水处理工程生物基础学习教案.pptx

《水处理工程生物基础学习教案.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水处理工程生物基础学习教案.pptx（60页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、会计学1水处理水处理(chl)工程生物基础工程生物基础第一页，共60页。(一一)个体个体(gt)极小极小n n 微微微微生生生生物物物物的的的的个个个个体体体体极极极极小小小小，由由由由几几几几纳纳纳纳米米米米到到到到几几几几微微微微米米米米,人人人人类类类类肉肉肉肉眼眼眼眼的的的的分分分分辨辨辨辨率率率率为为为为0.1mm0.1mm，几几几几十十十十甚甚甚甚至至至至上上上上百百百百个个个个细细细细菌菌菌菌排排排排在在在在一一一一起起起起(yq)(yq)才才才才能能能能看看看看见见见见；光光光光学学学学显显显显微微微微镜镜镜镜的的的的分分分分辨辨辨辨率率率率为为为为0.2um0.2um，可可可

2、可以以以以看看看看见见见见大大大大部部部部分分分分微微微微生生生生物物物物的的的的轮轮轮轮廓廓廓廓，而而而而病病病病毒毒毒毒小小小小于于于于0 02um2um，在在在在光光光光学学学学显显显显微微微微镜镜镜镜可可可可视视视视范范范范围围围围外外外外，需需需需通通通通过过过过电电电电子子子子显显显显微微微微镜镜镜镜才才才才可可可可看看看看见见见见，电电电电子子子子显显显显微微微微镜镜镜镜的的的的分分分分辨辨辨辨率率率率为为为为0.20.20.4nm,0.4nm,利利利利用用用用电电电电子子子子显显显显微微微微镜镜镜镜可可可可以以以以清清清清晰晰晰晰地地地地看见各种微生物的结构。看见各种微生物的结

3、构。看见各种微生物的结构。看见各种微生物的结构。艾滋病毒攻击人体(rnt)淋巴细胞电子显微镜放大十万倍 4mm:40nm第2页/共60页第二页，共60页。微生物的特征微生物的特征微生物的特征微生物的特征(tzhng)(tzhng)第3页/共60页第三页，共60页。体积小，面积体积小，面积体积小，面积体积小，面积(min j)(min j)大大大大 杆菌的宽度是杆菌的宽度是杆菌的宽度是杆菌的宽度是0.50.5微米，因此微米，因此微米，因此微米，因此8080个杆菌个杆菌个杆菌个杆菌“肩并肩肩并肩肩并肩肩并肩”地排列成横队，地排列成横队，地排列成横队，地排列成横队，也只有一根头发丝的宽度。也只有一根

4、头发丝的宽度。也只有一根头发丝的宽度。也只有一根头发丝的宽度。杆菌的长度约杆菌的长度约杆菌的长度约杆菌的长度约2 2微米，故微米，故微米，故微米，故15001500个个个个杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长。杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长。杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长。杆菌头尾衔接起来仅有一颗芝麻长。人的体表人的体表人的体表人的体表(t bio)(t bio)面积和相同大小面积和相同大小面积和相同大小面积和相同大小体积的细菌的体表体积的细菌的体表体积的细菌的体表体积的细菌的体表(t bio)(t bio)面积相面积相面积相面积相比，人只有细菌的比，人只有细菌的比，人只有细菌的比，人只有细菌的30

5、30万分之一。万分之一。万分之一。万分之一。第4页/共60页第四页，共60页。(二二二二)繁殖快、代谢繁殖快、代谢繁殖快、代谢繁殖快、代谢(dixi)(dixi)速率快速率快速率快速率快n n生生物物界界中中，微微生生物物具具有有最最高高的的繁繁殖殖速速度度。尤尤其其是是以以二二分分裂裂方方式式繁繁殖殖的的细细菌菌，其其速速度度更更是是惊惊人人。例例如如，大大肠肠杆杆菌菌和和梭梭状状芽芽孢孢杆杆菌菌在在最最合合适适的的条条件件下下，2020分分钟钟可可繁繁殖殖一一代代。如如果果它它始始终终处处在在最最适适宜宜的的条条件件下下，则则一一昼昼夜夜可可由由一一个个细细菌菌产产生生4.710214.7

6、1021个个后后代代，经经48h48h后后可可产产生生2.210432.21043个个后后代代。假假如如一一个个细细菌菌重重量量(zhngling)(zhngling)为为1012g1012g，那那么么，这这里里的的总总重重量量(zhngling)(zhngling)将将达达到到2.210252.21025吨吨。这这个个重重量量(zhngling)(zhngling)相相当当于于40004000个个地地球球之之重重。当当然然，由由于于种种种种限限制制，这这种种几几何何级级数数增增殖殖速速度度最最多多也也只只能能维维持持几几个个小小时时。由由于于这这一一特特点点，废废水水处处理理中中，提提供供合

7、合适适的的条条件件，微微生生物物很很快快就就会会达达到到相相当当的的数数量量，从而废物处理效率很高。从而废物处理效率很高。第5页/共60页第五页，共60页。（三）数量（三）数量（三）数量（三）数量(shling)(shling)多多多多 由由由由于于于于微微微微生生生生物物物物的的的的生生生生长长长长繁繁繁繁殖殖殖殖速速速速度度度度快快快快，代代代代谢谢谢谢强强强强度度度度大大大大，因因因因此此此此，凡凡凡凡有有有有微微微微生生生生物物物物生生生生存存存存的的的的地地地地方方方方，它它它它们们们们通通通通常常常常都都都都拥拥拥拥有有有有巨巨巨巨大大大大的的的的数数数数量量量量。以以以以下下下下

8、一一一一些些些些数数数数字字字字(shz)(shz)可说明环境中微生物数量之多：可说明环境中微生物数量之多：可说明环境中微生物数量之多：可说明环境中微生物数量之多：(1)(1)土土土土壤壤壤壤是是是是微微微微生生生生物物物物的的的的“大大大大本本本本营营营营”，其其其其中中中中细细细细菌菌菌菌数数数数量量量量达达达达数数数数亿亿亿亿个个个个g g，放放放放线线线线菌菌菌菌孢孢孢孢子子子子达达达达数数数数千千千千万万万万个个个个g g，霉霉霉霉菌菌菌菌孢孢孢孢子子子子达达达达数数数数百百百百万万万万个个个个g g，酵酵酵酵母母母母菌达数十万个菌达数十万个菌达数十万个菌达数十万个g;g;(2)(2

9、)全世界海洋中微生物的总重量约全世界海洋中微生物的总重量约全世界海洋中微生物的总重量约全世界海洋中微生物的总重量约280280亿吨亿吨亿吨亿吨 (3)(3)人体肠道内菌体总数达人体肠道内菌体总数达人体肠道内菌体总数达人体肠道内菌体总数达100100万亿个左右。万亿个左右。万亿个左右。万亿个左右。第6页/共60页第六页，共60页。(4)(4)新鲜叶子表面新鲜叶子表面(biomin)(biomin)微生物数量达微生物数量达100100多万个多万个g g(5)(5)人们使用的钞票，平均每张纸币上的细菌数多达人们使用的钞票，平均每张纸币上的细菌数多达900900万个，大肠万个，大肠杆菌检出率达杆菌检出

10、率达87879 9。(6)(6)人的一个喷嚏约含菌人的一个喷嚏约含菌4 4，500150500150，000000个，感冒患者的一个喷嚏个，感冒患者的一个喷嚏含细菌多达含细菌多达8 8，500500万个。万个。一系列的调查数据表明，我们是生活在一个被大量微生物包围着的一系列的调查数据表明，我们是生活在一个被大量微生物包围着的环境中，只是因为肉眼不可见而常常环境中，只是因为肉眼不可见而常常“身在菌中不知菌身在菌中不知菌”。第7页/共60页第七页，共60页。(四四四四)易变异易变异易变异易变异(biny)(biny)n n多多 数数 微微 生生 物物 为为 单单 细细 胞胞，结结 构构 简简 单单

11、，整整 个个 细细 胞胞 直直 接接(zhji)(zhji)与与环环境境接接触触，易易受受环环境境因因素素影影响响，引引起起遗遗传传物物质质DNADNA的的改改变变而而发发生生变变异异，即即使使变变异异频频率率十十分分低低（如如10-10-5 510-1010-10），由由于于数数量量庞庞大大，也也可可以以在在短短时时间间内内出出现现大大量量变变异异后后代代，当当环环境境变变化化时时，微微生生物物会会大大量量死死亡亡，活活下下来来的的微微生生物物往往往往会会发发生生结结构构和和生生理理特特性性的的变变异异以以适适应应变变化了的环境。化了的环境。第8页/共60页第八页，共60页。n n近五十年来

12、，由于工业化的发展出现来大量近五十年来，由于工业化的发展出现来大量(dling)(dling)人工合成人工合成的有机化合物，如杀虫剂、除草剂、洗涤剂、增塑剂、塑料等。的有机化合物，如杀虫剂、除草剂、洗涤剂、增塑剂、塑料等。这些化合物对地球来讲是新参加进来的成员。开始，微生物很这些化合物对地球来讲是新参加进来的成员。开始，微生物很难降解他们，但由于微生物有很强的变异性特点陆续出现了能难降解他们，但由于微生物有很强的变异性特点陆续出现了能分解他们的微生物种类。分解他们的微生物种类。n n微生物易变异的特点对于人类不利处在于在微生物研究中会引微生物易变异的特点对于人类不利处在于在微生物研究中会引起菌

13、种退化，同时在医疗中致病菌对抗生素产生抗药性；但我起菌种退化，同时在医疗中致病菌对抗生素产生抗药性；但我们也可以利用微生物易变异的特点在废水处理中进行活性污泥们也可以利用微生物易变异的特点在废水处理中进行活性污泥的驯化，及选育特定的微生物以分解难降解的有机物等工作。的驯化，及选育特定的微生物以分解难降解的有机物等工作。第9页/共60页第九页，共60页。(五五五五)种类多、分布广、代谢种类多、分布广、代谢种类多、分布广、代谢种类多、分布广、代谢(dixi)(dixi)类类类类型多样型多样型多样型多样n n目目目目前前前前已已已已确确确确定定定定的的的的微微微微生生生生物物物物种种种种数数数数还还

14、还还只只只只有有有有1010万万万万种种种种左左左左右右右右，其其其其中中中中细细细细菌菌菌菌、放放放放线线线线菌菌菌菌约约约约15001500种种种种。苏苏苏苏联联联联微微微微生生生生物物物物学学学学家家家家伊伊伊伊姆姆姆姆舍舍舍舍涅涅涅涅茨茨茨茨基基基基曾曾曾曾估估估估计计计计，“目目目目前前前前我我我我们们们们所所所所了了了了解解解解的的的的微微微微生生生生物物物物总总总总数数数数，至至至至多多多多也也也也不不不不超超超超过过过过生生生生活活活活在在在在自自自自然然然然界界界界中中中中的的的的微微微微生生生生物物物物总总总总数数数数的的的的1010”。如如如如果果果果这这这这一一一一估估

15、估估计计计计不不不不错错错错的的的的话话话话，将将将将来来来来的的的的某某某某一一一一天天天天，微微微微生生生生物物物物的的的的总总总总数数数数可可可可能能能能会会会会超超超超过过过过目目目目前前前前动、植物的种数之和。动、植物的种数之和。动、植物的种数之和。动、植物的种数之和。n n在在在在地地地地球球球球(dqi)(dqi)上上上上，微微微微生生生生物物物物的的的的分分分分布布布布可可可可说说说说是是是是无无无无微微微微不不不不至至至至，无无无无孔孔孔孔不不不不入入入入，无无无无远远远远不不不不达达达达。微微微微生生生生物物物物只只只只怕怕怕怕“火火火火”，地地地地球球球球(dqi)(dq

16、i)上上上上除除除除了了了了火火火火山山山山的的的的中中中中心心心心区区区区域域域域外外外外，从从从从生生生生物物物物圈圈圈圈、土土土土壤壤壤壤、水水水水圈圈圈圈直直直直至至至至大大大大气气气气圈圈圈圈、岩岩岩岩石石石石圈圈圈圈，到处都有微生物的足迹。到处都有微生物的足迹。到处都有微生物的足迹。到处都有微生物的足迹。第10页/共60页第十页，共60页。n n微微生生物物的的代代谢谢类类型型极极其其多多样样，其其“食食谱谱”之之广广是是任任何何生生物物都都不不能能相相比比的的。凡凡自自然然界界存在的有机物，都能被微生物利用、分解。存在的有机物，都能被微生物利用、分解。n n例例如如，假假单单胞胞

17、菌菌属属的的某某些些种种，甚甚至至能能分分解解9090种种以以上上的的有有机机物物，可可利利用用其其中中的的任任何何一一种作为唯一的碳源和能源进行代谢。种作为唯一的碳源和能源进行代谢。n n有有些些微微生生物物还还可可利利用用有有毒毒物物质质如如酚酚、氰氰(脂脂)化化物物等等作作为为营营养养。再再如如，汞汞是是一一种种人人所所共共知知的的环环境境毒毒物物，有有一一类类微微生生物物能能使使汞汞甲甲基基化化，进进一一步步加加大大汞汞的的毒毒性性和和危危害害；又又有有另另一一类类抗抗汞汞微微生生物物，可可使使甲甲基基汞汞变变为为元元素素汞汞，从从而而可可利利用用于于回回收收汞汞，去去除除(q(q c

18、h)ch)汞害。在废物处理中，我们能很容易找到用于处理各种污染物质的微生物菌种。汞害。在废物处理中，我们能很容易找到用于处理各种污染物质的微生物菌种。第11页/共60页第十一页，共60页。n n二、废水处理过程中的微生物二、废水处理过程中的微生物二、废水处理过程中的微生物二、废水处理过程中的微生物n n 给水和废水处理涉及的微生物的种类给水和废水处理涉及的微生物的种类给水和废水处理涉及的微生物的种类给水和废水处理涉及的微生物的种类很多，主要三类：原核细胞微生物、真很多，主要三类：原核细胞微生物、真很多，主要三类：原核细胞微生物、真很多，主要三类：原核细胞微生物、真核细胞微生物和非细胞结构的病毒

19、核细胞微生物和非细胞结构的病毒核细胞微生物和非细胞结构的病毒核细胞微生物和非细胞结构的病毒(噬噬噬噬菌体菌体菌体菌体)。n n（一）原核细胞微生物（一）原核细胞微生物（一）原核细胞微生物（一）原核细胞微生物n n 原核细胞微生物的细胞仅有原始的核原核细胞微生物的细胞仅有原始的核原核细胞微生物的细胞仅有原始的核原核细胞微生物的细胞仅有原始的核物质，无核膜与核仁的分化，也无细胞物质，无核膜与核仁的分化，也无细胞物质，无核膜与核仁的分化，也无细胞物质，无核膜与核仁的分化，也无细胞器等。包括器等。包括器等。包括器等。包括(boku)(boku)：细菌、放线菌、：细菌、放线菌、：细菌、放线菌、：细菌、放

20、线菌、蓝细菌等，其结构如图所示。蓝细菌等，其结构如图所示。蓝细菌等，其结构如图所示。蓝细菌等，其结构如图所示。第12页/共60页第十二页，共60页。第13页/共60页第十三页，共60页。细菌(真细菌)细菌是废水和给水处理中最重要的一类微生物。它是一种单细胞的类似植物的生物。细菌的大小一般(ybn)为0.51.0微米。细菌具球形、杆状及螺旋等形状分别称为球菌、杆菌和螺旋菌。细菌以单个或群体，通常以二分裂法繁殖。第14页/共60页第十四页，共60页。细菌细胞的最外层为细胞壁(cellwall)，厚约20 nm，是具有较强的坚韧性的一层薄膜，起固定(gdng)细菌形态和保护细胞的作用。细胞壁由脂类、

21、蛋白质和多糖的聚合物组成，其功能主要有：固定(gdng)细胞外形；保护细胞免受外力的损伤；阻拦大分子物质进人细胞；协助鞭毛运动；使细胞具有致病性及对噬菌体的敏感性。细胞壁在细菌分类鉴别中有着十分重要的地位(dwi)。在细菌染色中有一种常用的染色方法称为革兰氏染色，所有的细菌通过革兰氏染色被区分为两类革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌第15页/共60页第十五页，共60页。第16页/共60页第十六页，共60页。细胞膜是一层紧贴着细胞壁而包围(bowi)着细胞质的薄膜，厚约l0nm，其化学组成主要是脂类和蛋白质。这种膜具有选择性吸收的半渗透性，膜上具有与物质渗透有关的酶类，在吸收营养物质和排除废物方面起着至

22、要作用。由于它含有核糖核酸的成分，是嗜碱性的，与碱性染料结合能力较强。第17页/共60页第十七页，共60页。第18页/共60页第十八页，共60页。胞膜里面的细胞质是一种无色透明而粘稠的胶体。其主要成分是水、蛋白质、核酸和脂类等。细胞质内具有各种酶系统能不断地进行新陈代谢活动。年幼细菌的细胞质非常稠密(chum)、均匀、很容易染色。成熟细胞的细胞质内含有颗粒状态的贮藏物质，又由于细菌的生命活动产生了许多空泡，染色能力较差，导致着色不均匀。第19页/共60页第十九页，共60页。细菌的新陈代谢活动是在细胞质内进行的，核物质(wzh)在细菌细胞质内，由于没有核膜，因而是分散不定型的，它具有双螺旋的环形

23、DNA（脱氧核糖核酸）结构，是细菌遗传变异的物质(wzh)基础，具有真核细胞细胞核的功能。质粒是细菌的另外一种遗传物质(wzh)，为小环状DNA分子，它可以独立地复制，稳定地遗传。在处理含毒物质(wzh)废水及复杂的人工合成有机废水时，常借助降解性质粒和抗性质粒等的去除作用。第20页/共60页第二十页，共60页。细胞质的中间体是由于细胞膜陷于细胞质内而形成(xngchng)的，所以是与外界相通的一种结构，其功能是进行呼吸作用和供给细胞能量。细胞质内的载色体膜结构，也是由细胞膜内陷形成(xngchng)的，是进行光合作用的场所。第21页/共60页第二十一页，共60页。不同细菌形成不同形状的菌胶团

24、，有分枝状的、垂丝状的、球形的、椭圆形的、蘑菇形的、片状的以及各种不规则形状 的。菌胶团细菌藏在胶体物质内，一方面对动物的吞噬起保护作用，同时也增强了它对不良环境的抵抗能力。菌胶团是活性污泥和生物膜的重要组成部分，有较强的吸附和氧化有机物的能力，在废水生物处理中具有重要作用。活性污泥性能的好坏，主要可根据所含菌胶团多少、大小及结构的紧密程度来确定。新生胶闭(即新形成的菌胶团)颜色(yns)较浅，甚至无色透明，但有旺盛的生命力，氧化分解有机物的能力强。老化了的菌胶团，由于吸附了许多杂质，颜色(yns)较深，看不到细菌单体，而像一团烂泥似的，生命力较差。一定菌种的细菌 在适宜环境条件下形成一定形态

25、结构的菌胶团，而当遇到不适宜的环境时，茵胶团就发生松散，甚至呈现单个细菌，影响处理效果。因此，为了使 废水处理达到较好的效果，要求菌胶团结构紧密，吸附、沉降性能良好。这就必须满足菌胶团细菌对营养及环境的要求。第22页/共60页第二十二页，共60页。某些杆菌和极少数球菌能在菌体内形成圆形或椭圆形的内生孢子，称为芽孢。芽孢是这些细菌在生长发育过程中特殊的休眠细胞形态，是在一定环境条件下细胞质和核质浓缩凝集所形成的。水分少，一般在 40左右且不易透水，代谢活力也较弱，所以能够抵抗极不适宜的环境。一般说，普通细菌在7080时煮10min就死亡，而芽孢在120140 时还能生存几小时，又如在5石炭酸(苯

26、酚)溶液中普通细菌很快死亡，而芽能忍耐15d之久。另外，芽孢对干燥和辐射的抵抗力也很强。在废水生物处理过程中，特别(tbi)是处理有毒废水时，都有芽孢细菌的生长。还有些细菌可以形成一种由菌体内向菌体外伸出的细而长的鞭毛。鞭毛由特殊的鞭毛蛋白组成，呈空心柱状结构，它是细菌的运动器官。第23页/共60页第二十三页，共60页。有鞭毛的细菌很容易失去鞭毛而停止游动(yu dn)。无鞭毛的细菌在液体中只能呈分子运动。有些细菌的表面长有许多细而短和直的纤毛(或菌毛)，其组 成与鞭毛相同，但与运动无关，能帮助细菌呼吸，并在固着物表面以及菌体之间粘成菌醭。水处理所涉及的细菌种类很多，主要的菌种有下列十一类。对

27、给水 处理而言，由于细菌在常规过程中不参与处理作用，因此水中出现的细菌只是一种应被去除的有害杂质。对废水的生物处理而言，细菌是参与处理过程的基本动力，它们直接或间接地氧化分解有机污染物，是生物絮体和生物膜的基本成分。(1)假单胞菌属 (2)动胶菌属第24页/共60页第二十四页，共60页。（3）产碱干菌属（4）黄杆菌属（5）芽孢杆菌属（6）埃希氏菌属（7）微球菌(qijn)属（8）葡萄糖菌属（9）甲烷杆菌属（10）甲烷八叠球菌(qijn)属（11）甲烷球菌(qijn)属第25页/共60页第二十五页，共60页。(1)假单胞菌属(Pseudomomas)细菌中较大的菌属，有200多种细菌，在环境和水

28、体中极常见。菌体呈直杆状或微弯曲的杆状，菌体的大小0.50.8微米，长1.53.0微米。革兰氏染色阴性，不产生芽孢(y bo)，具有端生一根或丛生鞭毛，为化能异养型。能利用多种有机物，包括一些较复杂不易为其它微生物利用的化合物，在自然界物质转化中起着广泛而重要的作用。属需氧性细菌。有的能使硝酸盐还原，具有接触酶，多数菌种能产生水溶性萤光色素。少数菌种为病原菌；第26页/共60页第二十六页，共60页。(2)动胶菌属(Zoogloea)呈杆状，菌体宽为0.51.0微米，长13微米。幼龄菌的菌体具有端生鞭毛(binmo)，运动很活泼，可聚集成絮毛状菌胶团。革兰氏染色为阴性，不产生芽孢。属于需氧化能异

29、养菌。能利用一些糖类及氨基酸等，但不能利用淀粉、肝糖、纤维素和蛋白质等高分子有机物，不产生色素。(3)产碱杆菌属(Alcaligenes)呈短杆状，菌体宽为0.51.2微米，长0.52.6微米.。具有14根周生鞭毛(binmo)，无芽孢。革兰氏阴性，需氧化能异养菌。有的能利用硝酸盐通过厌氧呼吸进行反硝化。可以利用乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐及其它的有机酸和一些含氮有机化合物。第27页/共60页第二十七页，共60页。(4)黄杆菌属(F1avobacterium)从球杆状到细杆状，借周生鞭毛运动或不运动。无芽孢，革兰氏阴性可产生黄、橙、红或褐色色素。为兼性厌氧化(ynghu)能异养型细菌。能分解利用蛋白

30、质。(5)芽孢杆菌属(Bacillus)呈杆状，菌体宽0.32.2微米，长1.27微米。多具有侧生鞭毛，能产生芽孢。革兰氏阳性，多为需氧或兼性厌氧菌，为化能异养型。利用多种底物进行需氧生物氧化(ynghu)。在环境中各种有机物质的转化与分解中起重要作用。(6)埃希氏菌属(Escherichia)肠杆菌科的代表属。短杆状，菌体宽11.5微米，长26微米。以周生鞭毛运动或不运动,无芽孢，革兰氏阴性，兼性厌氧化(ynghu)能异养型细菌。能发酵葡萄糖和其它碳水化合物，产生丙酮酸盐，进一步转化成乳酸、醋酸和甲酸。部分甲酸可转化为C02和H2.。能利用酣酸盐但不能利用柠檬酸盐。在伊红美兰培养基上茵体呈深

31、蓝黑色，有金属光泽。本属中的大肠埃希氏菌为重要的粪便污染指示菌。第28页/共60页第二十八页，共60页。(7)微球菌属(Micrococcus)呈球形，直径为0.53.5微米，单生、成对或形成四联、八叠或不规则聚集体。革兰氏阳性，为需氧化能异养菌。能氧化葡萄糖等有机物为醋酸或彻底氧化为C02和H20。(8)葡萄球菌属(Staphylococcus)呈球形，直径为0.51.5微米，单生、成对或聚集成不规则的葡萄状。革兰氏阳性，兼性厌氧化能异养菌。在厌氧条件下发酵葡萄糖产生乳酸，在需氧条件下主要(zhyo)产生醋酸及少量的CO2.（9)甲烷杆菌属(Methanobacterium)菌体直或弯曲、钩

32、形，不产生芽孢。有的成为丝状体或类球菌(qijn)状，菌体大小约0.51.0微米。革兰氏阳性或阴性。为严格厌氧化能异养菌，能利用H2还原CO2生成甲烷，并获得生长的能量。能利用乙酸盐和丁酸盐作为能源，有时用甲酸作为电子供体。在3845的温度条件下生长良好。第29页/共60页第二十九页，共60页。(10)甲烷八叠球菌属(Methanococcus)大的球形细胞，菌体直径为1.52.5微米，呈规则的叠状堆体。革兰氏染色不定，不运动(yndng)。为严格厌氧化能菌。能从乙酸盐形成甲烷，有时从甲醇、CO中形成甲烷。在3037时生长良好。(11)甲烷球菌属(Methnococcus)球形细胞，单个、成对

33、或成堆，革兰氏染色阳性或阴性。为严格厌氧化能菌，能从H2和CO2、甲酸盐、乙酸盐或丁酸盐形成甲烷。最适合的生长温度为3040。最适宜的pH值为8.0左右。第30页/共60页第三十页，共60页。丝状菌 丝状菌（Filamentous Bacteria)主要为球衣菌属、铁细菌属、贝日阿托氏菌属和发硫菌属。丝状体不分枝或有假分枝。在正常运行的废水生物处理系统中，这些丝状细菌往往是生物絮体或生物膜的骨架，其上附着菌胶团，丝状细菌与菌胶团细菌形成(xngchng)互惠关系。这种互惠关系增加了系统内物质的多样性，而微生物群体的稳定性是建立在种群多样性的基础上的，因此这种结构性的丝状细菌对维持废水处理系统稳

34、定性，提高系统抗冲击负荷能力有重要意义。球衣菌的丝状体大多具有假分枝。单个细胞菌体从鞘皮的开口处游出后，可附着在另一丝状体鞘上发育成新丝状体，形成(xngchng)假的分枝。球衣菌属化能有机营养型，为专性需氧菌，分解有机物能力较强。在需氧生物处理生物膜法中，球衣菌是构成生物膜的重要菌种。在活性污泥中保持一定数量的球衣菌，对有机物的去除是有利的。但当球衣菌在活性污泥中大量繁殖会引起污泥膨胀。第31页/共60页第三十一页，共60页。第32页/共60页第三十二页，共60页。铁细菌的丝状体多不分枝铁细菌的丝状体多不分枝(fn zh)。一般生活在含氧少，溶有较多铁质和二氧化碳的水中。能将细胞内吸收的亚铁

35、氧化为高铁，从而获得能量：。一般生活在含氧少，溶有较多铁质和二氧化碳的水中。能将细胞内吸收的亚铁氧化为高铁，从而获得能量：生成的Fe(0H)3常沉积于鞘皮上，使丝状体呈黄褐色。不溶性的高铁化合物排出菌体后沉积下来，可造成铁质水管的腐蚀和堵塞。贝日阿托氏菌是一种漂浮在池塘或沼泽上的硫磺细菌，丝状体不分技，不固着于其它物体上，能进行匍匐运动。发硫细菌也是一类不分枝的丝状硫磺细菌，常固着于活性污泥的菌胶团中或其它物体上。它们能氧化(ynghu)硫化氢、硫磺和其它硫化物，同时放出能量：第33页/共60页第三十三页，共60页。在硫化氢充足的环境中，以氧化生成硫磺作用为主，在菌体内形成很多硫粒。当硫化氢缺

36、少时，以硫磺氧化生成硫酸的反应为主，菌体内硫粒逐渐消失(xiosh)。硫磺细菌在处理含硫废水中有着重要意义。贝氏硫细菌在活性污泥中过量繁殖也会造成污泥的膨胀。放线菌 放线菌为具有分枝的丝状菌,介于细菌和真菌之间。菌丝无隔膜，是单细胞微生物。放线菌的菌丝分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝。孢子丝可断裂为分生孢子，孢子具有不同的色素，呈现不同的颜色。放线菌通过无性孢子及茵丝片段进行繁殖。大多数放线菌是好氧性的，生长最适宜pH位为78，最适宜温度为2530。不少抗菌素是由放线菌产生的。放线菌中的诺卡氏菌属有分解氧化无机氰化物和烃类化合物的能力，在处理含烃类和无机氰化物的废水中起着重要作用。第34页/共6

37、0页第三十四页，共60页。蓝细菌 蓝细菌有时列入藻类，也称为蓝藻。因其细胞结构为原核，故归入细菌类。简单蓝细菌为球状或杆状的单细胞生物，与较大的细菌相似。多数蓝细菌是由多个单细胞连成不分技的丝状体。菌体外具胶质外套，使多个菌体或丝状体集成一团。大多数蓝细菌能滑行运动(yndng)。某些丝状蓝细菌可生成静息孢子与异形细胞等结构。静息孢子既是休眠体又是繁殖体。异形细胞不起繁殖作用，是蓝细菌进行固氮的场所。蓝细菌是光合型微生物，其光合色素主要为叶绿素及藻蓝素等。在光合过程中，蓝细菌以CO2作为碳源，阳光作为能源，H2O作为电子供体，形成有机碳复合物：CO2+H2O葡萄糖O2 多数蓝细菌生存于淡水中，

38、是水生态系统食物链中的重要一环。当恶性增殖时，可形成“水华”(water btoom)，造成水质恶化。海洋中的“赤潮”(red tide)有时也系细菌大量繁殖所致。第35页/共60页第三十五页，共60页。常见的蓝细菌属有下列几类：囊藻属，是湖泊中常见的常见的蓝细菌属有下列几类：囊藻属，是湖泊中常见的种类。颤藻属为多细胞圆柱状丝状体，不分枝，丝状体在水中能颤动或滑动。色腥藻属为多细胞丝状体，单独或成胶团的群体，细胞圆形或腰鼓形，有异形细胞和静孢子种类。颤藻属为多细胞圆柱状丝状体，不分枝，丝状体在水中能颤动或滑动。色腥藻属为多细胞丝状体，单独或成胶团的群体，细胞圆形或腰鼓形，有异形细胞和静孢子(b

39、oz)，在湖泊中大量生长可形成，在湖泊中大量生长可形成“水华。念珠藻属，其菌丝常不规则地弯曲在坚固的胶质鞘中，形成胶块，不少种类有固氮能力。水华。念珠藻属，其菌丝常不规则地弯曲在坚固的胶质鞘中，形成胶块，不少种类有固氮能力。第36页/共60页第三十六页，共60页。（二）真核细胞微生物（二）真核细胞微生物 真核细胞微生物的细胞核分化程度较高，有核膜和核真核细胞微生物的细胞核分化程度较高，有核膜和核仁。细胞质内有完整的细胞器，包括中心粒、线粒体、仁。细胞质内有完整的细胞器，包括中心粒、线粒体、叶绿体、核糖体和内质网等。真核生物与原核生物虽然叶绿体、核糖体和内质网等。真核生物与原核生物虽然在分子在分

40、子(fnz)水平上相类似，但在遗传物质结构及遗水平上相类似，但在遗传物质结构及遗传现象上有很大差异。真核生物的结构更复杂。真菌、传现象上有很大差异。真核生物的结构更复杂。真菌、单细胞藻类及原生动物等均属于真核细胞微生物。真核单细胞藻类及原生动物等均属于真核细胞微生物。真核细胞的结构如图所示。细胞的结构如图所示。第37页/共60页第三十七页，共60页。第38页/共60页第三十八页，共60页。原生动物 原生动物是单细胞的动物，长10100微米。这类动物包括很多不同形态的物种，最小的原生动物接近于细菌的尺寸，而最大的原生动物可以借肉眼看见。有的原生动物没有细胞壁，只是一团裸露的原生质，如变形虫就是这

41、样。一些原生动物有柔软的细胞壁，另外一些原生动物还在细胞壁外包了一层硕质壳。这样壳上有孔，细胞质通过这些孔与环境接触(jich)。壳的成分为甲壳质、二氧化硅或碳酸钙。原生动物的原生质大致可用实验式C7H14O3N表示。可以吞食细菌、有机物。第39页/共60页第三十九页，共60页。真菌 真菌也是类似植物的低等生物，但结构比细菌和放线菌复杂。它的种类繁多，包括微小的酵母菌、霉菌(mjn)、伞菌等，不能进行光合作用，是寄生的或腐生的。真菌形态有单细胞和多细胞两种形式。与水生物处理有关的是单细胞的酵母菌和多细胞的霉菌(mjn)。第40页/共60页第四十页，共60页。藻类 藻类是含有能进行光合作用的叶绿

42、素的低等植物。有单细胞的、群体的和多细胞的，结构简单，无根、茎、叶的分化(除海洋较大型藻类除外)，一般都很微小，如小球藻等，须藉助显微镜才能看见。藻类主要分布在淡水和油水中。藻类能利用光能、CO2、NH3、及P043-等产生新细胞并释放氧气。在缺日光时，某些藻种能以化学合成代谢机理生存，在这种情况下就要摄入氧气。光合作用由色素控制(kngzh)。藻类以其色素的颜色分成绿藻、蓝藻、红藻及褐藻等。藻类和细菌可以共同生长在水中而不互相竞争食物。藻类利用细菌分解有机物所产生的最终产物，释放氧气以维持需氧环境，两者起协同作用。在缺乏有机物时，藻类靠水中矿物成分生长。在硬水中，藻类从碳酸氢根中取得CO2,

43、，从而使硬度离于沉淀出来，并提高水的pH值。在氧化塘中就利用了藻类的上述作用。但是，由于光在废水中透过较差，不利于藻类的生命活动，所以在其它废水的处理过程中，藻类所能起的作用是有限的。由于藻类多数为水生生物，而与给水处理有密切关系，湖水或水库水中的藻类能使水质产生色度、异味和异臭气并导致过滤设备的堵塞。第41页/共60页第四十一页，共60页。（三）病 毒 病毒为没有细胞结构的唯一的微生物，大多病毒只是核酸(h sun)与蛋白质组成的大分子，而且只含有DNA或RNA一种类型的核酸(h sun)。病毒的个体很小，能通过细菌滤器，须藉助电子显微镜才能看见。它们没有酶系统，不能进行独立的代谢活动，只能

44、专性寄生，只有在寄主体内才表现生命的特征。病毒寄生于人、动物、植物及微生物等的活细胞内，可以引起人及动物、植物的传染病。寄生在细菌细胞内的病毒叫噬菌体。噬菌体具有高度的寄生专一性。第42页/共60页第四十二页，共60页。第43页/共60页第四十三页，共60页。n n二、微生物的新陈代谢二、微生物的新陈代谢二、微生物的新陈代谢二、微生物的新陈代谢n n微生物在生命活动中，不断从外界环境中摄取营养微生物在生命活动中，不断从外界环境中摄取营养微生物在生命活动中，不断从外界环境中摄取营养微生物在生命活动中，不断从外界环境中摄取营养物质，并通过复杂的酶催化反应将其加以利用，提物质，并通过复杂的酶催化反应

45、将其加以利用，提物质，并通过复杂的酶催化反应将其加以利用，提物质，并通过复杂的酶催化反应将其加以利用，提供能量并合成新的生物体，同时又不断向外接环境供能量并合成新的生物体，同时又不断向外接环境供能量并合成新的生物体，同时又不断向外接环境供能量并合成新的生物体，同时又不断向外接环境排泄废物。这种为了维持生命活动过程与繁殖排泄废物。这种为了维持生命活动过程与繁殖排泄废物。这种为了维持生命活动过程与繁殖排泄废物。这种为了维持生命活动过程与繁殖(fnzh)(fnzh)下代而进行的各种化学变化称为微生物下代而进行的各种化学变化称为微生物下代而进行的各种化学变化称为微生物下代而进行的各种化学变化称为微生物

46、的新陈代谢（代谢）。的新陈代谢（代谢）。的新陈代谢（代谢）。的新陈代谢（代谢）。n n（一）分解代谢（一）分解代谢（一）分解代谢（一）分解代谢n n高能化合物分解为低能化合物，物质由繁到简并逐高能化合物分解为低能化合物，物质由繁到简并逐高能化合物分解为低能化合物，物质由繁到简并逐高能化合物分解为低能化合物，物质由繁到简并逐级释放能量的过程叫分解代谢（好氧分解代谢和厌级释放能量的过程叫分解代谢（好氧分解代谢和厌级释放能量的过程叫分解代谢（好氧分解代谢和厌级释放能量的过程叫分解代谢（好氧分解代谢和厌氧分解代谢），或称异化作用。氧分解代谢），或称异化作用。氧分解代谢），或称异化作用。氧分解代谢），或

47、称异化作用。n n（二）合成代谢（二）合成代谢（二）合成代谢（二）合成代谢n n微生物从外界获得能量，将低能化合物合成生物体微生物从外界获得能量，将低能化合物合成生物体微生物从外界获得能量，将低能化合物合成生物体微生物从外界获得能量，将低能化合物合成生物体的过程叫合成代谢。的过程叫合成代谢。的过程叫合成代谢。的过程叫合成代谢。第44页/共60页第四十四页，共60页。第45页/共60页第四十五页，共60页。第46页/共60页第四十六页，共60页。n n（三）微生物生长的影响因素（三）微生物生长的影响因素n n微微生生物物种种类类繁繁多多，各各种种(zhzh n n)微微生生物物要要求求的的营营养

48、养物物质质亦亦不不尽尽相相同同，根根据据对对营营养养要要求求的的不不同同，可可将将微微生生物物分分为为特特定定的种类。：的种类。：n n根据所需碳的化学形式，微生物可分为根据所需碳的化学形式，微生物可分为n n（1 1）自自养养型型，即即用用CO2CO2或或HCO3HCO3作作为为唯唯一一的的碳碳源源，并并利利用用这这些些碳碳源源构构造造它它们们的的全全部部含含碳碳生生物物分分子子的的微微生生物物（通通常常称为自养菌）；称为自养菌）；n n（2 2）异异养养型型,即即需需要要摄摄取取存存在在于于相相对对复复杂杂的的还还原原态态有有机机化化合合物物中中的的碳碳（如如葡葡萄萄糖糖中中的的碳碳）的的

49、微微生生物物（通通常常称称为为异异养养菌）。菌）。第47页/共60页第四十七页，共60页。根据所需的能源，微生物可分为：根据所需的能源，微生物可分为：（1 1）光营养型，即利用光作为能源的微生物；）光营养型，即利用光作为能源的微生物；（2 2）化能营养型，即利用氧化还原反应提供能源的微生物。）化能营养型，即利用氧化还原反应提供能源的微生物。影响微生物生长影响微生物生长(shngzhng)(shngzhng)的因素最重要的是营养条件、温度、的因素最重要的是营养条件、温度、PHPH值、需值、需氧量以及有毒物质。氧量以及有毒物质。第48页/共60页第四十八页，共60页。n n （1 1）微生物的营养

50、）微生物的营养n n 从从微微生生物物的的细细胞胞组组成成元元素素来来看看，碳碳和和氮氮是是构构成成菌菌体体成成分分的的重重要要元元素素对对无无机机营营养养元元素素，磷磷源源是是主主要要的的，且且相相互互间间需需满满足足一一定定比比例例。许许多多学学者者研研究究了了废废水水处处理理中中微微生生物物对对碳碳、氮氮、磷磷三三大大营营养养要要系系的的要要求求(yoqi)(yoqi)。对对好好氧氧生生物物处处理理：BOD:N:P100:5:lBOD:N:P100:5:l，碳碳源源以以BOD5BOD5值值表表示示，NN以以NH3-NNH3-N计计P P以以PO4-3PO4-3中中的的P P计计；对对厌厌