发生膨胀，包括球衣菌属、贝氏硫细菌、诺卡氏菌属、霉菌等，应及时采取相关措施抑制丝状菌生长，调整系统的各项处理条件，维持处理系统稳定运行。

当絮体结构松散时，小絮体将成为某些轮虫的食物。在充足的饲料下，轮虫过度繁殖。出现这种情况时，污泥老化，应采取相应的污泥处置措施，以消除污泥老化水处理效果造成的损害。原生动物和一些微型动物比毒素对毒素更敏感。屏蔽纤维是活性污泥中的一种重要指标。当这类生活污泥迅速减少时，表示污水中的有关有毒物质。它需要及时预处理。

4）结合工况实际分析

活性污泥是一个相对稳定的具有一定降解功能的生态系统，这种稳定生态系统的形成得益于生物相良好的生长环境，当污水处理系统中的环境条件发生改变时，相应的生物相也会随之改变。生物相的变化在一定程度上反映了污水处理系统的质量和状态。

在污水处理系统的运行和管理中，可以通过观察活性污泥的生物相变化来研究处理系统的运行状态，及时发现处理系统存在的问题，并采取措施保证其连续性、稳定的运行。当然，在不同的地区和不同的污水处理厂，水质和加工工艺也不同，污水种类繁多，活性污泥的生物相也会有很大的不同。

因此，在工作实践中，应参照具体情况，研究适合具体案例的水质变化与生物相变化的相互关系，从而通过观察生物相的变化更好的指导污水处理厂的运行管理。

4、生物相的实践总结

通过显微镜观察水样中活性污泥的结构（是否松散）、状态（是否正常）和颜色（褐色最佳），同时观察污泥中微生物的数量（多少）、活性（活跃与否）和状态（年轻、正常或老）。一般当活性污泥状态良好时，钟虫、累枝虫、轮虫和线虫较多，活动性很强，体积过小为年轻，过大为老，均不利于污泥性能。

1）活性污泥净化性能良好时出现的微生物有钟虫、等枝虫、楯纤虫、盖纤虫、聚缩虫及各种后生动物及吸管虫类等固着性生物或匍匐型生物，当这些生物的隔数达到1000个/mL以上，占整个生物个体数80%以上时，可以断定这种活性污泥具有较高的净化效果。

2）活性污泥净化性能恶化时出现的生物有多波虫、侧滴虫、屋滴虫、豆形虫等快速游泳的生物。这时絮体很碎约100um大笑。严重恶化时只出现多波虫、屋滴虫。极端恶化时原生动物和后生动物都不出现。

3）活性污泥由恶化状态进行恢复时出现的生物为漫泳虫、斜叶虫、斜管虫、尖毛虫等缓慢游泳型或匍匐型生物。曾观察到这些微生物成为优势生物继续一个月左右。

4）活性污泥分数解体时出现的生物为蛞蝓简变虫、辐射变形虫等肉足类。这些生物出现数万个以上时絮体变小，使处理水浑浊。当发现这些生物剧增时可通过减少回流污泥量和送气量，能在某种程度上抑制这种现象。

5）活性污泥膨胀时出现的微生物为球衣菌、各种霉菌等，这些丝状微生物引起污泥膨胀，当SVI在200以上时，这些丝状微生物呈丝屑状。膨胀污泥中的微型动物比正常污泥少。

6）溶解氧不足时出现的微生物为贝氏硫黄细菌等。这些微生物适于溶解氧浓度低时生存。这些微生物出现是]，活性污泥呈黑色、腐败发臭。

7）曝气过量时出现的微生物，若过曝气时间持续很长时，各种变形虫和轮虫为优势生物。

8）废水浓度过低时大量出现的微生物为游仆虫等。

9）BOD负荷低时出现的微生物。表壳虫、鳞壳虫、轮虫、寡毛虫等为优势生物，这些生物多时也是硝化进行的指标。

10）冲击负荷和毒物流入时出现的生物。因为原生动物对环境条件的变化反应比细菌为快，所以可通过观察原生动物的变化情况来看冲击负荷和毒物对活性污泥的影响。原生动物中对冲击负荷和毒物反映最灵敏的楯纤虫，当楯纤虫急剧减少时，说明发生了冲击负荷和流入少量毒物。