1、生物相反應的系統狀態
其原理是利用活性污泥中的微生物，原生動物和后生動物等生物相在曝氣條件下將污水中的有機物氧化分解成CO2+H2O。一些無機物質，如NH3－N，分解過程中產生的能量用于生長和繁殖微生物本身。
源源不斷的污水進入，生物相在污水中不斷生長繁殖，最終形成一個相對穩定的具有一定降解功能的生態系統。

這種穩定生態系統的形成得益于生物相良好的生長環境，包括溫度、酸堿度、有機負荷、抗生素濃度、供氧等，當污水處理系統中的各控制因素發生變化時，活性污泥中的各種生物相的種類、數量及活性功能也會隨之發生相應變化。

在一定程度上，處理系統中活性污泥生物相的變化反映了污水處理系統運行的質量和狀態。

因此，通過觀察污水處理系統中生物相種群數量和活性污泥數量的變化，可以了解處理系統的運行狀況和質量，并可以及時調整處理系統的運行條件以改變生物相，確保處理系統能夠繼續正常運行。當前對污水處理系統中生物相觀察已經在水處理領域中得到了廣泛應用。

2、生物相的觀察手法

1）活性污泥的沉降性能

取新鮮的活性污泥，置于1000毫升的量筒中、靜置一定時間，仔細觀察污泥的沉降速率、泥水界面是否清洗、上清液是否透明等。

2）活性污泥的生物相觀察

觀察前將所觀察的樣品混合均勻，用大口徑定量移液管（保證容易取到活性污泥）吸取0.05mL樣品與載玻片上，蓋上蓋玻片，置于顯微鏡下觀察。剛開始在100倍視野下觀察，環視整個視野，對樣品生物相的大致情況有初步了解，初步掌握絮體的狀態、粒徑、壓密性以及觀察到的原、后生動物的種群。

了解生物相中體型最大的生物種類，一定程度上體型最大的生物種類表示出污泥的停留時間。當100倍視野觀察不清晰時，采用400倍視野觀察。尤其是生物相的口、鞭毛著生位置及數量、纖毛蟲纖毛著生方式及絲狀菌生長情況必須在400倍視野以上才能觀察清楚。

3、生物相的觀察細節

1）活性污泥的結構

活性污泥的各種物理、生物性狀能客觀反映污水處理過程的運行狀態。

若在觀察時發現活性污泥的絮粒大、邊緣清晰、結構致密，吸附性能和沉降性能良好，表明污水處理運行狀態良好，在后續處理工藝中能很好進行泥水分離，污水處理出水效果好。

觀察絮體與絮體之間的水中有無懸浮物SS，若懸浮物越多，則預示著污水中含有大量懸浮物。當處理系統出現異常情況時，污泥結構松散、絮粒變小，出現大量的游動型纖毛蟲類等原、后生動物，包括草履蟲屬、豆形蟲屬、腎型蟲屬、變形蟲屬、滴蟲屬等生物，表明此時處理系統污泥沉降性能差，泥水分離效果不佳，影響出水效果。

2）原生動物、后生動物的指示作用

進水負荷指示：

在正常運行的活性污泥中，生物相保持相對穩定，原、后生動物主要以游仆蟲屬、漩口蟲屬、輪蟲屬等為主。當出現熊蟲、瓢體蟲等高級后生動物時，則預示污水進水負荷低，處理系統長時間低負荷運轉進入老化時，會出現輪蟲、線蟲等微型后生動物。

此時應該增加污泥負荷。當活性污泥中的原生動物較正常狀態下的數量明顯減少，游仆蟲等一些低負荷狀態下出現的原生動物消失，不出現后生動物時，則預示著進水負荷過高，變形蟲和一些小型鞭毛蟲占優勢。此時應采取減少污水進水量、減少排泥量等措施來降低污泥負荷，維持系統正常運轉。

溶解氧指示：

活性污泥溶解氧不足時常出現的阿托氏菌屬、硫細菌、扭頭蟲屬和新態蟲屬等原生動物。同時，在高負荷、曝氣量不足的狀態下，則出現大量的小鞭毛蟲。此時應采取增加曝氣量等措施增加溶氧量。在溶解氧高時，常常出現變形蟲、肉足蟲和輪蟲等生物。此時應采取減少曝氣量、提高污泥回流比等措施提高污泥濃度，降低污泥負荷。

污水酸堿性指示：

當污水堿性較強時，常出現出水渾濁、活性污泥解體、原生動物死亡解體、處理效率降低等現象，應及時投放酸予以中和。當酸性過強時，活性污泥處理池常有一股酸味，處理效率降低，各種生物相活性降低，此時應及時加堿予以調節。

3）同一種生物種群數量變化的指示作用

污水處理系統在正常的運行狀態下，其所含各生物在數量和種類上是保持相對穩定的，反之當各生物的種類和數量發生較大波動時，預示著污水處理系統環境在發生相應的變化。

當污泥中所含絲狀菌大量出現時，表明污泥已經發生膨脹或即將發生膨脹，包括球衣菌屬、貝氏硫細菌、諾卡氏菌屬、霉菌等，應及時采取相關措施抑制絲狀菌生長，調整系統的各項處理條件，維持處理系統穩定運行。

當絮體結構松散時，小絮體將成為某些輪蟲的食物。在充足的飼料下，輪蟲過度繁殖。出現這種情況時，污泥老化，應采取相應的污泥處置措施，以消除污泥老化水處理效果造成的損害。原生動物和一些微型動物比毒素對毒素更敏感。屏蔽纖維是活性污泥中的一種重要指標。當這類生活污泥迅速減少時，表示污水中的有關有毒物質。它需要及時預處理。

4）結合工況實際分析

活性污泥是一個相對穩定的具有一定降解功能的生態系統，這種穩定生態系統的形成得益于生物相良好的生長環境，當污水處理系統中的環境條件發生改變時，相應的生物相也會隨之改變。生物相的變化在一定程度上反映了污水處理系統的質量和狀態。

在污水處理系統的運行和管理中，可以通過觀察活性污泥的生物相變化來研究處理系統的運行狀態，及時發現處理系統存在的問題，并采取措施保證其連續性、穩定的運行。當然，在不同的地區和不同的污水處理廠，水質和加工工藝也不同，污水種類繁多，活性污泥的生物相也會有很大的不同。

因此，在工作實踐中，應參照具體情況，研究適合具體案例的水質變化與生物相變化的相互關系，從而通過觀察生物相的變化更好的指導污水處理廠的運行管理。

4、生物相的實踐總結

通過顯微鏡觀察水樣中活性污泥的結構（是否松散）、狀態（是否正常）和顏色（褐色最佳），同時觀察污泥中微生物的數量（多少）、活性（活躍與否）和狀態（年輕、正常或老）。一般當活性污泥狀態良好時，鐘蟲、累枝蟲、輪蟲和線蟲較多，活動性很強，體積過小為年輕，過大為老，均不利于污泥性能。

1）活性污泥凈化性能良好時出現的微生物有鐘蟲、等枝蟲、楯纖蟲、蓋纖蟲、聚縮蟲及各種后生動物及吸管蟲類等固著性生物或匍匐型生物，當這些生物的隔數達到1000個/mL以上，占整個生物個體數80%以上時，可以斷定這種活性污泥具有較高的凈化效果。

2）活性污泥凈化性能惡化時出現的生物有多波蟲、側滴蟲、屋滴蟲、豆形蟲等快速游泳的生物。這時絮體很碎約100um大笑。嚴重惡化時只出現多波蟲、屋滴蟲。極端惡化時原生動物和后生動物都不出現。

3）活性污泥由惡化狀態進行恢復時出現的生物為漫泳蟲、斜葉蟲、斜管蟲、尖毛蟲等緩慢游泳型或匍匐型生物。曾觀察到這些微生物成為優勢生物繼續一個月左右。

4）活性污泥分數解體時出現的生物為蛞蝓簡變蟲、輻射變形蟲等肉足類。這些生物出現數萬個以上時絮體變小，使處理水渾濁。當發現這些生物劇增時可通過減少回流污泥量和送氣量，能在某種程度上抑制這種現象。

5）活性污泥膨脹時出現的微生物為球衣菌、各種霉菌等，這些絲狀微生物引起污泥膨脹，當SVI在200以上時，這些絲狀微生物呈絲屑狀。膨脹污泥中的微型動物比正常污泥少。

6）溶解氧不足時出現的微生物為貝氏硫黃細菌等。這些微生物適于溶解氧濃度低時生存。這些微生物出現是]，活性污泥呈黑色、腐敗發臭。

7）曝氣過量時出現的微生物，若過曝氣時間持續很長時，各種變形蟲和輪蟲為優勢生物。

8）廢水濃度過低時大量出現的微生物為游仆蟲等。

9）BOD負荷低時出現的微生物。表殼蟲、鱗殼蟲、輪蟲、寡毛蟲等為優勢生物，這些生物多時也是硝化進行的指標。

10）沖擊負荷和毒物流入時出現的生物。因為原生動物對環境條件的變化反應比細菌為快，所以可通過觀察原生動物的變化情況來看沖擊負荷和毒物對活性污泥的影響。原生動物中對沖擊負荷和毒物反映最靈敏的楯纖蟲，當楯纖蟲急劇減少時，說明發生了沖擊負荷和流入少量毒物。