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《水处理生物学》PPT课件

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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。

水微生物学(终稿)_PPT幻灯片

化学需氧量（COD：Chemical Oxygen Demand 用化学方法氧化分解废水水样中有机物过程中所消耗的氧化剂量折合成氧量（O2）（mg/L）
常用的氧化剂主要是重铬酸钾(K2Cr2O7) 称CODCr 酸性条件下，硫酸银作为催化剂，氧化性最强；废水中还原性物质同样被氧化；
实验原理：化学需氧量是在强酸性溶液中用一定量过量的重铬酸钾氧
真菌
真菌生活在富含有机物质的环境中，尤其是多糖类有机化合物。
真菌代谢强度高，可用于有机污染物的生物处理，它能分解诸如纤维素、果胶质等很复杂的有机化合物，甚至还能破坏某些杀菌剂。
（5）酵母菌酵母菌（yeast）是一个通俗名称，一般泛指能发酵糖类的各种单细胞真菌。酵母菌一般以单细胞状态存在能发酵糖类产能
菌胶团与污水活性污泥（AS）处理系统
污水初沉池
曝气池
二沉池处理水
回流污泥
剩余污泥
污水活性污法的工艺流程
活性污泥（activated sludge）: 一种绒絮状小泥粒，由细菌为主体的微型生物群以及胶
体、悬浮物等组成。
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（2）放线菌
➢ 常存在于含水量低、有机物丰富呈碱性的土壤中。 ➢ 土壤的“泥腥味”由放线菌产生的。
无机氮源有氨、尿素、铵盐、硝酸盐等。
（3）矿物元素
矿质元素是微生物生长必不可少的一类营养物质，其主要作用是构成细胞的组成成份、参与酶的组成、维持酶的活性、调节和维持细胞的渗透压平衡、控制细胞pH值和氧化还原电位等。
大量元素有P、S、K、Mg、Ca、Na 等，没有它们微生物就无法生长。
微量元素有Cu、Zn、Mn、Mo、Co等，主要是一些酶的辅助因子。微生物生长所需要的微量元素一定要控制在正常的浓度范围内。

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❖ 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

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◆ 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：

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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
1
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
2
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
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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。

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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。
3
金丝猴的后代仍然是金丝猴
4
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？

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大小受各种因素影响而变化
☞2.1.2 细菌细胞构造
鞭毛
细胞质
细胞膜细胞壁
荚膜
核质内含物
图 1.1
细菌基本构造
细胞壁：固定细菌形态、保护细胞
细胞膜：选择性的半渗透性，吸收营养物质和排除废物方面起作用
细胞质：进行新陈代谢活动
内含物：细菌新陈代谢产物，或储备营养物质
核质：决定生物遗传性
特殊结构 1、荚膜：保护作用，提供营养菌胶团：一定数目的个体，按照特定的构造聚集在
危害：水体富营养化，引起“水华”和“赤潮” 影响水厂过滤工作
益处：间接处理污水（如氧化塘）
几类蓝细菌的典型形态
总结
水处理中微生物的种类和特征水处理中微生物的生理特性，
及其在水处理中的应用
第三章真核生物
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真菌（酵母菌及霉菌）的形态、大小及作用；
藻类及其在水处理中的作用；
革蓝氏阳性菌：紫色（所有的球菌与芽孢）革蓝氏阴性菌：红色 [杆菌（无芽孢的）
与螺旋菌] 三、观察
普通光学显微镜电子显微镜
2.2 放线菌
一、定义：放线菌是一类呈菌丝状生长和以孢子繁殖的单细胞细菌
二、形态构造
基内菌丝：吸收营养物质气生菌丝：吸氧孢子丝：分生孢子
图1.2 链霉菌的形态、构造图
3.1.1 酵母菌
一、形态和大小细胞形态为圆形、卵
形或圆柱形等；具有多孔核膜包裹起
来的定形细胞核；菌体比细菌大，一般
长8~10µm，宽1~5µm；
二、酵母菌繁殖
为主
a、无性繁殖（出芽，芽孢子）
b、有性繁殖（子囊，子囊孢子）
三、酵母菌特点：
a、个体一般以单细胞状态存在；
b、多数出芽繁殖；
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：
营养菌丝气生菌丝（注：多数霉菌菌丝体内有隔膜，而放线菌菌丝内部相通，一般无隔膜。）
微米级：光学显微镜下可见（细胞）小（个体微小）
纳米级：电子显微镜下可见（细胞器、病毒）
微生
单细胞简（构造简单）简单多细胞
物
非细胞（即分子生物）
原核类：细菌、放线菌、蓝细菌、支原
体、衣原体等低（进化地位低）真核类：真菌（酵母菌、霉菌等），原生
动物，显微藻类
非细胞类：病毒、亚病毒
☞1.1 水中常见微生物种类及特点
c、能发酵糖类产能；（菌落有“酒香”味）
d、常生活在含糖量较高、酸度较大的水生环境中。
四、作用
发酵型：分解碳水化合物为酒精和二氧化碳，用于发面做面包、馒头和酿酒。
氧化型：
a、氧化烃类物质，在石油加工工业中起积极作用，如石油脱腊、降低石油的凝固点。
b、假丝酵母和粘红酵母菌在炼油厂的含油、含酚废水生物处理中，起积极作用。
课本：《水处理微生物学》（第三版）顾夏生等中国建筑工业出版社
参考书目：《微生物学》（第二版）武汉大学编
高等教育出版社《环境微生物学》周群英等编
高等教育出版社
第一章绪论
微生物：一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。
微生物学：对于微小的被称为微生物的有机体的科学，称为微生物学。
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。
特征)
(一定培养条件下表现出一定的
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）
初染——媒染——脱色——复染
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）
二、作用
霉菌都是依靠有机物生活，能分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其它含氮有机物。在活性污泥中，若繁殖了大量的霉菌，也会引起污泥膨胀。
非细胞形态的微生物 —— 病毒
水
细菌
中微
原核生物放线菌
生
蓝藻
物细胞形态的微生物
藻类（除蓝藻）
酵母菌
真菌霉菌
真核生物
肉足类
原生动物鞭毛类
纤毛类后生动物
水处理中微生物特征
种类繁多分布广繁殖快容易发生变异代谢能力强形体微小数量大
第二章原核生物
水处理微生物学1学源自本课程的目的和作用本课程是给水排水专业基础课，它的任务是通过学习使大家掌握微生物的基本概念、类型、生理特性、微生物与环境的关系、以及微生物在水处理中的作用等基本理论，为学好专业课打下必要的基础，并为以后从事水处理工程设计、研究工作提供微生物学基础知识。
课本及参考书
三、放线菌的繁殖与菌落特征繁殖：通过无性孢子及菌丝片断进行繁殖，以分生孢子
为主。菌落特征：（1）干燥、不透明、表面呈致密的丝绒状；（2）菌落和培养基的连接紧密，难以挑取；（3）菌落的正反面颜色常不一样，在菌落边缘
的琼脂平面有变形现象。
2.3 蓝藻（蓝细菌）
特征：细胞壁与革兰氏阴性菌相似；细胞体积一般比细菌大；分布广，抵抗环境能力强。
原生动物的特性及其在水处理中的作用；
后生动物的特性及其在水处理中的作用。
☞ 3.1 真菌
真菌：最主要的真核微生物类群，包括单细胞酵母菌和多细胞分枝状霉菌。
真菌特点： a、无叶绿素，不能进行光合作用； b、一般具有发达的菌丝体； c、营养方式为异养吸收型； d、以孢子的方式进行繁殖； f、陆生性较强
一起，具有同一个公共的荚膜。
菌胶团
无荚膜细胞
带有荚膜的细胞
2、芽孢：是形成孢子细菌种类的休眠阶段特点：新陈代谢活动低壁厚，水分少不易透水能抵抗外界不良环境能形成芽孢的细菌都是革蓝氏染色阳性的细
菌
3、鞭毛：是细胞质的突出体
具有鞭毛的细菌能真正运动
偏端单毛菌类（一(A般) 鞭毛和荚膜不同时存在于一个细胞内）偏端丛毛菌类 (B)