菌膠團

菌膠團(Bacterial micelles)是細菌及其分泌的膠質物質組成的細小顆粒，是活性污泥的主體，污泥的吸附性能、氧化分解能力及凝聚沉降等性能均與菌膠團有關。

• 菌膠團中的菌體，由於包埋於膠質中，故不易被原生動物吞噬，有利於沉降。
• 菌膠團是活性污泥和生物膜的重要組成部分，有較強的吸附和氧化有機物的能力，在水生物處理中具有重要作用。
• 活性污泥性能的好壞，主要可根據所含菌膠團多少、大小及結構的緊密程度來確定。
• 新生膠團(即新形成的菌膠團)顏色較淺，甚至無色透明，但有旺盛的生命力，氧化分解有機物的能力強。
• 老化了的菌膠團，由於吸附了許多雜質，顏色較深，看不到細菌單體，而像一團爛泥似的，生命力較差。
• 一定菌種的細菌在適宜環境條件下形成一定形態結構的菌膠團，而當遇到不適宜的環境時，菌膠團就發生鬆散，甚至呈現單個細菌，影響處理效果。
• 為了使水處理達到較好的效果，要求菌膠團結構緊密，吸附、沉降性能良好。這就必須滿足菌膠團細菌對營養及環境的要求。
• 菌膠團有很強的吸附能力和分解有機物的能力，它對有機物的吸附和分解為原生動物和微型後生動物提供了良好的生存環境。其生化特性表現為：以細菌和真菌為主，兼有原生動物和後生動物；前者是降解有機物的主體，後者是活性污泥中食物鏈的重要組成，對改善出水品質有著重要作用，同時是系統運行狀態的生物指示劑。
• 菌膠團是細菌及其分泌的膠質物質組成的細小顆粒，是活性污泥的主體，污泥的吸附性能、氧化分解能力及凝聚沉降等性能均與菌膠團有關。
• 菌膠團的形狀有球形、蘑菇形、橢圓形、分枝狀、垂絲狀及不規則形。
• 上述各菌膠團在活性污泥中均有，典型的有動膠菌屬，它有兩個種：枝狀動膠菌屬和垂（懸）絲狀動膠菌屬。
• 有些細菌在一定的環境條件下可形成一層黏液性物質，包圍在細胞壁外面。
• 這層物質叫黏液層。
• 黏液層的厚度不一定，其成分主要是多糖和果膠類物質。
• 黏液的形成是細菌代謝作用的正常結果，但黏液與細菌的生長無關。
• 當細菌運動時，黏液會從細胞表面剝離開來。
• 當黏液層呈現均勻厚度時則稱為莢膜(capsule)。莢膜厚0.5～2.0nm，微莢膜厚5一10nm。
• 在正常情況，莢膜不會在細菌分裂後使它們黏在一起。但是，有些細菌的黏液層能黏結起來，使許多細菌成團塊狀生長，稱為菌膠團(zoogloea)或凍膠菌。
• 並非所有的細菌都能形成菌膠團，能夠形成菌膠團的細菌，則稱為菌膠團細菌。不同細菌形成不同形狀的菌膠團，有分枝狀的、垂絲狀的、球形的、橢圓形的、蘑菇形的、片狀的以及各種不規則形狀的。
• 菌膠團細菌藏在膠體物質內，一方面對動物的吞噬起保護作用，同時也增強了它對不良環境的抵抗能力。

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菌膠團如何形成

• 1、粘性多糖的粘著作用--很多細菌可分泌粘膠狀的多糖物質，附著於細胞壁，形成所謂的莢膜，這些莢膜相互間粘著時就會形成一個由許多細菌共有的大莢膜，當細菌進入老齡後，細菌分泌的的粘稠多糖聚合物增多，更加速了細菌大莢膜的增大，這樣就形成了菌膠團的雛形。
• 2、纖維素性質多糖的勾連作用--將菌膠團置於電子顯微鏡下觀察時發現，在大莢膜增大的同時，在其外側出現了許多類似於纖維素網狀的物質，據分析這些物質的成分也是多糖。
  • 他們既可能是細菌的分泌物，也可能是粘性多糖的演化產物。
  • 他們不但具有粘著性，還具有纏繞勾連的作用，在它們的作用下，各種細菌密布在這些網格狀纖維之中，隨這些纖維素狀多糖的數量不斷增加，就形成了真正意義上的菌膠團。
• 菌膠團的生物意義:
• 1、形成了一個穩定的細菌共生體性；菌膠團吸附的大分子有機物被表層的細菌首先水解吸收，代謝後的產物降解不完全，又作為了下面細菌的食物，另一方面隨著顆粒化由表及里，局部的氧濃度逐漸減少，對氧濃度有不同要求的細菌則可以各自找到最適宜的位置。
• 2、增強細菌抵抗環境變化及微型動物捕食的能力: 在層層細菌的屏蔽作用下，菌膠團中的微環境要比溶液中穩定的多，菌膠團的顆粒較大，原生動物只能蠶食很少的一部分表層的細菌， 從而提高了大多數細菌抵抗微型動物的捕食能力。
• 3、菌膠團還為細菌儲備了碳源: 菌膠團中的結構多糖，不僅是其骨架，還是細菌們的儲備碳源。
  • 當環境中的營養物匱乏時，這些多糖被細菌作為碳源使用，雖然此時菌膠團逐漸瓦解，但一定程度上延緩了細菌的 衰亡。
  • 因此菌膠團的形成是細菌們為維護共同利益的共生產物，對 於細菌的生存有著重要的生物意義。
• 菌膠團中的細菌--菌膠團中的細菌來源於土壤、水和空氣。
  • 它們多數是革蘭氏陰性菌，如動膠菌屬和叢毛單胞菌屬，它們可占70％，生活污水好氧處理時菌膠團中的主要細菌見下表：
• 工業廢水處理中的菌膠團細菌組成與之類似，但優勢菌主要是對特定工業廢物起主要降解作用的細菌。
• 在微生物學領域裡，習慣將動膠菌屬形成的細菌團塊稱為菌膠團。
  • 在水處理工程領域內，則將所有具有莢膜或粘液的絮凝性細菌互相絮凝聚集成的菌膠團塊都稱為菌膠團。

菌膠團的相關特性

• 菌膠團是汙水處理中細菌的主要存在形式，在一些不適宜原生動物生長的污泥中，則通過看菌膠團的大小以及數量來判斷處理效果。
• 通過顯微鏡觀察，我們可以根據下列因素來判斷菌膠團性狀：
• 1.菌膠團的數量--以現有的情況計數，視一定體積內的菌膠團的密度而定，受取樣、污泥濃度等影響，一般難以正確分析，正常時一般不做描述，只有在發生較大變化時進行記錄。
• 2.菌膠團的形狀--根據菌膠團的形狀將其描述為四種形態：球形，不規則形，開放，封閉。
  • 真正的球形絮體在活性污泥中是不存在的，通常將近似球形的菌膠團稱為「球形」。
  • 如果形狀非常不同與球形才被稱為「不規則形」，這時在菌膠團側面有大的突出。
  • 在一個封閉的菌膠團中幾乎沒有開放的空間，相反在一個開放的菌膠團中，菌膠團的一部分通過一個空間清晰地與另一部分分離。
• 3.菌膠團的緊密度--緊密度用弱和強來表示。
  • 在緊密度弱的菌膠團中，細菌細胞的結合很低缺乏一個緊密的中心，這種菌膠團輕壓蓋玻片的側面很容易被破壞。
  • 菌膠團與液體之間沒有明顯的界限，因為其邊緣有許多細胞既在液體中也在菌團中。
  • 通常明顯的有很多分散的物質。
  • 在緊密度強的菌團中，細菌細胞的結合強，菌膠團和液體之間有明顯的界限，緊密度強的菌膠團有時形成尺寸較大的，結實的顆粒狀絮體，在顯微鏡下觀察時由於污泥粒徑大、透光率低，所以多呈現出黑暗圖像。
• 4.菌膠團的尺寸--按直徑大小分為:大(d>500μm)、中(150μm
• 5.菌膠團的組成--菌膠團組成主要指：老化污泥多少、菌膠團形狀及大小分佈、是否有無機顆粒和非生物有機顆粒、顏色等。
  • 污泥老化程度是指活性污泥中死亡的細菌細胞所占比例。
  • 新生菌膠團顏色淺、無色透明、結構緊密，生命力旺盛，吸附和氧化能力強；老化的菌膠團顏色深、結構鬆散，活性不強，吸附和氧化能力差。
  • 根據觀察到的污泥老化程度來調節剩餘污泥排放量，使菌膠團處於最佳活性狀態。
• 菌膠團形狀及大小各有不同，從一定程度上也反映了菌膠團細菌種類的豐富，種類豐富的菌膠團在水質發生變化時具有更高的抗衝擊能力。
  • 菌膠團顏色發黑，可能是曝氣池溶解氧不足；菌膠團色澤轉淡發白，則可能是曝氣池溶解氧過高或進水濃度低負荷過低，污泥中微生物因缺乏營養而自身氧化。