水處理工程生物基礎(chǔ)10

1、1 1、研究生和本科生的區(qū)別、研究生和本科生的區(qū)別2 2、如何順利完成研究生論文、如何順利完成研究生論文3 3、課程學(xué)習(xí)與研究生論文的關(guān)系、課程學(xué)習(xí)與研究生論文的關(guān)系4 4、怎么才算一名合格的碩士、怎么才算一名合格的碩士5 5、研究生就業(yè)問題、研究生就業(yè)問題王永強(qiáng)，工科樓a430，86984668，第十章第十章 廢水生化處理理論基礎(chǔ)廢水生化處理理論基礎(chǔ)一、第一節(jié)第一節(jié) 廢水處理生物基礎(chǔ)廢水處理生物基礎(chǔ)一、概述廢水的生物處理方法(也叫生化法)是利用微生物的新陳代謝作用，使廢水中呈溶解狀態(tài)、膠體狀態(tài)以及某些不溶解的有機(jī)甚至無(wú)機(jī)污染物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無(wú)害的物質(zhì)，從而達(dá)到凈化的目的。n微生物：?jiǎn)渭?xì)胞及

2、多細(xì)胞生物。狹義指菌類生物(細(xì)菌、放線菌、真菌及病毒等）廣義指除菌類生物及病毒外，藻類、原生動(dòng)物和一些后生動(dòng)物。非細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物真細(xì)菌亞綱真細(xì)菌亞綱原核細(xì)胞生物真細(xì)菌綱真細(xì)菌綱原生動(dòng)物原生動(dòng)物放線菌綱放線菌綱細(xì)菌門細(xì)菌門粘細(xì)菌綱粘細(xì)菌綱真核藻類真核藻類立克氏體綱酵母菌酵母菌螺旋體綱支原體綱真核細(xì)胞霉菌霉菌生物微型后生動(dòng)物微型后生動(dòng)物高低等動(dòng)物低等植物高等植物具細(xì)胞結(jié)構(gòu)生物藍(lán)藻門（藍(lán)綠細(xì)菌）藍(lán)藻門（藍(lán)綠細(xì)菌） 微生物的特點(diǎn)：微生物的特點(diǎn)： 個(gè)體極小個(gè)體極小 繁殖快、代謝速率快繁殖快、代謝速率快 數(shù)量多數(shù)量多 易變異易變異 種類多、分布廣、代謝類型多樣種類多、分布廣、代謝類型多樣微生物微生物(mic

3、roorganisms)(microorganisms)是一群個(gè)體微小、結(jié)構(gòu)是一群個(gè)體微小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，人的肉眼看不見的，必須借助于光學(xué)顯微簡(jiǎn)單，人的肉眼看不見的，必須借助于光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡才能看到的微小生物。鏡或電子顯微鏡才能看到的微小生物。n 微生物的個(gè)體極小，由幾納米到幾微米,人類肉眼的分辨率人類肉眼的分辨率為為0.1mm，幾十甚至上百個(gè)細(xì)菌排在一起才能看見；光學(xué)顯光學(xué)顯微鏡的分辨率為微鏡的分辨率為0.2um，可以看見大部分微生物的輪廓，而病毒小于02um，在光學(xué)顯微鏡可視范圍外，需通過(guò)電子顯微鏡才可看見，電子顯微鏡的分辨率為0.20.4nm,利用電子顯微鏡可以清晰地看見各種微生物的

4、結(jié)構(gòu)。艾滋病毒攻擊人體淋巴細(xì)胞電子顯微鏡放大十萬(wàn)十萬(wàn)倍 n生物界中，微生物具有最高的繁殖速度。尤其是以二分裂方式繁殖的細(xì)菌，其速度更是驚人。例如，大腸桿菌大腸桿菌和梭狀芽孢桿菌在最合適的條件下，和梭狀芽孢桿菌在最合適的條件下，20分鐘可繁殖一代。分鐘可繁殖一代。如果它始終處在最適宜的條件下，則一晝夜可由一個(gè)細(xì)如果它始終處在最適宜的條件下，則一晝夜可由一個(gè)細(xì)菌產(chǎn)生菌產(chǎn)生4.71021個(gè)后代，經(jīng)個(gè)后代，經(jīng)48h后可產(chǎn)生后可產(chǎn)生2.21043個(gè)后個(gè)后代。假如一個(gè)細(xì)菌重量為代。假如一個(gè)細(xì)菌重量為1012g，那么，這里的總重量，那么，這里的總重量將達(dá)到將達(dá)到2.21025噸。這個(gè)重量相當(dāng)于噸。這個(gè)重量相

5、當(dāng)于4000個(gè)地球之重。個(gè)地球之重。當(dāng)然，由于種種限制，這種幾何級(jí)數(shù)增殖速度最多也只能維持幾個(gè)小時(shí)。由于這一特點(diǎn)，廢水處理中，提供合適的條件， 微生物很快就會(huì)達(dá)到相當(dāng)?shù)臄?shù)量，從而廢物處理效率很高。以下一些數(shù)字可說(shuō)明環(huán)境中微生物數(shù)量之多： (1)土壤是微生物的“大本營(yíng)”，其中數(shù)量達(dá)達(dá)達(dá)達(dá) (2)全世界海洋中微生物的總重量約280億噸 (3)人體腸道內(nèi)菌體總數(shù)達(dá)。(4)新鮮葉子表面微生物數(shù)量達(dá)100多萬(wàn)個(gè)g(5)人們使用的鈔票，(6)人的一個(gè)噴嚏約含菌個(gè)，感冒患者的一個(gè)噴嚏含細(xì)菌多達(dá)。 一系列的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，我們是生活在一個(gè)被大量微生我們是生活在一個(gè)被大量微生物包圍著的環(huán)境中物包圍著的環(huán)境中，只是

6、因?yàn)槿庋鄄豢梢姸３！吧砩碓诰胁恢诰胁恢薄多數(shù)微生物為單細(xì)胞，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，整個(gè)細(xì)胞直接與環(huán)境接觸，易受環(huán)境因素影響，引起遺傳物質(zhì)dna的改變而發(fā)生變異，即使變異頻率十分低（如即使變異頻率十分低（如10-510-10），），由于數(shù)量龐大，也可以在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大量變異后代由于數(shù)量龐大，也可以在短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)大量變異后代，當(dāng)環(huán)境變化時(shí)，微生物會(huì)大量死亡，活下來(lái)的微生物往往會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)和生理特性的變異以適應(yīng)變化了的環(huán)境。n近五十年來(lái)，由于工業(yè)化的發(fā)展出現(xiàn)來(lái)大量人工合成的有機(jī)化合物，如殺蟲劑、除草劑、洗滌劑、增塑劑、塑料等。這些化合物對(duì)地球來(lái)講是新參加進(jìn)來(lái)的成員。開始，微生物很難降解他們，但由于

7、微生物有很強(qiáng)的變異性特點(diǎn)陸續(xù)出現(xiàn)了能分解他們的微生物種類。n微生物易變異的特點(diǎn)對(duì)于人類不利處在于在微生物研究中會(huì)引起菌種退化，同時(shí)在醫(yī)療中致病菌對(duì)抗生素產(chǎn)生抗藥性；但但n目前已確定的微生物種數(shù)還只有目前已確定的微生物種數(shù)還只有，其中細(xì)菌、放線菌約1500種。蘇聯(lián)微生物學(xué)家伊姆舍涅茨基曾估計(jì)，“目前我們所了解的微生物總數(shù)，至多也不目前我們所了解的微生物總數(shù)，至多也不超過(guò)生活在自然界中的微生物總數(shù)的超過(guò)生活在自然界中的微生物總數(shù)的10”。如果這一估計(jì)不錯(cuò)的話，將來(lái)的某一天，微生物的總數(shù)可能會(huì)超過(guò)目前動(dòng)、植物的種數(shù)之和。n在地球上，微生物的分布可說(shuō)是無(wú)微不至，無(wú)孔不入，無(wú)遠(yuǎn)不達(dá)。微生物只怕微生物只怕

8、“火火”，地球上除了火山的中，地球上除了火山的中心區(qū)域外，從生物圈、土壤、水圈直至大氣圈、巖石心區(qū)域外，從生物圈、土壤、水圈直至大氣圈、巖石圈，到處都有微生物的足跡圈，到處都有微生物的足跡。n微生物的代謝類型極其多樣，其“食譜”之廣是任何生物都不能相比的。n例如，假單胞菌屬的某些種，甚至能分解90種以上的有機(jī)物，可利用其中的任何一種作為唯一的碳源和能源進(jìn)行代謝。n有些微生物還可利用有毒物質(zhì)如酚、氰(脂)化物等作為營(yíng)養(yǎng)。再如，汞是一種人所共知的環(huán)境毒物，有一類微生物能使汞甲基化，進(jìn)一步加大汞的毒性和危害；又有另一類抗汞微生物，可使甲基汞變?yōu)樵毓瑥亩衫糜诨厥展?，去除汞害。在廢物處理中，我們

9、能很容易找到用于處理各種污染物質(zhì)的微生物菌種。n二、廢水處理過(guò)程中的微生物二、廢水處理過(guò)程中的微生物給水和廢水處理涉及的微生物的種類很多，主要三類：原核細(xì)胞微生物、真核細(xì)胞微生物原核細(xì)胞微生物、真核細(xì)胞微生物和非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的病毒和非細(xì)胞結(jié)構(gòu)的病毒(噬菌體噬菌體)。n（一）原核細(xì)胞微生物（一）原核細(xì)胞微生物原核細(xì)胞微生物的細(xì)胞僅有原始的核物質(zhì)，原核細(xì)胞微生物的細(xì)胞僅有原始的核物質(zhì)，無(wú)核膜與核仁的分化，也無(wú)細(xì)胞器等。包括：無(wú)核膜與核仁的分化，也無(wú)細(xì)胞器等。包括：細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌等，其結(jié)構(gòu)如圖所示。細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌等，其結(jié)構(gòu)如圖所示。細(xì)菌(真細(xì)菌) 細(xì)菌是廢水和給水處理中最重要的一類微生物。它

10、是一種單細(xì)胞的類似植物的生物。細(xì)菌的大小一般為0.51.0微米。細(xì)菌具球形、桿狀及螺旋等形狀分別稱為球菌、桿菌和螺旋菌。細(xì)菌以單個(gè)或群體，通常以二分裂法繁殖。 細(xì)菌細(xì)胞的最外層為細(xì)胞壁(cellwall)，厚約20 nm，是具有較強(qiáng)的堅(jiān)韌性的一層薄膜，起固定細(xì)菌形態(tài)和保護(hù)細(xì)胞的作用。 細(xì)胞壁由脂類、蛋白質(zhì)和多糖的聚合物組成，其功能主要有：其功能主要有： 細(xì)胞壁在細(xì)菌分類鑒別中有著十分重要的地位。 在細(xì)菌染色中有一種常用的染色方法稱為，所有的細(xì)菌通過(guò)革蘭氏染色被區(qū)分為兩類 細(xì)胞膜是一層緊貼著細(xì)胞壁而包圍著細(xì)胞質(zhì)的薄膜，厚約l0nm，其化學(xué)組成主要是脂類和蛋白質(zhì)。這種膜具有選擇性吸收的半滲透性，膜

11、上具有與物質(zhì)滲透有關(guān)的酶類，在吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和排除廢物方面起著至要作用。由于它含有核糖核酸的成分，是嗜堿性的，與堿性染料結(jié)合能力較強(qiáng)。 胞膜里面的細(xì)胞質(zhì)是一種無(wú)色透明而粘稠的膠體。其主要成分是水、蛋白質(zhì)、核酸和脂類等。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)具有各種酶系統(tǒng)能不斷地進(jìn)行新陳代謝活動(dòng)。年幼細(xì)菌的細(xì)胞質(zhì)非常稠密、均勻、很容易染色。成熟細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)內(nèi)含有顆粒狀態(tài)的貯藏物質(zhì)，又由于細(xì)菌的生命活動(dòng)產(chǎn)生了許多空泡，染色能力較差，導(dǎo)致著色不均勻。 細(xì)菌的新陳代謝活動(dòng)是在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)進(jìn)行的，核物質(zhì)在細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，由于沒有核膜，因而是分散不定型的，它具有雙螺旋的環(huán)形dna（脫氧核糖核酸）結(jié)構(gòu)，是細(xì)菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有真核細(xì)胞細(xì)胞

12、核的功能。質(zhì)粒是細(xì)菌的另外一種遺傳物質(zhì)，為小環(huán)狀dna分子，它可以獨(dú)立地復(fù)制，穩(wěn)定地遺傳。在處理含毒物質(zhì)廢水及復(fù)雜的人工合成有機(jī)廢水時(shí)，常借助降解性質(zhì)粒和抗性質(zhì)粒等的去除作用。 細(xì)胞質(zhì)的中間體是由于細(xì)胞膜陷于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)而形成的，所以是與外界相通的一種結(jié)構(gòu)，其功能是進(jìn)行呼吸作用和供給細(xì)胞能量。 細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的載色體膜結(jié)構(gòu)，也是由細(xì)胞膜內(nèi)陷形成的，是進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所。 不同細(xì)菌形成不同形狀的菌膠團(tuán)不同細(xì)菌形成不同形狀的菌膠團(tuán)，有分枝狀的、垂絲狀的、球形的、橢圓形的、蘑菇形的、片狀的以及各種不規(guī)則形狀 的。菌膠團(tuán)細(xì)菌藏在膠體物質(zhì)內(nèi)，一方面對(duì)動(dòng)物的吞噬起保護(hù)作用，同時(shí)也增強(qiáng)了它對(duì)不良環(huán)境的抵抗能力。 菌膠

13、團(tuán)是活性污泥和生物膜的重要組成部分菌膠團(tuán)是活性污泥和生物膜的重要組成部分，有較強(qiáng)的吸附和氧化有機(jī)物的能力，在廢水生物處理中具有重要作用。 活性污泥性能的好壞，主要可根據(jù)所含菌膠團(tuán)多少、大小及結(jié)構(gòu)的緊密程度來(lái)確定。新生膠閉 (即新形成的菌膠團(tuán))顏色較淺，甚至無(wú)色透明，但有旺盛的生命力，氧化分解有機(jī)物的能力強(qiáng)。老化了的菌膠團(tuán)，由于吸附了許多雜質(zhì)，顏色較深，看不到細(xì)菌單體，而像一團(tuán)爛泥似的，生命力較差。 一定菌種的細(xì)菌 在適宜環(huán)境條件下形成一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的菌膠團(tuán)，而當(dāng)遇到不適宜的環(huán)境時(shí)，茵膠團(tuán)就發(fā)生松散，甚至呈現(xiàn)單個(gè)細(xì)菌，影響處理效果。因此，為了使為了使 廢水處理達(dá)到較好的效果，要求菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)緊密，吸

14、附、沉廢水處理達(dá)到較好的效果，要求菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)緊密，吸附、沉降性能良好。這就必須滿足菌膠團(tuán)細(xì)菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)及環(huán)境的要求。降性能良好。這就必須滿足菌膠團(tuán)細(xì)菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)及環(huán)境的要求。 某些桿菌和極少數(shù)球菌能在菌體內(nèi)形成圓形或橢圓形的內(nèi)生孢子，稱為芽孢芽孢。芽孢是這些細(xì)菌在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中特殊的休眠細(xì)胞形態(tài)，是在一定環(huán)境條件下細(xì)胞質(zhì)和核質(zhì)濃縮凝集所形成的。水分少，一般在 40左右且不易透水，代謝活力也較弱，所以能夠抵抗極不適宜的環(huán)境。 一般說(shuō)，普通細(xì)菌在7080時(shí)煮10min就死亡，而芽孢在120140 時(shí)還能生存幾小時(shí)，又如在5石炭酸(苯酚)溶液中普通細(xì)菌很快死亡，而芽能忍耐15d之久。另外，芽孢對(duì)干燥和輻射的

15、抵抗力也很強(qiáng)。在廢水生物在廢水生物處理過(guò)程中，特別是處理有毒廢水時(shí)，都有芽孢細(xì)菌的生長(zhǎng)。處理過(guò)程中，特別是處理有毒廢水時(shí)，都有芽孢細(xì)菌的生長(zhǎng)。 還有些細(xì)菌可以形成一種由菌體內(nèi)向菌體外伸出的細(xì)而長(zhǎng)的鞭毛。 鞭毛由特殊的鞭毛蛋白組成，呈空心柱狀結(jié)構(gòu)，它是細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官。 有鞭毛的細(xì)菌很容易失去鞭毛而停止游動(dòng)。無(wú)鞭毛的細(xì)菌在液體中只能呈分子運(yùn)動(dòng)。 有些細(xì)菌的表面長(zhǎng)有許多細(xì)而短和直的纖毛(或菌毛)，其組 成與鞭毛相同，但與運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，能幫助細(xì)菌呼吸，并在固著物表面以及菌體之間粘成菌醭。 水處理所涉及的細(xì)菌種類很多，主要的菌種有下列十一類。水處理所涉及的細(xì)菌種類很多，主要的菌種有下列十一類。對(duì)給水 處理而

16、言，由于細(xì)菌在常規(guī)過(guò)程中不參與處理作用，因此水中出現(xiàn)的細(xì)菌只是一種應(yīng)被去除的有害雜質(zhì)。對(duì)廢水的生物處理而言，細(xì)菌是參與處理過(guò)程的基本動(dòng)力，它們直接或間接地氧化分解有機(jī)污染物，是生物絮體和生物膜的基本成分。 (1)假單胞菌屬 (2)動(dòng)膠菌屬（3）產(chǎn)堿干菌屬（4）黃桿菌屬（5）芽孢桿菌屬（6）埃希氏菌屬（7）微球菌屬（8）葡萄糖菌屬（9）甲烷桿菌屬（10）甲烷八疊球菌屬（11）甲烷球菌屬 (1)假單胞菌屬(pseudomomas) 細(xì)菌中較大的菌屬，有200多種細(xì)菌，在環(huán)境和水體中極常見。菌體呈直桿狀或微彎曲的桿狀，菌體的大小0.50.8微米，長(zhǎng)1.53.0微米。革蘭氏染色陰性，不產(chǎn)生芽孢，具有端

17、生一根或叢生鞭毛，為化能異養(yǎng)型為化能異養(yǎng)型。能利用多種有機(jī)物，包括一些較能利用多種有機(jī)物，包括一些較復(fù)雜不易為其它微生物利用的化合物，在自然界物質(zhì)轉(zhuǎn)化中起復(fù)雜不易為其它微生物利用的化合物，在自然界物質(zhì)轉(zhuǎn)化中起著廣泛而重要的作用。著廣泛而重要的作用。屬需氧性細(xì)菌。屬需氧性細(xì)菌。有的能使硝酸鹽還原，具有接觸酶，多數(shù)菌種能產(chǎn)生水溶性螢光色素。少數(shù)菌種為病原菌； (2)動(dòng)膠菌屬(zoogloea) 呈桿狀，菌體寬為0.51.0微米，長(zhǎng)13微米。幼齡菌的菌體具有端生鞭毛，運(yùn)動(dòng)很活潑，可聚集成絮毛狀菌膠團(tuán)。革蘭氏染色為陰性，不產(chǎn)生芽孢。屬于需氧化能異養(yǎng)菌屬于需氧化能異養(yǎng)菌。能能利用一些糖類及氨基酸等，但不

18、能利用淀粉、肝糖、纖維素利用一些糖類及氨基酸等，但不能利用淀粉、肝糖、纖維素和蛋白質(zhì)等高分子有機(jī)物，不產(chǎn)生色素。和蛋白質(zhì)等高分子有機(jī)物，不產(chǎn)生色素。 (3)產(chǎn)堿桿菌屬(alcaligenes) 呈短桿狀，菌體寬為0.51.2微米，長(zhǎng)0.52.6微米.。具有14根周生鞭毛，無(wú)芽孢。革蘭氏陰性，需氧化能異養(yǎng)菌需氧化能異養(yǎng)菌。有的能利用硝酸鹽通過(guò)厭氧呼吸進(jìn)行反硝化?？梢岳靡宜嵊械哪芾孟跛猁}通過(guò)厭氧呼吸進(jìn)行反硝化?？梢岳靡宜猁}、丙酸鹽、丁酸鹽及其它的有機(jī)酸和一些含氮有機(jī)化合物鹽、丙酸鹽、丁酸鹽及其它的有機(jī)酸和一些含氮有機(jī)化合物。 (4)黃桿菌屬(f1avobacterium)從球桿狀到細(xì)桿狀，借

19、周生鞭毛運(yùn)動(dòng)或不運(yùn)動(dòng)。無(wú)芽孢，革蘭氏陰性可產(chǎn)生黃、橙、紅或褐色色素。為兼性厭氧化能異養(yǎng)型細(xì)菌。能分解利用能分解利用蛋白質(zhì)。蛋白質(zhì)。 (5)芽孢桿菌屬(bacillus) 呈桿狀，菌體寬0.32.2微米，長(zhǎng)1.27微米。多具有側(cè)生鞭毛，能產(chǎn)生芽孢。革蘭氏陽(yáng)性，多為需氧或兼性厭氧菌，為化能異養(yǎng)型。利用利用多種底物進(jìn)行需氧生物氧化。在環(huán)境中各種有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與分解中起多種底物進(jìn)行需氧生物氧化。在環(huán)境中各種有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與分解中起重要作用。重要作用。 (6)埃希氏菌屬(escherichia) 腸桿菌科的代表屬。短桿狀，菌體寬11.5微米，長(zhǎng)26微米。以周生鞭毛運(yùn)動(dòng)或不運(yùn)動(dòng),無(wú)芽孢，革蘭氏陰性，兼性厭

20、氧化能異養(yǎng)型細(xì)菌兼性厭氧化能異養(yǎng)型細(xì)菌。能發(fā)酵葡萄糖和其它碳水化合物，產(chǎn)生丙酮酸鹽，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成乳酸、醋酸和甲酸。部分甲酸可轉(zhuǎn)化為c02和h2.。能利用酣酸鹽但不能利用檸檬酸鹽。在伊紅美蘭培養(yǎng)基上茵體呈深藍(lán)黑色，有金屬光澤。本屬中的大腸埃希氏菌為重要的糞便污染指示菌。 (7)微球菌屬(micrococcus) 呈球形，直徑為0.53.5微米，單生、成對(duì)或形成四聯(lián)、八疊或不規(guī)則聚集體。革蘭氏陽(yáng)性，為需氧化能異養(yǎng)菌革蘭氏陽(yáng)性，為需氧化能異養(yǎng)菌。能氧能氧化葡萄糖等有機(jī)物為醋酸或徹底氧化為化葡萄糖等有機(jī)物為醋酸或徹底氧化為c02和和h20。 (8)葡萄球菌屬(staphylococcus) 呈球形，直

21、徑為0.51.5微米，單生、成對(duì)或聚集成不規(guī)則的葡萄狀。革蘭氏陽(yáng)性，兼性厭氧化能異養(yǎng)菌兼性厭氧化能異養(yǎng)菌。在厭氧條件在厭氧條件下發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生乳酸，在需氧條件下主要產(chǎn)生醋酸及少量下發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生乳酸，在需氧條件下主要產(chǎn)生醋酸及少量的的co2.（9)甲烷桿菌屬(methanobacterium) 菌體直或彎曲、鉤形，不產(chǎn)生芽孢。有的成為絲狀體或類球菌狀，菌體大小約0.51.0微米。革蘭氏陽(yáng)性或陰性。 為嚴(yán)格厭氧化能異養(yǎng)菌厭氧化能異養(yǎng)菌，能利用h2還原co2生成甲烷，并獲得生長(zhǎng)的能量。能利用乙酸鹽和丁酸鹽作為能源，有時(shí)用甲酸作為電子供體。在3845的溫度條件下生長(zhǎng)良好。 (10)甲烷八疊球菌屬(m

22、ethanococcus) 大的球形細(xì)胞，菌體直徑為1.52.5微米，呈規(guī)則的疊狀堆體。革蘭氏染色不定，不運(yùn)動(dòng)。為嚴(yán)格厭氧化能菌為嚴(yán)格厭氧化能菌。能從乙能從乙酸鹽形成甲烷，有時(shí)從甲醇、酸鹽形成甲烷，有時(shí)從甲醇、co中形成甲烷。在中形成甲烷。在3037時(shí)時(shí)生長(zhǎng)良好。生長(zhǎng)良好。 (11)甲烷球菌屬(methnococcus) 球形細(xì)胞，單個(gè)、成對(duì)或成堆，革蘭氏染色陽(yáng)性或陰性。為嚴(yán)格厭氧化能菌嚴(yán)格厭氧化能菌，能從能從h2和和co2、甲酸鹽、乙酸鹽或丁酸、甲酸鹽、乙酸鹽或丁酸鹽形成甲烷。最適合的生長(zhǎng)溫度為鹽形成甲烷。最適合的生長(zhǎng)溫度為3040。最適宜的。最適宜的ph值值為為8.0左右。左右。絲狀菌 絲

23、狀菌（絲狀菌（filamentous bacteria)主要為球衣菌屬、鐵細(xì)菌屬、貝日阿托主要為球衣菌屬、鐵細(xì)菌屬、貝日阿托氏菌屬和發(fā)硫菌屬。氏菌屬和發(fā)硫菌屬。絲狀體不分枝或有假分枝。在正常運(yùn)行的廢水生物處理系統(tǒng)中，這些絲狀細(xì)菌往往是生物絮體或生物膜的骨架，其上附著菌膠團(tuán)，絲狀細(xì)菌與菌膠團(tuán)細(xì)菌形成互惠關(guān)系。這種互惠關(guān)系增加了系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)的多樣性，而微生物群體的穩(wěn)定性是建立在種群多樣性的基礎(chǔ)上的，因此這種結(jié)構(gòu)性的絲狀細(xì)菌對(duì)維持廢水處理系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)抗沖擊負(fù)荷能力有重要意義。 球衣菌的絲狀體大多具有假分枝。單個(gè)細(xì)胞菌體從鞘皮的開口處游出后，可附著在另一絲狀體鞘上發(fā)育成新絲狀體，形成假的分枝。球

24、衣菌屬化能球衣菌屬化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，為專性需氧菌，分解有機(jī)物能力較強(qiáng)。在需氧生物處理生物有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型，為專性需氧菌，分解有機(jī)物能力較強(qiáng)。在需氧生物處理生物膜法中，球衣菌是構(gòu)成生物膜的重要菌種。在活性污泥中保持一定數(shù)量的膜法中，球衣菌是構(gòu)成生物膜的重要菌種。在活性污泥中保持一定數(shù)量的球衣菌，對(duì)有機(jī)物的去除是有利的。球衣菌，對(duì)有機(jī)物的去除是有利的。但當(dāng)球衣菌在活性污泥中大量繁殖會(huì)但當(dāng)球衣菌在活性污泥中大量繁殖會(huì)引起污泥膨脹。引起污泥膨脹。 鐵細(xì)菌的絲狀體多不分枝。鐵細(xì)菌的絲狀體多不分枝。一般生活在含氧少，溶有較多鐵質(zhì)和二氧化碳的水中。能將細(xì)胞內(nèi)吸收的亞鐵氧化為高鐵，從而獲得能量：生成的fe(0h)3常

25、沉積于鞘皮上，使絲狀體呈黃褐色。不溶性的高鐵化合物排出菌體后沉積下來(lái)，可造成鐵質(zhì)水管的腐蝕和堵塞。 貝日阿托氏菌是一種漂浮在池塘或沼澤上的硫磺細(xì)菌貝日阿托氏菌是一種漂浮在池塘或沼澤上的硫磺細(xì)菌，絲狀體不分技，不固著于其它物體上，能進(jìn)行匍匐運(yùn)動(dòng)。發(fā)硫細(xì)菌發(fā)硫細(xì)菌也是一類不分枝的絲狀硫磺細(xì)菌，也是一類不分枝的絲狀硫磺細(xì)菌，常固著于活性污泥的菌膠團(tuán)中或其它物體上。它們能氧化硫化氫、硫磺和其它硫化物，同時(shí)放出能量： 在硫化氫充足的環(huán)境中，以氧化生成硫磺作用為主，在菌體內(nèi)形成很多硫粒。當(dāng)硫化氫缺少時(shí)，以硫磺氧化生成硫酸的反應(yīng)為主，菌體內(nèi)硫粒逐漸消失。硫磺細(xì)菌在處理含硫廢水中有著重要意義。貝氏硫細(xì)菌在活性

26、污泥中過(guò)量繁殖也會(huì)造成污泥的膨脹。放線菌 放線菌為具有分枝的絲狀菌,介于細(xì)菌和真菌之間。菌絲無(wú)隔膜，是單細(xì)胞微生物。放線菌的菌絲分為營(yíng)養(yǎng)菌絲、氣生菌絲和孢子絲。孢子絲可斷裂為分生孢子，孢子具有不同的色素，呈現(xiàn)不同的顏色。放線菌通過(guò)無(wú)性孢子及茵絲片段進(jìn)行繁殖。大多數(shù)放線菌是好氧性的，生長(zhǎng)最適宜ph位為78，最適宜溫度為2530。不少抗菌素是由放線菌產(chǎn)生的。放線菌中的諾卡氏菌屬有分解氧化無(wú)機(jī)氰化物和烴類化合物的能力，在處理含烴類和無(wú)機(jī)氰化物的廢水中起著重要作用。藍(lán)細(xì)菌 藍(lán)細(xì)菌有時(shí)列入藻類，也稱為藍(lán)藻。因其細(xì)胞結(jié)構(gòu)為原核，故歸入細(xì)菌類。簡(jiǎn)單藍(lán)細(xì)菌為球狀或桿狀的單細(xì)胞生物，與較大的細(xì)菌相似。多數(shù)藍(lán)細(xì)菌

27、是由多個(gè)單細(xì)胞連成不分技的絲狀體。菌體外具膠質(zhì)外套，使多個(gè)菌體或絲狀體集成一團(tuán)。大多數(shù)藍(lán)細(xì)菌能滑行運(yùn)動(dòng)。某些絲狀藍(lán)細(xì)菌可生成靜息孢子與異形細(xì)胞等結(jié)構(gòu)。靜息孢子既是休眠體又是繁殖體。異形細(xì)胞不起繁殖作用，是藍(lán)細(xì)菌進(jìn)行固氮的場(chǎng)所。藍(lán)細(xì)菌是光合型微生物，其光合色素主要為葉綠素及藻藍(lán)素等。 在光合過(guò)程中， 藍(lán)細(xì)菌以co2作為碳源，陽(yáng)光作為能源，h2o作為電子供體，形成有機(jī)碳復(fù)合物： co2+h2o葡萄糖o2 多數(shù)藍(lán)細(xì)菌生存于淡水中，是水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中的重要一環(huán)。當(dāng)惡性增殖時(shí)，可形成“水華”(water btoom)，造成水質(zhì)惡化。海洋中的“赤潮”(red tide)有時(shí)也系細(xì)菌大量繁殖所致。常見的藍(lán)

28、細(xì)菌屬有下列幾類：常見的藍(lán)細(xì)菌屬有下列幾類：囊藻屬，是湖泊中常見的種類。顫藻屬為多細(xì)胞圓柱狀絲狀體，不分枝，絲狀體在水中能顫動(dòng)或滑動(dòng)。色腥藻屬為多細(xì)胞絲狀體，單獨(dú)或成膠團(tuán)的群體，細(xì)胞圓形或腰鼓形，有異形細(xì)胞和靜孢子，在湖泊中大量生長(zhǎng)可形成“水華。念珠藻屬，其菌絲常不規(guī)則地彎曲在堅(jiān)固的膠質(zhì)鞘中，形成膠塊，不少種類有固氮能力。（二）真核細(xì)胞微生物（二）真核細(xì)胞微生物 真核細(xì)胞微生物的細(xì)胞核分化程度較高，有核膜和核仁。細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有完整的細(xì)胞器，包括中心粒、線粒體、葉綠體、核糖體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等。真核生物與原核生物雖然在分子水平上相類似，但在遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)及遺傳現(xiàn)象上有很大差異。真核生物的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜。真菌、單細(xì)

29、胞藻類及原生動(dòng)物等均屬于真核細(xì)胞微生物。真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)如圖所示。原生動(dòng)物 原生動(dòng)物是單細(xì)胞的動(dòng)物，長(zhǎng)10100微米。這類動(dòng)物包括很多不同形態(tài)的物種，最小的原生動(dòng)物接近于細(xì)菌的尺寸，而最大的原生動(dòng)物可以借肉眼看見。有的原生動(dòng)物沒有細(xì)胞壁，只是一團(tuán)裸露的原生質(zhì)，如變形蟲就是這樣。一些原生動(dòng)物有柔軟的細(xì)胞壁，另外一些原生動(dòng)物還在細(xì)胞壁外包了一層碩質(zhì)殼。這樣殼上有孔，細(xì)胞質(zhì)通過(guò)這些孔與環(huán)境接觸。殼的成分為甲殼質(zhì)、二氧化硅或碳酸鈣。原生動(dòng)物的原生質(zhì)大致可用實(shí)驗(yàn)式c7h14o3n表示。 可以吞食細(xì)菌、有機(jī)物可以吞食細(xì)菌、有機(jī)物。 真菌 真菌也是類似植物的低等生物，但結(jié)構(gòu)比細(xì)菌和放線菌復(fù)雜。它的種類繁多，包

30、括微小的酵母菌、霉菌、傘菌等，不能進(jìn)行光合作用，是寄生的或腐生的。真菌形態(tài)有單細(xì)胞和多細(xì)胞兩種形式。與水生物處理有關(guān)的是單細(xì)胞的酵母菌和多細(xì)胞的霉菌。 藻類 藻類是含有能進(jìn)行光合作用的葉綠素的低等植物。有單細(xì)胞的、群體的和多細(xì)胞的，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)根、莖、葉的分化(除海洋較大型藻類除外)，一般都很微小，如小球藻等，須藉助顯微鏡才能看見。藻類主要分布在藻類主要分布在淡水和油水中。藻類能利用光能、淡水和油水中。藻類能利用光能、co2、nh3、及、及p043-等產(chǎn)生新細(xì)胞并釋等產(chǎn)生新細(xì)胞并釋放氧氣。在缺日光時(shí)，某些藻種能以化學(xué)合成代謝機(jī)理生存，在這種情放氧氣。在缺日光時(shí)，某些藻種能以化學(xué)合成代謝機(jī)理生存

31、，在這種情況下就要攝入氧氣。光合作用由色素控制。況下就要攝入氧氣。光合作用由色素控制。藻類以其色素的顏色分成綠藻、藍(lán)藻、紅藻及褐藻等。藻類和細(xì)菌可以共同生長(zhǎng)在水中而不互相競(jìng)爭(zhēng)食物。藻類利用細(xì)菌分解有機(jī)物所產(chǎn)生的最終產(chǎn)物，釋放氧氣以維持需氧環(huán)境，兩者起協(xié)同作用。在缺乏有機(jī)物時(shí)，藻類靠水中礦物成分生長(zhǎng)。在硬水中，藻類從碳酸氫根中取得co2,，從而使硬度離于沉淀出來(lái)，并提高水的ph值。在氧化塘中就利用了藻類的上述作用。但是，由于光在廢水中透過(guò)較差，不利于藻類的生命活動(dòng)，所以在其它廢水的處理過(guò)程中，藻類所能起的作用是有限的。由于藻類多數(shù)為水生生物，而與給水處理有密切關(guān)系，湖水或水庫(kù)水中的藻類能使水質(zhì)產(chǎn)

32、生色度、異味和異臭氣并導(dǎo)致過(guò)濾設(shè)備的堵塞。 （三）病 毒 病毒為沒有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的唯一的微生物，大多病毒只是核酸與蛋白質(zhì)組成的大分子，而且只含有dna或rna一種類型的核酸。病毒的個(gè)體很小，能通過(guò)細(xì)菌濾器，須藉助電子顯微鏡才能看見。它們沒有酶系統(tǒng)，不能進(jìn)行獨(dú)立的代謝活動(dòng)，只能專性寄生，只有在寄主體內(nèi)才表現(xiàn)生命的特征。病毒寄生于人、動(dòng)物、植物及微生物等的活細(xì)胞內(nèi)，可以引起人及動(dòng)物、植物的傳染病。寄生在細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的病毒叫噬菌體。噬菌體具有高度的寄生專一性。 n二、微生物的新陳代謝二、微生物的新陳代謝n微生物在生命活動(dòng)中，不斷從外界環(huán)境中攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并通過(guò)復(fù)雜的酶催化反應(yīng)將其加以利用，提供能量并合成新

33、的生物體，同時(shí)又不斷向外接環(huán)境排泄廢物。這種為了維持生命活動(dòng)過(guò)程與繁殖下代而進(jìn)行的各種化學(xué)變化稱為微生物的新陳代謝（代謝）。n（一）分解代謝n高能化合物分解為低能化合物，物質(zhì)由繁到簡(jiǎn)并逐級(jí)釋放能量的過(guò)程叫分解代謝（好氧分解代謝和厭氧分解代謝），或稱異化作用。n（二）合成代謝n微生物從外界獲得能量，將低能化合物合成生物體的過(guò)程叫合成代謝。 n（三）微生物生長(zhǎng)的影響因素n微生物種類繁多，各種微生物要求的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)亦不盡相同，根據(jù)對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求的不同，可將微生物分為特定的種類。：n根據(jù)所需碳的化學(xué)形式，微生物可分為n（1）自養(yǎng)型，即用co2或hco3作為唯一的碳源，并利用這些碳源構(gòu)造它們的全部含碳生物分子

34、的微生物（通常稱為自養(yǎng)菌）；n（2）異養(yǎng)型,即需要攝取存在于相對(duì)復(fù)雜的還原態(tài)有機(jī)化合物中的碳（如葡萄糖中的碳）的微生物（通常稱為異養(yǎng)菌）。 根據(jù)所需的能源，微生物可分為： （1）光營(yíng)養(yǎng)型，即利用光作為能源的微生物； （2）化能營(yíng)養(yǎng)型，即利用氧化還原反應(yīng)提供能源的微生物。影響微生物生長(zhǎng)的因素最重要的是營(yíng)養(yǎng)條件、溫度、ph值、需氧量以及有毒物質(zhì)。n（1）微生物的營(yíng)養(yǎng)n從微生物的細(xì)胞組成元素來(lái)看，碳和氮是構(gòu)成菌體成分的重要元素對(duì)無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素，磷源是主要的，且相互間需滿足一定比例。許多學(xué)者研究了廢水處理中微生物對(duì)碳、氮、磷三大營(yíng)養(yǎng)要系的要求。對(duì)好氧生物處理：bod:n:p100:5:l，碳源以bod5值表示，n以nh3-n計(jì)p以po4-3中的p計(jì)；對(duì)厭氧消化處理，c/n比值在（1020）:1的范圍內(nèi)