水处理微生物学197页PPT

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3.理解铁细菌的特性、代谢方式及其过度繁殖对水 处理工程的影响。
4.理解硫细菌的特性、代谢方式及其过度繁殖对水处 理工程的影响。
5.真核生物(eucaryotic organism ): 凡是有发育完好的细胞核，有核膜（细胞核与细
胞质具有明显的界限），有高度分化的特异细胞器 （线粒体、叶绿体、高尔基体等），进行有丝分裂的 细胞。
弗罗里对弗莱明的发现大感兴趣。钱恩负责青霉菌的
培养和青霉素的分离、提纯和强化，使其抗菌力提高
了几千倍，弗罗里负责对动物观察试验。
青霉素的发现和大量生产，拯救了千百万肺炎、
脑膜炎、脓肿、败血症患者的生命，及时抢救了许多
的伤病员。为了表彰这一造福人类的贡献，弗莱明、
钱恩、弗罗里于1945年共同获得诺贝尔医学和生理学
奖。
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二、霉菌的形态、大小
1.基本特征： 菌丝：管状、伸长、 分枝、直径3-10μm
2.根据隔膜情况分类： 无隔膜菌丝 Nhomakorabea有隔膜菌丝
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3.菌丝的分布和功能分布与功能
与放线菌 一样菌丝体分 营养丝、气生 丝。
繁殖器官
气生菌丝 营养菌丝
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三、霉菌的繁殖方式
繁殖方式
菌丝片段（液体） 无性孢子
特点：
细胞具有真核，一般能运动；藻类细胞中大多数
含有叶绿体；白天能够进行光合作用吸收CO2产生氧 气，晚上能进行呼吸作用利用O2 释放能量供其生命 活动。造成白天水体中溶解氧很高，晚生急剧下降。
黄曲霉素主要存在于被黄曲霉素污染过的粮食、 油及其制品中。例如黄曲霉污染的花生、花生油、玉 米、大米、棉籽中最为常见，在干果类食品如胡桃、 杏仁、榛子、干辣椒中，在动物性食品如肝、咸鱼中 以及在奶和奶制品中也曾发现过黄曲霉素。

❖ 在废水处理中，可作为指示生物； ❖ 源水中大量繁殖，可能阻塞滤池； ❖ 是大多数名贵水产品的开口饵料和优质食
物，在水产养殖业有很大的应用价值.
二、甲壳类动物
❖ 主要特点是具有坚硬的甲壳。常见种类有水 蚤和剑水蚤，它们以细菌、酵母菌、单细胞 藻类、原生动物以及有机碎屑为食；
❖ 源水中过度繁殖，易污染供水系统，如哈尔 滨市宾县（ 1995 ~2004年）剑水蚤出现在管 网末端，吉林省四平市（ 2001年）在管网中 发现水蚤。
2.1 细菌
☞2.1.1 细菌形态与大小
❖ 细菌：单细胞、不分枝，类似植物的原核微生物
球菌
分类 杆菌 螺旋菌
细菌基本形态，是鉴定菌 种的依据之一
❖ 细菌的大小 单位：μ m（微米） 球菌：直径（ 0.5~1.0微米） 杆菌：宽度（直径）×长度 （直径在0.4~1.0微米，长度为宽度的一至数倍） 螺旋菌：宽度（直径）×长度 （长度是两端的距离） 大小受各种因素影响而变化
偏端丛毛菌类 (B)
周毛菌类 (C)
A
B
C
☞2.1.3 细菌的培养特征与研究方法
一、菌落：单个细菌在固体培养基表面经繁殖以后形成的肉眼 可见的集团。 (一定培养条件下表现出一定的特征)
二、染色： 单染：一种染料使细菌着色。 复染：两种染料对细菌着色。（鉴别染色法）
革蓝氏染色法 草酸铵结晶紫 沙黄（蕃红）
c、淀粉、油脂、味精废水及柠檬酸残糖废水 均可利用酵母菌处理，还可得到酵母菌体蛋 白，用作饲料。
3.1.2 霉 菌
一、霉菌的形态和大小
霉菌：通常指那些菌丝体较发达又不产生 大型肉质子实体（蕈菌）结构的真菌。
霉菌的菌丝直径约3～10µm。
菌丝：
营养菌丝

◆ 菌体死亡速度大于繁殖速度。 ◆ 死亡菌＞活菌数。自溶。 内源呼吸，曲线下降。
应用： 一般不作应用
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（2）以活细菌重量变化绘制的生长曲线 生长率上升阶段（对数生长阶段） 适应期、对数期 初：菌体个数不增加，菌体体积增大 后：生长率达最高，分解速率最大。 食料：供 〉求
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膜不让细菌流出。滤菌。将膜放在固体培养基表面 培养。计数类似平板计数法。
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（3）重量法 测定细胞干重 离心法，过滤法。 105℃~110℃干燥。 水处理构筑物内细菌生长量常采用该法。 做法：取一定体积的待测污泥样品，放于蒸发皿中
干燥，然后称重。 活性污泥法中采用的指标是混合液悬浮固体
的温度下培养，并定时取样测定活细菌的数目和重量的 变化，以活细菌个数的对数或活细菌重量为纵坐标，以 培养时间为横坐标作图，所得的曲线即为细菌的生长曲 线。
这种培养方式为间歇培养或分批培养。
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（1）以活细菌数目的对数绘制的生长曲线 适应期 对数期 稳定期 衰亡期
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适应期（缓慢期） lag phase 特点：
初：细菌数目不增加，体积增长快。 后：个别菌体繁殖，个数少许增加。 曲线平缓。大量诱导酶的合成。
应用： 缩短此期，提高设备利用率 用处于对数期的活性污泥接种
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对数期 log phase 特点：
分裂快，数目增多； 活菌数 ≈总菌数； 曲线直线上升。 此时细胞的大小、组成、生理特征等均趋于一 致，代谢活跃，生长速率高，代时稳定。 应用： ➢ 接种用的好种子 ➢ 代谢、生理研究的好材料
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三、细菌的生长曲线和废水生物处理的关系 （1）大多数活性污泥处理系统运行范围是：

14.水处理微生物过程
Microbial process in wastewater treatment
王 志平
wangzply@
一、环境污染的生物效应
污染项目
生产活动 有机物 重金属
交通运输 营养盐
气态污染 生活消费
生物污染
生态系统
迁移转化 生物转化 生物浓缩 生物积累 生物放大
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(4)产甲烷阶段
❖ 在此阶段，产甲烷菌在二氧化碳存在时，利 用氢气生成甲烷；也可以直接利用乙酸生成 甲烷，二者的比例一般为3/7。
❖ 利用乙酸产甲烷的菌有索氏甲烷丝菌 (Methanothrix soehngenii)和巴氏甲烷八 叠球菌(Methanosarcina barkeri)
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aerobic anaerobic abiotic
FEMS Microbiol Rev 34 (2010) 445–475
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氯烃降解的典型细菌
VC,DEC assimilating bacteria; aerobic ; anaerobic degrading microbes
❖ 在微生物絮体、颗粒或生物膜内 会形成不同的微生态环境，造成 适合不同生物反应过程的宏观环 境(好氧区、缺氧区)；
❖ 生物群体并不在好氧及缺氧区之 间循环，而在固定位置处形成不 同的微环境；
❖ 精细地控制溶解氧浓度即可保证 微环境缺氧环境，使得好氧区产 生的N03-得以还原。
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FEMS Microbiol Rev 32 (2008) 927–955
多 环 芳 烃 的 典 型 降 解 途 径
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兼性微生物
兼性微生物既可以在有氧生物
1 污水中的细菌、真菌和病毒
污水中常见的微生物包括细菌、真菌和病毒，它们对水质有显著影响。
2 自然界中的微生物
自然界中的微生物也参与了水处理过程，发挥着重要的生态功能。
微生物在不同的水处理过程中的作用
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生物处理过程
2 膜技术在水处理中的
应用
膜技术在水处理中的应用 不断发展，提供了更高效 的水处理方法。
3 微生物与纳米技术的
结合
微生物与纳米技术的结合 可以创造出新的水处理技 术和材料。
总结
水处理微生物学的重要性和未来发展趋势，微生物在水处理过程中的作用和对水质的影响是研究的重点。
微生物群落结构的变化可以反映出水质的变化，为水处理提供指标。
水处理微生物的监测方法
1 监测微生物群落的水平
通过分子生物学方法监测微生物群落的组成和多样性。
2 监测微生物数量和活性的方法
通过培养和测定微生物数量以及活性来监测微生物的变化。
微生物处理技术发展趋势
1 生物反应器的优化
通过优化生物反应器的设 计和运行，提高水处理的 效率和效果。
微生物通过降解有机物、氮转化和磷去
物理或化学处理过程中的微生物
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除等方式参与生物处理过程，提高水质。
作用
微生物在物理或化学处理过程中发挥着 辅助或协同的作用，提高处理效果。
水处理微生物对水质的影响
1 水处理微生物对水质指标的影响
水处理微生物可以影响水质指标，如溶解氧、pH值和浊度等。
2 微生物群落结构对水质指标的影响
《水处理微生物学》PPT 课件
水处理微生物学是研究微生物在水处理中的作用和重要性的科学领域。

到的具体表现。是一种现实性。
遗传型 （可能性）
+
环境条件
代谢，发育 表型 （现实性）
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变异
任何一种生物的亲代和子代以及个体之间，在形态结 构和生理机能方面都有所差异，这种现象叫做变异。
特点：
遗传是相对的，变异是绝对的 性状变化幅度大 新性状稳定、可遗传
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请大家想一想，与遗传 变异有关的俗语或谚语 有哪些？
➢ 最经典的结构：双 螺旋结构。
➢ 沃森、克里克 1953年提出。
沃森（左）和克里克与DNA分子双螺旋结构2模5 型
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➢ 双螺旋结构模型
（1）两条走向相反的多核苷酸链，以右手方向沿同一轴心平行 盘绕成双螺旋，螺旋直径为2nm。 （2）脱氧核苷酸链（DNA）是由脱氧核苷酸按一定顺序排列组成
磷酸
脱氧 核糖
遗传具有保守性 优点：保障优良性状稳定遗传； 缺点：环境变化，无法适应而死亡。
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金 丝 猴 的 后 代 仍 然 是 金 丝 猴
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遗传型
又称基因型，指某一生物个体所含有的全部遗传因子 即基因组所携带的遗传信息。
表型
指某一生物体所具有的一切外表特征和内在特性的综 合，是其遗传性在合适环境条件下通过代谢和发育而得
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生物的遗传物质：
含DNA的生物：
如真核生物、原 核生物和只含 DNA的病毒等
以DNA为遗 传物质
仅含RNA的生物： 以RNA为遗
传物质 如流感病毒、
爱滋病病毒、
烟草花叶病毒 等
动植物
蓝藻
细菌
噬菌体 噬菌体
流感病毒 艾滋病毒 烟草花叶病毒 流感病毒 艾滋病毒 烟草花叶10病毒
哪些人用什么方法最终证明了 遗传的物质基础？

有效pH值范围 1~14
5~14
1~12
弱碱性 0~7
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离子交换平衡
选择系数大于1，说明该树脂对B+的亲合力大与对
A+的亲合力，即有利于进行离子交换反应。
一般常温低浓度下：
①原子价、电荷数越大的离子，对树脂的亲和力越大；
②对相同价数的离子，原子序数越大，水合离子的半径
越小，亲和力越大。
⑶ 进风口高于水面距离＞25cm，伸入内壁，防止水溅入风口
⑷ 通风管有一定坡向水面的坡度
⑸ 防止出水管不通，使水漫入鼓风机
⑹ 设备防腐
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固定床软化系统的设计计算
物料平衡关系式： Fh·q＝QT·Ht
Q＝ηqo ＝ {ηr －（1－ηs）}qo
η：树脂实际利用率 ηr ：树脂再生程度，再生度 ηs ：树脂饱和程度，饱和度
比耗：n
mol / mol （再生剂 / 工作交换容量）
再生1mol所需质量：R＝n·MB 再生剂摩尔质量
G＝q·R＝q·n·MB （g / L） q:树脂工作交换容量
每台离子交换器再生一次所需要再生剂的总量等于：
式中α——工业用酸或盐的浓度或纯度，%
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除二氧化碳器 1 ．原理：
因为PO43-＞SO42-＞NO3-＞Cl-＞F-＞HCO3-＞HSiO3-
2）.生容易：NaOH，NaHCO3，Na2CO3，NH4OH都可，实 际值是理论值的1.2～1.4倍。
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3）.交换容量大
可做强碱阴床前的预处理
4）.抗有机污染强，吸附后容易洗脱 可做强碱阴床前的预处理

（PHB）），逆浓度梯度过量吸磷（贮备厌氧状态能源——多聚磷酸 盐颗粒(即异染颗粒) ）；
厌氧时：正相反——不繁殖，释放磷酸盐于体外（产生能量供其储
备消耗好氧状态能源——PHB）。
有机基质 产酸菌
乙酸 聚P
厌氧区
部分回流 做种
P PHB
好氧区
水中P
大部分 （P）去除
聚聚P聚P聚PP
PHB
聚P
聚磷菌
聚磷菌
传统生物脱氮工艺
去碳
硝化
反硝化
甲醇
硝化（好氧）→反硝化（厌氧） 外碳源？
甲醇
利用进水
进水
中的BOD
好氧 脱碳 硝化 滤池
厌氧 反硝 化 滤池
出水
两级滤池法工艺流程
补充反硝化菌的碳源！
生物脱氮工艺（A/O）
硝化（好氧）→反硝化（厌氧）
生物除磷
常规二级生物处理中，微生物 中含磷量为1.5%~2.3%，排放剩余 污泥的除磷率为10%~30%。 “超量吸磷”
（BOD：N：P）100：5：1——微生物除碳的 同时吸收磷元素用以合成细胞物质和合成ATP 等，但只去除污水中约19％左右的磷。某些高 含磷废水中残留的磷还相当高，故需用除磷工 艺处理。
1．微生物除磷原理
依靠聚磷菌（兼性厌氧菌）聚磷，再从水中除去这 些细菌。
好氧时：大量繁殖（消耗好氧状态能源——聚β-羟基丁二酸
O2 聚磷菌
聚磷菌
2．工艺简介
常见的脱磷工艺如下图所示
进
出
水
水
部分污泥回流接种
厌氧 放磷
好氧 聚磷
沉淀 脱磷
剩余污 泥处理
生物除磷工艺
A/O工艺
生物脱氮除磷组合工艺