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功能性菌群良好的生长状态是活性污泥工艺正常运行的前提。而在污水处理厂实际运行中难免会遇到诸如季节性气候变化引起曝气池中温度的改变、进水水质与水量的波动、污水处理厂停电或曝气设备故障等问题,对活性污泥系统造成一定的冲击。而常规的水质监测方法对此只能作为事后判断的方法,无法进行预警。因此,需要对污水处理中起关键作用的微生物进行监测,通过对生长状态的评估来判断系统运行是否良好。本研究从水质和污泥常规分析、微生物呼吸图谱、动力学参数分析法、微生物形态观察、代谢产物EPS等五个方面出发,总结了微生物生存生长状态的监测方法。采用SBR系统模拟污水处理厂低溶解氧冲击引发污泥丝状菌膨胀,并投加次氯酸钠(NaClO)杀灭丝状菌的过程,从微生物的存活性、可恢复性、敏感性等几个方面研究了丝状菌膨胀引发及控制过程中微生物受冲击时生理适应性情况,分析得到以下结果:(1)自养菌对低溶氧(DO)冲击最为敏感,表现为出水氨氮迅速超标,自养菌比耗氧呼吸速率(SOURn)大幅下降,EPS中蛋白质含量下降。若维持低DO,SOURn逐渐恢复,自养菌恢复去除氨氮的能力,但由于曝气池中DO不足,无法保证微生物完成新陈代谢,导致出水氨氮不达标;(2)氧亲和系数(Ko)与内源比耗氧(SOURe)在低DO冲击时突然增大,同时伴随着疏松EPS(LB-EPS)的增多,紧密EPS(TB-EPS)的减少,这可能是微生物受到低DO冲击时的一种应激反应。通过生理适应性调整后,Ko与SOURe逐渐恢复,微生物可以适应低DO环境。同时碳源亲和系数(Ks)与氮源亲和系数(Kn)大幅度降低,并且功能性菌群呼吸速率仍然保持在较高水平,说明微生物在低DO、低基质浓度下有较好的生理特性,这就从动力学参数和呼吸特性的角度证明了“低DO丝状菌污泥微膨胀节能理论”的可行性;(3)当NaCl O投加浓度小于等于4mg/gSS/d时,虽然功能性菌群在短期抑制后可以恢复其活性,但无法有效控制丝状菌膨胀。当浓度提高至8mg/gSS/d时,污泥膨胀得到控制,同时功能性菌群活性会受到一定的影响,但通过生理适应性调整可以恢复活性。因此投加NaClO控制丝状菌膨胀的合理投加浓度为8mg/gSS/d左右,同时可根据丝状菌膨胀的丰度和种类合理设置投加时间;(4)增大NaClO投加量时,微生物受到冲击,其表现为活细胞比例及呼吸速率降低,异养菌产率系数(Yh)上升。维持该环境继续培养,微生物通过生理适应性调整,快速繁殖以保证微生物系统的平衡。因此,可以采用Yh与活细胞比例的变化表征污泥微生物受到冲击时的存活率及可恢复性情况;(5)内源呼吸比RI(SOURe/SOURenc)的变化趋势可以作为微生物受到冲击是否可以恢复的判断指标。当RI突然增大时,说明微生物系统受到了外界环境的冲击。若RI可以逐渐恢复,则说明微生物系统可以通过生理适应性调整适应新环境;当RI持续增大,超过0.35时,认为微生物系统无法适应新环境,面临解体。