水处理生物学复习资料.doc

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1、. -绪论1. 微生物具有个体微小、构造简单、进化地位低、种类多、分布广、繁殖快、易变异等特点。2. 生物的六界系统：原核生物界、原生生物界、植物界、动物界、真菌界、病毒界。微生物涵盖了原核生物细菌、放线菌、螺旋体、支原体、立克次氏体、衣原体、真核生物藻类、原生动物、真菌、微型后生动物、非细胞生物病毒和亚病毒3. 微生物命名方法采用瑞典博物学家林奈创立的双命名法，即微生物学名=属名+种名4. 史前期约8000年前1676，各国劳动人民，未见细菌等微生物的个体；凭实践经历利用微生物是有益活动如酿酒、发面、制酱、娘醋、沤肥、轮作、治病等；初创期16761861年，列文虎克，自制单式显微镜，观察到细

2、菌等微生物的个体；出于个人爱好对一些微生物进展形态描述；奠基期18611897年，巴斯德， 微生物学开场建立；创立了一整套独特的微生物学根本研究方法；开场运用“实践理论实践的思想方法开展研究；建立了许多应用性分支学科；进入寻找人类动物病原菌的黄金时期；开展期18971953年，e.buchner，对无细胞酵母菌“酒化酶进展生化研究；发现微生物的代统一性；普通微生物学开场形成；开展广泛寻找微生物的有益代产物；青霉素的发现推动了微生物工业化培养技术的猛进；成熟期1953至今j.watson和f.crick，广泛运用分子生物学理论好现代研究方法，深刻提醒微生物的各种生命活动规律；以基因工程为主导，把

3、传统的工业发酵提高到发酵工程新水平；大量理论性、穿插性、应用性和实验性分支学科飞速开展；微生物学的根底理论和独特实验技术推动了生命科学个领域飞速开展；微生物基因组的研究促进了生物信息学时代的到来。第一章 原核微生物形态构造1.细胞的根本形态：球状、杆状、螺旋状；2.细菌的根本构造包括细胞壁和原生质体两局部；特殊构造一般指糖被、芽孢、鞭毛三种。细胞壁的功能：1固定细胞外形和提高机械强度2为细胞的生长、分裂和鞭毛运动所必需3渗透屏障，阻拦酶蛋白和某些抗生素等大分子物质分子量大于800进入细胞，保护细胞免受溶菌酶、消化酶和青霉素等有害物质的损伤4细菌特定的抗原性、致病性以及对抗生素和噬菌体的敏感性的

4、物质根底。细胞膜的功能：1选择性的控制细胞、外的营养物质和代产物的运送。2是维持细胞正常渗透压的屏障。3合成细胞壁和糖被的各种组分肽聚糖、磷壁酸、LPS、荚膜多糖等的重要基地4膜上含有氧化磷酸化或光合磷酸化等能量代的酶系，是细胞的产能场所5是鞭毛基体的着生部位和鞭毛旋转的供能部位。细胞质主要成分:核糖体是细胞合成蛋白质的机构、贮藏物、多种藻类和中间代物、质粒、各种营养物和大分子的单体等。核区“细菌等原核生物负载遗传信息的主要物质根底。鞭毛，具有运动功能。芽孢：含水量极低、抗逆性极强的休眠体，整个生物界中抗逆性最强的生命体，是否能消灭芽孢是衡量各种消毒灭菌手段的最重要的指标。芽孢是细菌的休眠体，

5、在适宜的条件下可以重新转变成营养态细胞；产芽孢细菌的保藏多用其芽孢。产芽孢的细菌多为杆菌，也有一些球菌。芽孢的有无、形态、大小和着生位置是细菌分类和鉴定中的重要指标。荚膜具有保护作用，保护不受宿主白细胞的吞噬。3.革兰氏染色原理：通过结晶紫初染和碘液媒染后，在细胞壁形成了不溶于水的结晶紫与碘的复合物，革兰氏阳性菌由于其细胞壁较厚、肽聚糖网层次较多且交联致密，故遇乙醇或丙酮脱色处理时，因失水反而使网孔缩小，再加上它不含类脂，故乙醇处理不会出现缝隙，因此能把结晶紫与碘复合物牢牢留在壁，使其仍呈紫色；而革兰氏阴性菌因其细胞壁薄、外膜层类脂含量高、肽聚糖层薄且交联度差，在遇脱色剂后，以类脂为主的外膜迅

6、速溶解，薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘复合物的溶出，因此通过乙醇脱色后仍呈无色，再经沙黄等红色染料复染，就使革兰氏阴性菌呈红色。G菌和G-菌组成和构造的差异：G+细菌细胞壁的特点是厚度大和化学组分简单，一般含有肽聚糖和磷壁酸。G-细菌细胞壁的特点是厚度较G+细菌薄，层次较多，成分较复杂，肽聚糖层很薄，机械强度较G+细菌弱。一样点：他们都含有肽聚糖。不同点：G+细菌细胞壁肽聚糖含量很高，磷壁酸含量较高，类脂质一般没有，无蛋白质；G-细菌细胞壁肽聚糖含量很低，无磷壁酸，类脂质和蛋白质含量都较高。4.细菌繁殖方式：主要为裂殖二分裂、三分裂、复分裂，少数类型营芽殖；5.放线菌与人类的生产和生活关

7、系极为密切，目前广泛应用的抗生素约70%是各种放线菌所产生。一些种类的放线菌还能产生各种酶制剂蛋白酶、淀粉酶、和纤维素酶等、维生素B12和有机酸等，放线菌还可用于甾体转化、烃类发酵、石油脱蜡和污水处理等方面。菌丝类型：放线菌菌丝可分为基菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。繁殖方式：放线菌主要通过形成无性孢子的方式进展繁殖，也可借菌体为裂片段繁殖。6.蓝细菌与富营养化有关的蓝细菌种类：第二章 真核微生物形态构造1.真菌真菌的特点：1不能进展光合作用2以产生大量孢子进展繁殖3一般具有兴旺的菌丝体4细胞壁多数含几丁质5营养方式为异养吸收型6陆生性较强真菌的分类：藻菌门、子囊菌门、担子菌门、半知菌门2.酵母菌

8、酵母菌的细胞根本构造：具有真核生物的特征，有真核，还有其他具膜构造的细胞器，如线粒体，质网膜等，成熟细胞中常含有较大的液泡。特点：个体一般以单细胞状态存在；多数营出芽繁殖；能发酵糖类产能；细胞壁常含甘露聚糖常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境中。繁殖方式：1无性繁殖：芽殖、裂殖、产生掷孢子等无性孢子。2有性繁殖：产生子囊及子囊孢子。3.霉菌菌丝构造：分为营养菌丝与气生菌丝繁殖方式：分为无性繁殖和有性繁殖。无性繁殖是许多霉菌的主要繁殖方式，产生孢囊孢子、分生孢子、节孢子和厚垣孢子等无性孢子。4.藻类 藻类的分类：甲藻门金藻门 黄藻门 硅藻门 裸藻门 绿藻门 褐藻门 红藻门 蓝藻门 轮藻门。 5

9、.原生动物营养类型：动物性营养 腐生性营养 植物性营养 分类：污水生物处理中常见的原生动物有三类：肉足类、鞭毛类、纤毛类。第三章病毒1. 定义：病毒是一类超显微、非细胞的、没有代能力的绝对细胞寄生性生物。 特点：1病毒式一类非细胞生物。2病毒具有化学大分子的属性。3病毒不具备独立代能力。分类：噬菌体、动物病毒、植物病毒等。 化学组成：病毒的根本化学组成是核酸和蛋白质，有些病毒还含有脂类、糖类、聚胺类化合物和无机阳离子等。形态构造：病毒的根本构造是包围着病毒核酸的蛋白质衣壳，有些动物病毒的衣壳外面还有一层薄膜 ，称囊膜。 繁殖过程：分为吸附、侵入与脱壳、复制与合成、装配与释放四个步骤。溶原性：有

10、一些噬菌体侵入宿主细胞后，其核酸整合到宿主细胞的核酸上同步复制，并随宿主细胞分裂而带到子代宿主细胞，宿主细胞不裂解。溶源性细胞的特点：1具有遗传的、产生前噬菌的能力2裂解自然诱发3免疫性4复愈5获得新的特性溶源性转变6局限性转导。第四章 微生物的营养1.微生物的营养功能：1作为构造物质，参与细胞组成 2构成酶的活性成分3运输功能 4提供生命活动所需的能量 微生物六大营养素：碳源、氮源、能源、生长因子、无机盐、水。水的功能：1溶剂作用2参与生化反响 3运输物质的载体 4维持和调节机体的温度 5化合作用中的复原剂 碳源的种类：有机碳源糖类、蛋白质、脂肪、有机酸等与无机碳源CO2氮源的种类：有机氮源

11、蛋白质、蛋白胨、氨基酸等与无机氮源NH4Cl NH4NO3大量元素：P 、S、K、Mg、Na、Fe等 微量元素：Cu、Zn、Mn、Ni、Co、Mo、Sn、Se等。生长因子种类：生长因子广义上包括维生素、氨基酸和碱基三大类，狭义上一般指维生素。四大营养类型：光能自养型、光能异养型、化能自养型、化能异养型。培养基的种类：按对培养基成分的了解来分：1天然培养基2组合培养基3半组合培养基。按培养基外观的物理状态来分：1固体培养基2半固体培养基3液体培养基4脱水培养基。按培养基的功能来分：1种子培养基2发酵培养基3根底培养基4选择性培养基配置原那么：1根据不同微生物的营养需要配制2注意各营养物的浓度配比

12、要适当3调节适宜的pH值4根据培养微生物的目的配制5逐一参加，防止沉淀6经济节约，节省开支培养基的配制方法：适量水参加各营养组分、无机盐参加凝固剂调节PH值参加生长因子或指示剂等高压蒸汽灭菌冷却放置备用。四种物质运输方式的特点:1单纯扩散：物理过程，非特异性，不耗能2促进扩散：载体蛋白与营养物发生可逆结合，有特异性，不耗能 3主动运输：为主要方式，逆浓度梯度，有特异性，耗能 4基团转位：逆浓度梯度，通过单向性磷酸化作用实现，有多种类参与，耗能第五章 微生物的代酶的定义：催化特定化学反响的蛋白质、RNA或其复合体。是生物催化剂，能通过降低反响的活化能加快反响速度，但不改变反响的平衡点。绝大多数酶

13、的化学本质是蛋白质。具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。酶的性质：1高催化效率2高度专一性3调节性4多样性5温和性6易变性； 酶的分类：根据酶所催化的反响性质的不同，将酶分成六大类：氧化复原酶类、转移酶类、水解酶类、同步异构酶类、裂解酶类、合成酶类； 酶的组成：按照酶的化学组成可将酶分为单纯酶和结合酶两大类。单纯酶分子中只有氨基酸残基组成的肽链，结合酶分子中那么除了多肽链组成的蛋白质，还有非蛋白成分，如金属离子、铁卟啉或含B族维生素的小分子有机物。1. 生物氧化的过程：氧化的过程表现为物质失去电子，同时伴随着脱氢或加氧。2. 底物脱氢的四条主要途径：1EMP途径 (2) HMP途径3

14、ED途径4TCA 途径3. 不同微生物产生ATP的方式：化能自养微生物和化能异养微生物通过氧化磷酸化产生ATP。光能自养微生物和光能异养微生物通过光合磷酸化产生ATP。4. 呼吸链的功能：把氢或电子从低氧化复原电势的化合物逐级传递到高氧化复原电势的分子氧或其他无机、有机氧化物，使它们复原。5. 有氧呼吸的特点：基质脱氢后，脱下的氢H经过完整的呼吸链传递，最终被外源氧分子承受，产生水并放出ATP形式的能量。这是一种递氢和受氢都必须在有氧条件下完成的氧化作用，是一种高效产能方式。6. ACT循环的生理功能：(1)ACT循环是生物机体获取能量的主要方式。(2)ACT是糖，脂肪和蛋白质三种主要有机物在

15、体彻底氧化的共同代途径。(3)ACT循环是体三种主要有机物互变的联络机构。7. 无氧呼吸的最终受电体：某些无机氧化物。终产物：无机物，二氧化碳，能量。酒精，或者转化为乳酸。8. 发酵的最终电子受体：中间体的复原物H2。产物：有机物、乳酸、CO2、H2。发酵类型：乙醇发酵、乳酸同型发酵、乳酸异型发酵。特点：1在常温常压下进展的生物化学反响；2发酵过程是通过生物体的自动调节方式来完成的，反响的专一性强；9. 各种环境下对微生物的影响：1温度：大多数微生物的适宜温度为20度到40度间，按照温度的不同可将微生物分为低温、中温、高温微生物三类，一般以4度左右为保存菌种的适宜温度。2PH：大多数细菌适宜繁

16、殖的PH围在48度之间。3周围渗透压过高容易导致细菌细胞脱水，过低那么容易引起细胞膨胀。当微生物周围渗透压和细胞的渗透压一样时，微生物生活的最好。4紫外线：紫外线在波长265266nm的杀菌能力最强。Cha6 微生物的生长繁殖1. 纯培养：从一个细胞经过培养繁殖而得到的后代。方法：最根本的方法：稀释涂布法、稀释平板划线法、稀释倒平板法。2. 微生物生长测定的主要方法：个体记数法、群体重量测定法、群体生理指标测定法3. 微生物生长规律：缓慢期，对数生长期，稳定生长期，衰亡期。4. 连续培养分为：1恒定连续培养；特点：维持营养成分的低浓度，控制微生物生长的速率。2恒浊连续培养；特点：基质过量，菌体

17、一最高速率生长，但工艺复杂繁琐。5. 分批培养：将少量微生物接种于一定量的液体培养基，在适宜的温度下培养，在培养过程中不加人也不取出培养基和微生物。6. 细胞生长曲线的定义：分为缓慢期、对数期、稳定期，衰亡期。特点：1缓慢期的前期生物不繁殖，但生理活动很活泼，体积增大，后期有个别菌体繁殖。2对数期微生物分裂迅速增加，菌体个数成对数增长，3稳定期：菌体繁殖速度逐渐下降，菌体死亡数目逐渐上升，最后到达新增值与死亡数相等，活菌数保持相对平稳并处于最大值。4衰亡期：由于食料的减少和有毒代产物的积累，微生物死亡数增加且大于繁殖速度，所以活微生物曲线显著下降。7. 活性污泥的应用于主要废水生物处理如活性污

18、泥废水生物处理法，分为： 曝气池：反响主体二沉池剩余污泥排放系统供氧系统Cha8微生物的生态1.生态系统的定义：在一定的时间和空间由生物和他们的生活环境通过能量流动和和物质循环的一个自然体。组成：由生物群落和理化环境组成。功能：1.能量流动2.物质循环3.信息传递2、水体自净的定义：污水排入水体后经过水体的物理、化学与生物的作用，使污水中污染物的浓度得以降低，经过一段时间后，水体往往能恢复到受污染前的状态，并在微生物的作用下进展分解，从而使水体由不洁恢复为清洁，这一过程称为水体的自净过程.作用：物理作用；化学作用；生物作用。3河流污化系统分为：多污带、中污带、中污带、寡污带4BIP是指水污染生

19、物指数：污染程度BIP=B/(A+B) A-有叶绿素的微生物数 B-无叶绿素的微生物数5. 水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。6. 富营养化危害：会影响水体的水质，会造成水的透明度降低，使得难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用，可能造成溶解氧的过饱和状态。溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少，都对水生动物有害，造成鱼类大量死亡。同时，因为富营养化水中含有硝酸盐和亚硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，也会中毒致病。7. 富营养化的控

20、制措施：1控制外源性营养物质输入2减少源性营养物质负荷。8.微生物与其他生物的相互关系：1互生关系2共生关系3拮抗关系4寄生关系Cha9饮用水生物处理1,细菌总数：指一毫升水样在营养琼脂培养基中与三十七度培养二十四小时后生长出的细菌菌落总数2大肠菌群的定义：指一群需氧及兼性厌氧的、在三十七度培养集中培养二十四小时能分解乳糖，产酸产气无芽孢的革兰氏阴性杆菌。3. 大肠菌群的卫生学意义：因为大肠菌在人肠道量生存，且对人体较平安，检测方便。4.大肠菌群的卫生标准：3个大肠菌群/1L饮用水、100个细菌总是/1ml饮用水、1000个个大肠菌群/1L只经加氯消毒、10000个大肠菌群/1L经进化处理及加

21、氯消毒4.饮用水常用消毒方法：物理法：加热法、紫外线法、超声波法；化学法：加氯法、臭氧法、重金属离子法加氯消毒的原理：氯制剂的种类5、氯消毒原理：氯溶于水后起以下反响：C12十H20HOCl十H+十Cl-、HOClH+十OCL- 。主要是次氯酸体积小，不荷电，易穿过细胞壁；同时，它又是一种强氧化剂，能损害细胞膜，使蛋白质、RNA和DNA等物质释出，并影响多种酶系统，从而使细菌死亡。8、氯制剂的种类：次氯酸钠、84消毒液、次氯酸钙、漂白粉、漂粉净等。Cha10废水生物处理1、废水的水质污染指标：1生化需氧量BOD是目前城市污水和大多数有机废水最广泛使用的污染指标，它是指在一定的温度、时间条件下，

22、水中的有机污染物被微生物进展氧化分解时所消耗的溶解氧量，单位为毫克/升。2化学需氧量COD是指用强氧化剂将水中的有机污染物氧化为CO2和H2O时所消耗的氧量，单位也是毫克/升。3悬浮固体SS。4含氮化合物2、COD与BOD关系：COD与BOD相比，COD的测定不受水质条件限制，测定的时间短。水质相对稳定条件下，COD与BOD之间有一定关系：一般CODCrBOD5CODMn 。3、废水生物处理的优点是：效率高；效果好；适用围广；本钱低，运转管理费用少；可处理水量大，方法较成熟。4、废水生物处理的作用机理是：根据水体自净原理，利用微生物所产生的酶催化作用和代活性，好氧或厌氧分解、转化废水中有机物，

23、使水体得到净化。5、废水生物处理的类型:1好氧处理：活性污泥法，氧化塘法；2兼性厌氧处理：生物膜法洒滴池法，生物转盘法，塔式生物滤池法；3厌氧处理：沼气发酵法。6、活性污泥是指：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形成的具有很强吸附分解有机物能力的絮状物。7、活性污泥作用机理是：1具有很强的吸附能力。2具有很强的分解、氧化有机物的能力。3具有良好的沉降性能8、活性污泥大体上可分为推流式曝气法和完全混和曝气法两大类。9、活性污泥膨胀的类型分为非丝状菌膨胀和丝状菌膨胀两类。10、活性污泥膨胀的原因：1温度的影响2氧的影响。3废水成分的影响4基质浓度的影响。11.活性污泥膨胀的控制

24、：1采用化学混凝2投加药剂3控制运行条件。包括：控制污泥负荷率 控制营养比例 控制溶解氧浓度4改革工艺。12、生物膜法分为洒滴池法、生物转盘法、塔式生物滤池法等。1该法的优点是，BOD5、SS和病毒去除率高，可达95%，动力消耗较低，节约能源，对有毒废水的耐受力较强，不易发生丝状细菌膨胀问题。缺点是占地面积大。13.氧化塘中存在三种作用：1.有机物的好氧分解和厌氧消化， 2.光合作用， 3.藻类细胞的消除，特点：具有脱氮除磷功能，可作为三级处理设备，防止废水二次的污染发生，造价低，操作容易，管理费用少，还可养鱼植藕，增加收入。缺点是占地面积大，易受环境因素影响，处理效果不稳定。14.废水生物处

25、理法对水质的要求：酸碱度要适宜 温度要适宜废水中不能含过多的有毒物质和油类物质废水中要含有微生物生长繁殖必需的各种营养元素，且各元素间的比例要适当 废水中必须含有足量的和适宜的微生物才能有效进展处理。15. 废水处理方法的选择原那么是：先用物理法除去固形物，再用化学法和生物法除去有机物，最后用理化方法和其他生物法进展深度处理，去氮除磷，实现净化。名词解释 ：1.微生物是肉眼看不见或看不清楚的微小生物的总称，不是生物分类学上的概念。2.荚膜或大荚膜，黏性较大，相对稳定地附着在细胞壁外，具有一定外形，厚度大于20mm，其硬度和弹性远远小于细胞壁。3.某些细菌在生活史的一定阶段，细胞会形成一个圆形或

26、椭圆形、壁厚、含水量低、抗逆性强的休眠构造，称为芽孢。4.真核生物是一大类细胞核具有核膜，能进展有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等多种细胞器的生物。5.真菌是指是真细胞核，产生孢子，不含叶绿体，以寄生或腐生方式取得养料。多数具丝状体，少数为圆形单细胞构造，能进展有性和无性繁殖。6.病毒是一类超显微、非细胞的、没有代能力的绝对细胞寄生性生物。7.营养是指生物体从外部环境中摄取对其生命活动必需的能量和物质，以满足正常生长和繁殖需要的一种根本生理功能。8.新代简称代，是推动一切生命活动的动力源，通常指在活细胞中的各种合成代与分解代的总和。9.酶是生物细胞中自己合成的一种催化剂，其根本成分

27、是蛋白质，催化效率比一般的无机催化剂高得多，一般高千、万倍乃至千万倍。10.培养基指由人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代产物的混合营养物。11.生长因子是一类调节微生物正常代所必需，但不能利用简单的碳、氮源自行合成的有机物。12.细菌生长曲线是专指单细胞微生物的，它是将少量的单细胞微生物接种纯种到一定容积的液体培养基后，在适宜的条件下培养，定时取样测定细胞数量。以细胞增长数目的对数做纵坐标，以培养时间做横坐标，绘制的一条曲线。13.生态系统是生物群落和它们所生活的非生物环境结合起来的一个整体。14.水体自净的定义有广义与狭义两种：广义的定义指受污染的水体，经过水中物理、化学与生物作用，使污

28、染物浓度降低，并恢复到污染前的水平；狭义的定义指水体中的微生物氧化分解有机物而使得水体得以净化的过程。15.P/H指数是水体中光合自养型微生物P与异养型微生物H密度的比值，反映水体有机污染和自净的程度。16.BIP指数是水体中无叶绿素的微生物占所有微生物有叶绿素和无叶绿素微生物数的百分比，用以判断水体有机污染的程度。17.BOD5指五日生化需氧量，是一种用微生物代作用所消耗的溶解氧量来间接表示水体被BOD检测仪器有机物污染程度的一个重要指标。18.COD指化学需氧量又称化学耗氧量，是利用化学氧化剂如高锰酸钾将水中可氧化物质如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等氧化分解，然后根据残留的氧化剂的量计

29、算出氧的消耗量，是表示水质污染度的重要指标。19.细菌总数是评定水体等污染程度指标之一，指1ml水或1g样品，在普通琼脂培养基中经37、 24h培养后所生长的细菌菌群总数。20.大肠菌群是指一群以大肠埃希氏菌为主的需氧及兼性厌氧的革兰氏阴性无芽孢杆菌，在3237、24h能发酵乳糖，使产酸产气，是水质污染的指标，也是判断饮水消毒效果的重要指标，可作为致病菌污染的指示菌。21.活性污泥是微生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称。22.活性污泥膨胀指污泥构造极度松散，体积增大、上浮 污泥膨胀，难于沉降别离影响出水水质的现象。23.水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。. . word.zl-