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水体自净过程中微生物的演变过程
水体自净过程：
水体受污染后，污染物在水体的物理、化学和生物学作用下，使污染成分不断稀释、扩散、分解破坏或沉入水底，水中污染物浓度逐渐降低，水质最终又恢复到污染前的状况。
过程：易被氧化的有机物进行的化学氧化分解，有机物在水中微生物作用下的生物化学氧化分解，含氮有机物的硝化过程。
物理净化：稀释、混合、吸附沉淀；化学净化：氧化还原，分解化合，酸碱中和；生物净化：生物分解医学教育|网编辑整理、生物转化、生物富集。
氧垂曲线：有机物进行生物净化的过程中，复氧与耗氧同时进行，水中溶解氧含量既为耗氧与复氧2过程相互作用的结果。
所以，可以把溶解氧作为水体自净的一个指标。
在水体有机物污染过程中，溶解氧变化可用氧垂曲线表示。
环境工程微生物学一、名词说明：1.微生物：微生物是是一类形状微小，结构简单，单细胞或多细胞的低等生物的通称。
2.原核微生物：原核微生物的核专门原始，只是ＤＮＡ链高度折叠形成的一个核区，没有核膜，核质裸露与细胞质没有明显的界限，称为拟核或似核，也没有细胞器，不进行有丝分裂。
3.真核微生物：真核微生物有发育完好的细胞核，核内有核仁和染色质．有核膜将细胞核和细胞质分开，使两者有明显的界限．有高度分化的细胞器，进行有丝分裂。
4.环境工程微生物学：是讲述微生物的形状、细胞结构及其功能，微生物的营养、呼吸、物质代谢、生长、繁育、遗传、与变异等的基础知识；讲述栖息在水体、土壤、空气、都市生活污水、工业废水和都市有机固体废物生物处理，以及废气生物处理中的微生物及其生态；饮用水卫生细菌学；自然环境物质循环与转化；水体和土壤的自净作用，污染土壤的治理与修复等环境工程净化的原理。
二、简答题：1.微生物的种类；微生物类群十分庞杂，包括：无细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒等，属于原核生物的细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等，属于真核生物的酵母菌和霉菌，单细胞藻类、原生动物等。
2.微生物的特点；○1个体极小；○2分布广，种类繁多；○3繁育快；○4易变异。
第一章非细胞结构的超微生物——病毒一、名词说明：1.病毒：没有细胞结构，专性活细胞寄生的一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微非细胞生物。
2.噬菌体：是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称，因部分能引起宿主菌的裂解，故称为噬菌体。
3.溶原性：病毒感染细菌后，其基因组整合到宿主的染色体中，在宿主内进行复制同时引起细菌细胞的裂解。
那个过程称为溶原性。
4.亚病毒：是一类结构和组成比真病毒小，简单，仅有核酸或蛋白质组成，能够侵染动物和植物的病原体。
5.类病毒：是比病毒更加小的致病感染因子。
只含具侵染性的RNA组分。
6.拟病毒：又称类类病毒、壳内类病毒或病毒卫星，是一类被包裹在植物病毒粒体内部的类病毒，被称为拟病毒。
在自然水体中，鞭毛虫喜在多污带和α-中污带生活。
在污水生物处理系统中，活性污泥培养初期或在处理效果差时鞭毛虫大量出现，可作污水处理效果差时的指示生物。
变形虫喜在α-中污带或β-中污带的自然水体生活。
在污水生物处理系统中，则在活性污泥培养中期出现。
纤毛纲中的游泳型纤毛虫多数是在α-中污带和β-中污带，少数在寡污带中生活。
在污水生物处理中，在活性污泥培养中期或在处理效果差时出现。
扭头虫、草履虫等在缺氧或厌氧环境中生活，它们耐污能力极强，而漫游虫则喜在较清洁水中生活。
固着型纤毛虫，尤其是钟虫，喜在寡污带中生活。
钟虫类在β-中污带中也能生活，如累枝虫耐污能力极强。
它们是水体自净程度高、污水生物处理效果好的指示生物。
吸管虫多数在β-中污带，有的也能耐α-中污带和多污带。
在污水生物处理效果一般时出现。
在一般的淡水水体中出现的轮虫有旋轮虫属、轮虫属和间盘轮虫属，轮虫要求较高的溶解氧量。
轮虫是寡污带和污水生物处理效果好的指示生物。
由于它们吞食游离细菌，所以可起到提高处理效果的作用。
但在污水生物处理过程中，有时候会出现猪吻轮虫大量生长繁殖的现象，一旦它们大量繁殖会将活性污泥蚕食光，造成污水处理失败。
为避免此类现象发生，当镜检到猪吻轮虫有大量繁殖的趋势时，为了保持正常运行，可暂时停止曝气，制造厌氧环境抑制猪吻轮虫生长。
线虫是水净化程度差的指示生物。
在生活污水生物处理脱氮工艺中，在20℃左右，供氧充分的条件下，红斑颤体虫大量生长，把活性污泥蚕食光，使出水的水质急剧下降。
为了恢复处理效果，必须停止曝气，继续连续进污水，使处于缺氧状态，可有效抑制红斑颤体虫的生长。
浮游甲壳动物是水体污染和自净的指示生物。
剑水蚤和水蚤。
水体中含氧量低，水蚤的血红素含量高；水体中含氧量高，水蚤的血红素含氧量低。
由于在污染水体中溶解氧含量低，清水中氧的含量高，所以，在污染水中水蚤颜色比在清水中的红些。
理论课部分1说明水污染的来源、途径及危害。
答:(1)工业污染源。
主要污染地下水和地面水。
形成硫酸雾、酸雨;汞污染,形成“水俣病”;镉污染,形成“骨痛病”;短期集中排放,引起水生物大量死亡;还可引起农业减产。
(2)生活污染源。
污染地面水、地下水。
其中的病原微生物可引起流行病爆发。
其中的氮和磷可引起水体富营养化,造成水生生物死亡。
(3)面源污染。
农田施的化肥、农药,其中的氮会流失,引起水体污染,在水中形成亚硝酸胺可致癌;蔬菜、水果中的农药在人体内累积,形成潜在危害。
2什么是微生物(Microbe)?答:对形体微小,形态简单的低等生物的统称。
3微生物的共同特性有哪些?答:(1)形体微小,结构简单;(2)比表面积大,代谢能力强;(3)生长旺盛,繁殖快;(4)适应力强,易变异;(5)分布广,种类多。
4水中有哪些常见的微生物?答:非细胞类型:病毒(动物病毒、植物病毒、昆虫病毒),噬菌体(细菌病毒),真菌病毒等。
原核细胞类型:细菌、放线菌、蓝细菌、立克次氏体、衣原体、支原体等。
真核细胞类型:真菌(酵母菌、霉菌)、原生动物、微型后生动物、除蓝藻外的其它藻类等。
5试说明微生物在给排水工程中的作用和危害?(答:(1)污染水源。
水中有各种病原菌如伤寒杆菌、霍乱弧菌、痢疾杆菌及肝炎病毒等,它们可引起人类严重的传染病,这些病原菌是通过粪便污染水源。
因此了解水中的致病菌,设法去除,防止传染病的蔓延。
此外有些藻类可使水生色或产生气味,甚至引起水体富营养化,应对这些藻类加以控制。
(2)阻塞滤池、管道。
如藻类、放线菌、丝状细菌。
(3)影响工业产品的品质。
如藻类会使水呈现颜色,有些还会使水有鱼腥味或苦味。
(4)利用微生物处理废水。
生物滤池、活性污泥都是利用好氧微生物处理废水中溶解的和胶体的有机物。
污泥消化是利用厌氧微生物处理高浓度的有机废水。
生物的除磷脱氮也是利用微生物的作用来进行的。
(5)进行水体的净化。
污水排入河流、湖泊后,水体在一定限度内有自身的净化能力。
水污染基本知识1.1前言在自然界中，存在着大量依靠有机物生活的微生物，它们具有氧化分解有机物的巨大能力，利用这种微生物来处理废水的方法，叫做生物处理法。
自然环境是一个动态平衡体系，由于在自然界中，存在着大量依靠有机物生活的微生物，它们具有氧化分解有机物的巨大能力，以及水体中的流动以及其它物理和化学作用，对其中各种物质的变化具有一定的自动调节能力和缓冲作用，这种能力称为环境容量或者称为水体的受纳能力”。
水体也有这种在一定程度下能自身降低污染程度的能力。
通常称为水的自净能力，这种自净作用是可以解释为：1:河流中的各种微生物在摄取污水中的有机物和溶于河水中的氧的同时分泌出酶使有机物氧化分解，排出二氧化碳和水。
所谓好氧生物处理是在有氧的情况下，借好氧微生物的作用对污水中的污染物进行处理。
2:水体中其它的物理和化学作用，如河底污泥的吸附，水体流动等。
当进入水体的外来杂质含量超过了水体的自净能力时，造成水质恶化，形成水污染。
污水处理的概念来源于上述的水体自然净化作用1.2污染物性质和水质指标污染物性质按化学物质分：有机物无机物按物理形态大小分：悬浮物胶体溶解性废水水质指标1）物理性质：水温、色度、臭味、固体含量（SS ）及泡沫等2）化学性质：pH、有机物、溶解性固体、有毒物、N、P有机物：BOD、COD、TOD （总需氧量）3）生物学指标：细菌总数、大肠菌数1.2.1物理性质及指标表示污水物理性质的主要指标是水温、色度、臭味、固体含量及泡沫等。
水温污水的水温，对污水的物理性质、化学性质及生物性之有直接的影响。
所以水温是污水水质的重要物理性质指标之一色度色度可由悬浮固体、胶体或溶解物质形成。
悬浮固体形成的色度称为表色。
胶体或溶解物质形成的色度称为真色。
水的颜色用色度作为指标。
臭味生活污水的臭味主要由有机物腐败产生的气体造成。
工业废水的臭味主要由挥发性化合物造成。
固体物含量固体物质按存在形态的不同可分为：悬浮的、胶体的和溶解的三种；按性质的不同可分为：有机物、无机物与生物体三种。
9.1 水体的自净作用9.1.1 水体的自净当地面水接受一定的有机污染物后，水质发生了变化，在物理的、化学的和生物等因素的综合作用下，水体得以净化，水质恢复到污染前的水平和状态，这一过程称为水体自净。
任何水体的自净作用都有一定的限度，即自净容量。
某水域的污染物排放总量一旦超过其自净容量，该水域将不能或很难恢复至原来的状态，因此自净容量是指在水体正常生物循环过程中能够净化有机污染物的最大数量。
水体自净过程可以用图9.1表示。
图9.1水体自净过程（引自周群英、高廷耀.环境工程微生物学.北京：高等教育出版社.2000）有机污染物排入水体后，水中的好氧细菌将有机物氧化分解，同时进行繁殖。
当水体中有机污染物浓度很高时，大量细菌的生长繁殖会迅速耗尽水中的溶解氧，使水中出现缺氧或厌氧状态，导致鱼类、好氧原生动物、轮虫、浮游甲壳动物死亡。
厌氧细菌大量繁殖，对有机物进行厌氧分解。
随着有机物的降解，水中BOD浓度不断下降。
当有机物分解殆尽后，细菌失去营养源，其数量会减少，而光能自养型微生物利用水中溶解的无机物大量繁殖，随着无机营养物的消耗，使光合自养型微生物数量也减少，水体BOD、溶解氧恢复到原有水平，自净过程完成。
需要特别说明的是上述现象只有在总排污量小于水体自净容量情况下才会发生。
9.1.2 污化系统及污化指示生物正常情况下，有机污染物排入河流后，从排污口至下游的一段区域内进行着自净过程。
沿着河流方向会形成一系列连续的污化带。
由于各种水生生物需要不同的生存条件，所以在各个带中可找到不同的指示生物，包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、鱼类、底栖动物等。
根据指示生物的种群、数量、水质的不同，可以将污化带自上而下划分为多污带、α－中污带、β－中污带、寡污带。
9.2 污、废水生物处理方法分类生物处理是以含污染物的污、废水为培养基，通过微生物的代谢作用，将水中呈溶解和胶体状的有机污染物降解并转化为无害物质，达到水质净化目的。
1、生化需氧量：水中有机污染物被消耗氧微生物氧化分解时所需要的氧气的量2、化学需氧量：水中有机污染物被化学氧化剂氧化时所消耗的氧气的量3、水体自净：污水向下游流动过程中污染物浓度自然降低的过程4、污水处理：就是利用各种技术和手段将污水中污染物分离去除回收利用或将其转化为无害物质使污水得到净化5、污水生物处理：微生物在酶的催化作用下，利用微生物的新陈代谢功能，对污水中的污染物进行分解和转化6、分解代谢：微生物在利用底物过程中，一部分底物在酶的催化作用下降解并同时释放出能量的过程7、合成代谢：微生物利用另一部分底物或分解过程中产生的中间产物，在合成酶的催化作用下合成微生物细胞的过程8、底物（基质）：一切生物体内可通过，酶的催化作用而进行的生物化学变化的物质9、发酵：是指微生物将有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某些中间产物同时释放出能量并产生出不同的代谢产物10、呼吸：微生物在降解底物的过程中将释放出的电子交给电子载体，再经电子传递系统传给外援电子受体从而生成水或其他还原型产物并释放出能量的过程11、好氧生物处理：污水中有氧分子存在的条件下，利用好氧微生物包括兼性微生物降解有机物使其稳定化无变化的处理方法12、厌氧生物处理：在没有分子氧及化合态氧存在的条件下，利用兼性微生物与厌氧微生物降解和稳定有机物的生物处理方法13、氨化：微生物分解有机氮产生氨的过程14、硝化：在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下将氨态N转化为亚硝酸N和硝酸N的过程15、反硝化：在缺氧的条件下，亚硝酸氮和硝酸氮在反硝化细菌的作用下被还原为N2的过程16、同化：生物处理过程中，污水中的一部分氮被同化成微生物细胞的组成成分并以剩余污泥的形式得以从污水中除去的过程17、生物除磷：是在厌氧-好氧或厌氧-缺氧交替运行的系统中利用聚P微生物具有厌氧释磷及好氧（或缺氧）超量吸磷的特性，好氧或缺氧段中混合液P的浓度大量降低，最终排放含量有大量富P污泥而达到水中除磷的目的18、微生物的生长规律：在适宜的条件下单位时间内，微生物数量或总质量增加19、容体负荷：单位体积反应器单位时间内所接受的有机物的量20、生物膜：微生物在水环境中能在适宜的载体里面牢固的附着并生长繁殖，细胞胞外聚合物使微生物细胞形成纤维状缠绕的结构21、TOD：用来衡量有机物的大小（总有机碳）22、水体富营养化：指在人类活动影响下，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23、水体污染：排入水中的污染物在数量上超过该物质本底浓度和水的环境容量从而导致水的物理化学性质发生改变，使得水体固有的生态系统和水体功能受到破坏24、混合液悬浮固体浓度MISS：曝气时混合液中单位体积所具有的悬浮物的质量，反应活性污泥量大小25、挥发性固体浓度Mlvss:曝气池混合液中单位体积混合液所具有的挥发性悬浮固体的质量26、污泥沉降比SV%：曝气池混合液静止30分钟后沉降污泥的体积分数，反应污泥沉降性能的指标27、污泥沉降指数SVI：曝气池混合液静止30分钟后，单位质量干污泥所形成的湿污泥的体积。
水处理微生物学引言一、水处理微生物学的研究对象微生物（microorganism）：是个体很小的生物，其大小用um（微米）度量，肉眼看不见，只有在显微镜下放大以后，才能看到的低等生物。
微生物学：研究微生物的形态、分类和生理等特性；研究它们的生存环境条件；研究它们在自然界物质转化中所起的作用；研究控制它们生命活动的方法。
水处理微生物学：研究水微生物的形态、生理特性和控制方法；研究水微生物在水处理中的作用机理和规律；研究水微生物的检验方法；判定水体污染和自净能力以及水处理效果的好坏。
二、水中常见微生物的类型及特点1、微生物的名称和分类(1)界―门―纲―目―科―属―种微生物的名用二个拉丁语拼写，第一个是属名，词首字母大写,第二个是种名,如：Escherichia coli 大肠杆菌属名相当于我们的姓，种名相当于名。
(2)生物系统分类见图(1-1)2、微生物的动植物属性细菌类不能进行光合作用，不能运动，但属于植物。
植物和动物的本质区别见(表1)：图(1-1) 新生动物动物界中生动物生物界原生动物植物界羊齿植物分裂菌类细菌类苔藓植物菌类叶状植物地衣类真菌类藻类表1:植物(细菌类)和动物(原生动物)的不同点3、类型非细胞形态的微生物—病毒细菌水中微生物原核生物放线菌细胞形态的微生物蓝藻藻类酵母菌真核生物真菌霉菌肉足类原生动物鞭毛类纤毛类后生动物轮虫线虫(1)病毒：使用光学显微镜看不见，（病毒个体小于0.2um）必须使用超显微镜或电子显微镜。
(2)原核生物：具用原核细胞的生物，其内部结构简单，细胞的核发育不完全，只是一个核物质高度集中的核区（拟核、似核），不具核膜，核物质裸露，与细胞质没有明显的界限，没有分化的特异的细胞器，只有膜体系的不规则泡沫结构，不进行有丝分裂。
(3)真核生物：具有真核细胞的生物，其内部结构比较复杂，有发育完好的细胞核，有核膜使细胞核和细胞质有明显界限，有高度分化的特异细胞器，进行有丝分裂。
