水处置生物学

生物划分：界，门，纲，目，科，属，种五界系统：原核生物界，原生生物界，植物界，真菌界和动物界。林奈双命名法：一种微生物的名称由两个拉丁文单词构成，第一种是属名，用拉丁文名词表达，词首字母大写，它描述微生物的重要特性；第二个是种名，用拉丁文形容词表达，词首字母不大写，它描述微生物的次要特性。有时候在前面所述的两个单词之后还会有一种单词，这个单词往往是阐明微生物的命名人。底栖小型动物寿命较长，迁移能力有限，且涉及敏感种和耐污种，故常称为"水下哨兵"微生物基本特性（10种类多（2）分布广（3）繁殖快.（4）易变异(5)个体微小细菌是一类单细胞、个体微小、构造简朴、没有真正细胞核的原核微生物。基本形态有三种：球状、杆状、螺旋状。杆菌是细菌最为常见，球菌次之，螺旋菌最少。细菌的基本构造涉及细胞壁和原生质体两部分。原生质体位于细胞壁内，涉及细胞膜（细胞质膜），细胞质，核区，内含物。革兰氏染色：结晶紫初染，碘液媒染，酒精脱色，蕃红或沙黄复染。成果：蓝紫色——革兰氏阳性菌，红色——革兰氏阴性菌。染色机理：1）革兰氏阳性菌的等电点为pH2-3，革兰氏阴性菌的等电点为pH4-5。G+等电点低，负电荷多，与染料结合紧密，碘-碘化钾溶液媒染时等电点减少幅度>G-，使结合更牢固，不能被乙醇脱色，它的菌体与草酸铵结晶紫、碘-碘化钾的复合物不被乙醇提取，呈紫色；G-则相反，革兰氏阴性菌与草酸铵结晶紫的结合力弱，其菌体与草酸铵结晶紫、碘-碘化钾的复合物很容易被乙醇提取而呈现无色，再复染呈红色。2）革兰氏染色与细菌细胞壁有关。革兰氏阳性菌：肽聚糖含量大且交联度高。遇乙醇脱水，孔径变小，制止乙醇进入细胞，草酸铵结晶紫-碘化钾复合物滞留在细胞内。无法复染，呈紫色。革兰氏阴性菌：肽聚糖少交且联度低，脂类多。遇乙醇溶解，孔径变大，乙醇进入细胞，草酸铵结晶紫-碘化钾复合物脱离细胞。再复染呈红色。细胞膜构造为“镶嵌模型”。其要点是：（1）磷脂双分子层构成膜的基本骨架（2）磷脂分子在细胞膜中以多个方式不停运动，因而膜含有流动性（3）膜蛋白以不同方式分布于膜的两侧或磷脂层中。重要功效为：1）控制细胞内外物质（营养物质和代谢废物）的运输和交换。2）维持细胞内正常渗入压。3）合成细胞壁组分和荚膜的场合。4）进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地。5）许多代谢酶以及电子呼吸链组分的所在地。6）鞭毛的着生和生长点。核区又称核质体、原核、拟核或核基因组内含物1)异染颗粒重要成分为多聚偏磷酸盐，为磷源的贮藏物、能量贮藏物。易被甲基蓝染成红色。污水生物除磷工艺中的聚磷菌（PAOs）在好氧条件下，运用有机物分解产生能量，将周边溶液中的磷酸盐转化为多聚偏磷酸盐，以异染颗粒的方式贮存于细胞中。2）聚-β-羟丁酸（PHB）一种碳源和能源的贮藏物，有机物厌氧代谢的产物。PAOs在厌氧条件下将细胞内贮存的异染颗粒分解，释放出能量增进细菌代谢和生长，使大量有机物分解并转化为PHB颗粒贮存于细胞内。荚膜概念：包被于某些细菌细胞壁外的一层厚度不定的胶状物质。鞘:丝状菌表面的荚膜或粘液层硬化形成的透明、坚韧的硬壳。负染色法观察菌胶团：细菌间按一定的方式互相粘集，被一种公共荚膜包围，形成一定形状的细菌集团，即菌胶团。(当荚膜物质融合成一团块，内含许多细菌时，称为菌胶团)芽孢定义：某些细菌在生活史某阶段或碰到外界不良环境时，在细胞内形成一种圆形或椭圆形、壁厚、含水量低、抗逆性强的休眠体构造，称为芽孢。注意：芽孢≠孢子或种子特点：壁厚；水分少；不易透水；极强的抗热、抗化学药品、抗辐射能力；芽孢在细胞内的位置、形态与大小相对稳定，有遗传性；休眠力强；难染色。细菌的繁殖方式重要为裂殖，少数类型营芽殖。裂殖：一种细胞通过分裂而形成两个子细胞的过程。对杆状细胞，有橫分裂（分裂时细胞间形成的隔阂与细胞长轴呈垂直状态）和纵分裂（分裂时细胞间形成的隔阂与细胞长轴呈平行状态）。芽殖：指在母细胞表面（特别在其一端）先形成一种小突起，待其长大到与母细胞相仿后再互相分离并独立生活的一种繁殖方式。凡以这类方式繁殖的细菌，通称为芽生细菌。菌落是指在固体培养基上（内）以母细胞为中心的一堆肉眼可见的，有一定形态、构造等特性的子细胞集团。如果菌落是由一种单细胞繁殖形成的，则它就是一种克隆。（纯化的菌落是菌种鉴定、通过诱变技术或基因工程改良的前提）。放线菌是一类重要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物（革兰氏阳性细菌）。介于细菌与丝状真菌之间又靠近细菌的一类丝状原核生物放线菌的形态与构造：1）单细胞，大多由分枝发达的菌丝构成；2）菌丝直径与杆菌类似，约1mm；3）细胞壁构成与细菌类似，革兰氏染色阳性（少数阴性）；4）细胞的构造与细菌基本相似，按形态和功效可分为营养菌丝、气生菌丝和孢子丝三种。基内菌丝也称营养菌丝，普通无隔阂，长度差别很大，有的可产生色素。气生菌丝是营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养菌丝上，可覆盖整个菌落表面。在光学显微镜下观察，颜色较深，有的产色素。孢子丝是气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝，又称产孢丝或繁殖菌丝。其形状和排列方式因种而异，常被作为对放线菌进行分类的根据。诺卡氏菌属又名原放线菌属，原核微生物。有横隔，断裂，多核，无气生菌丝，横隔分裂方式形成孢子丝状细菌：铁细菌、硫细菌和球衣细菌，体外包着圆筒状的黏性皮鞘，称为~。丝状菌：工程上常把菌体细胞能相连而形成丝状的微生物统称为丝状菌，如丝状细菌、放线菌、丝状真菌和丝状藻类（如蓝细菌）等。铁细菌（自养丝状细菌）：4FeCO3+O2+6H2O→4Fe(OH)3↓+4CO2+167.5JFe(OH)3失水变成Fe2O3，大量堆积－→铁矿。铁细菌普通生活在含氧少但溶有较多铁质和二氧化碳的水中。硫磺细菌（自养丝状细菌）：氧化硫化氢、硫磺和其它硫化物为硫酸，同时同化二氧化碳，合成有机成分，体内含有硫粒，化能自养。如果环境中硫化氢充足，则形成硫磺的作用不不大于硫磺被氧化的作用，其成果是菌体内累积诸多硫粒。当硫化氢缺少时，硫磺被氧化的作用不不大于硫磺形成的作用，这时体内硫粒逐步消失。完全消失后，硫磺细菌死亡或进入休眠状态，停止生长。光合细菌是含有原始光能合成体系的原核生物的总称。革兰氏阴性细菌。生长条件：厌氧光照或好氧黑暗。不产氧光合细菌是代谢类型复杂，生理功效最为广泛的微生物类群。蓝细菌也称蓝藻或蓝绿藻，是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素（但不形成叶绿体）、能进行产氧性光合作用的大型原核生物。异形胞是存在于丝状生长种类中形大、壁厚、专司固氮功效的细胞。其特点是壁厚，色浅，适应于在有氧条件下进行固氮，它不含藻胆蛋白，只存在光合系统中，不能产生氧气，但能产生ATP。支原体，立克次氏体和衣原体是革兰氏阴性菌，原核微生物。古菌不同于细菌，也不同于原核生物。产甲烷菌是一群迄今为止所知的最严格厌氧的、能形成甲烷的化能自养或化能异养的古菌群。生长条件：中温性最适温度：25~40℃；高温性；最适温度：50~60℃；最适pH：6.8~7.2pH低于6或高于8生长受影响酵母菌属于真核生物，霉菌属于真核，丝状真菌。菌丝体：由许多菌丝互相交错而成的一种菌丝集团称菌丝体。藻类是真核生物（除蓝藻外）。藻类是含有光合作用色素，并能独立生活的自养低等植物。其细胞分化远较高等植物低等。原生生物是动物界中最低等的单细胞动物。污水解决中常见的原生动物有即肉足类、鞭毛类和纤毛类。肉足类：大多没有固定形状由体内细胞质不定方向的流动而呈现千姿百态，少数种类为球形。细胞质可伸缩变动而形成伪足，作为运动和摄食的胞器。变形虫喜在自然水体的多污带、α-中污带中生活，可作批示生物。大量出现时预示出水水质差。鞭毛类植物性鞭毛虫（绿眼虫），动物性鞭毛虫（生活在腐化有机物较多的水体内）。（植物）鞭毛虫喜在自然水体的多污带、α-中污带中生活——批示生物，污水解决中：活性污泥培养早期或效果差时出现。在污水解决厂曝气池运行的早期阶段，往往出现动物性鞭毛虫。纤毛类根据运动状况可分为游泳型、匍匐型、固着型和吸管虫四种。游泳型纤毛虫如草履虫，豆形虫、肾形虫、漫游虫等。常见的固着型纤毛虫重要是钟虫类。小口钟虫在各类废水解决中出现频率最大，数量也是最多。常见的群体钟虫类有等枝虫和盖纤虫。固着虫大量出现预示出水水质好，污泥驯化佳。游泳型纤毛虫多在α-中污带、β-中污带生活。——活性污泥培养中期出现，污水解决效果变差时出现；固着性纤毛虫，喜在寡污带生存（有的在β-中污带也能生活）例：钟虫：——水体自净程度高，污水生物解决效果好的批示生物。吸管虫多在β-中污带生活。——污水生物解决效果普通时出现。一种生物只能在某一种环境中生长，这种生物就是这一环境的批示生物。原生动物在废水生物解决中的作用：(一)净化废水作用①直接参加废物的去除捕食水中的悬浮的有机废物颗粒（细菌重要吃溶解性污染物）②吞噬细菌，净化出水水质③产生絮凝物质，增进活性污泥的形成(二)批示生物作用Ⅰ.批示解决效果鞭毛虫、变形虫、和游泳型纤毛虫大量出现往往表达废水解决效果不好。固琢型纤毛虫常在细菌数量开始下降时占优势，可固着，大量出现时往往是废水解决效果好的标志。Ⅱ.批示污泥性质等枝虫在石化印染等工业废水解决时标志水净化程度好。Ⅲ.批示细菌活力Ⅳ.曝气池解决效果的判断。后生动物也称多细胞动物。当活性污泥中出现轮虫时，往往表明解决效果好，但如数量太多，则是污泥膨胀的的前兆。破坏污泥的构造，使污泥松散而上浮。轮虫在水源水中大量繁殖时，有可能阻塞水厂的砂滤池。在无毒污水的生物解决过程中，如无动物生长，往往阐明溶解氧局限性。病毒是一类超显微的，非细胞的，没有代谢能力的绝对细胞内寄生性生物。病毒的繁殖：（1）吸附吸附是病毒感染宿主细胞的前提，含有高度的专一性。（2）侵入（与脱壳）病毒侵入的方式取决于宿主细胞的性质，特别是它的表面构造。（3）复制（生物合成）涉及核酸的复制和蛋白质的合成。（4）装配与释放分别合成好的核酸与蛋白质构成完整的新的病毒粒子从被感染细胞内转移到外界。烈性噬菌体：能使细菌细胞裂解的噬菌体。敏感细菌：被侵染的细菌。噬菌斑：固体培养基上的细菌，由于噬菌体侵染后出现的透明空斑。有某些噬菌体侵入宿主细胞后，其核酸整合到宿主细胞的核酸上同时复制并随宿主细胞分裂而带到宿主细胞内，宿主细胞不裂解。这些噬菌体称为温和噬菌体。这一现象称为溶源现象。被温和噬菌体侵染的细菌称为溶源性细菌。营养：生物体从外部环境中摄取对其生命活动必需的能量和物质，以满足正常生长和繁殖需要的一种基本生理功效。微生物的营养物质：碳源，氮源，能源，生长因子，无机盐和水。根据碳源对微生物分类：但凡必须运用有机碳作重要碳源的微生物，称异养微生物。但凡以无机碳源作重要碳源的微生物，则称为自养微生物。生长因子是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能运用简朴的碳、氮源自行合成的有机物。微生物的营养类型营养类型能源供氢体 基本碳源实例光能自养型光能无机营养型光无机物CO2蓝细菌，紫硫细菌，绿硫细菌，藻类光能异养型光能有机营养型光有机物CO2及简朴有机物红螺菌科的细菌（即紫色无硫细菌）化能自养型化能无机营养型无机物无机物CO2硝化细菌，硫化细菌，铁细菌，氢细菌，硫磺细菌等化能异养型化能有机营养型有机物有机物有机物绝大多数细菌和全部真核微生物伊红美兰培养基——鉴别培养基微生物吸取营养物质的方式1、单纯扩散被输送的物质，靠细胞内外浓度为动力，以透析或扩散的形式从高浓度区向低浓度区的扩散。2、增进扩散营养物通过与细胞膜上载体蛋白（也称作透过酶）的可逆性结合来加紧其传递速度。3、主动运输在代谢能的推动下，通过膜上特殊载体蛋白逆养料浓度梯度吸取营养物质的过程4、基团转位基团转位是一种特殊的主动运输，与普通的主动运输相比，营养物质在运输的过程中发生了化学变化（糖在运输的过程中发生了磷酸化）。其它特点与主动运输相似。四种运输营养物质方式的比较方式比较项目单纯扩散增进扩散主动运输基团转位载体蛋白—需要需要需要驱动力浓度梯度浓度梯度能量代谢能量代谢与物质浓度关系顺浓度梯度顺浓度梯度不受限制不受限制化学变化———变化酶是由活细胞产生的，在细胞内、外都有催化作用的特殊蛋白质或其它物质。构成酶：大多数微生物酶的产生与基质存在与否无关，在微生物体内都存在着相称数量的酶，这些酶称为构成酶诱导酶：在某些状况下，例如受到了持续的物理，化学作用影响，微生物会在其体内产生出适应新环境的酶，称诱导酶。酶的作用特点：1.高催化效率2高度专一性3反映条件温和，易失活4酶的活性可受到调节、控制酶活性也称酶活力，是指酶催化某一化学反映的能力。酶活性单位：在最适的反映条件（25℃）下，最适pH及基质浓度等条件下，1分钟内转化1微摩尔基质的酶量（U/g，U/ml）。即1IU=1μmol/min比酶活性：单位量酶蛋白所含有的酶活性单位数

酶的活性中心是指酶蛋白肽链中有少数几个氨基酸残基构成的、含有一定空间构象的与催化作用亲密有关的区域。酶的活性中心分2个功效部位：第一种是结合部位，基质靠此部位结合到酶分子上：第二个是催化部位，基质的键在此处被打断或形成新的键，从而发生一定的化学变化。酶与基质作用的反映假说诱导楔合假说全酶（双成分酶）：不仅含有蛋白质，还含有对热稳定的非蛋白的小分子物质。米——门公式它显示了反映速度基质浓度之间的关系。当基质浓度等于米氏常数时，酶促反映速度正好为最大反映速度的二分之一，故Km又称半饱和常数。如果一种酶有几基质就有几个Km值，其中Km值最小的基质为该酶的最适基质或天然基质。当底物浓度较低时，Km>>S,米门方程可化为v=VmS/Km，酶促反映为一级反映。如果S>>Km，米门方程化为v=Vm，为零级反映。米氏常数可根据双倒数作图法求得基质浓度与微生物比增加速度的关系P98呼吸作用：微生物在氧化分解基质的过程中，释放电子，生成水或其它还原性物质，并释放能量的过程。根据基质脱氢后，其最后受氢体的不同，微生物呼吸作用分为：好氧呼吸，厌氧呼吸，发酵。基质脱氢的4条途径：1、糖酵解途径（EMP途径）定义：在酶的作用下，葡萄糖生成丙酮酸、NADH及少量ATP的过程。EMP能量计算：无氧原(真)核：1mol葡萄糖生成2molATP，有氧2ATP＋2NADH——6ATP。EMP净产生2个ATP，2个NADH，2个丙酮酸。完全氧化，1个NADH产生3个ATP。2、戊糖磷酸途径（HMP途径）特点：葡萄糖不通过EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化，并产生大量NADPH+H+。3、ED途径特点：葡萄糖只通过4步反映即可快速获得丙酮酸。是少数缺少完整EMP途径的微生物的一种替代途径。4、三羧酸循环（TCA循环）葡萄糖有氧氧化能量计算：原核生物：1.EMP:2＋2×3＝8ATP2.丙酮酸到乙酰COA:2×3＝6ATP3.TCA2×（1＋3×3＋2）＝24ATP总计：38ATP真核生物：1.EMP:2＋2×3－2＝6ATP2.丙酮酸到乙酰COA:2×3＝6ATP3.TCA2×（1＋3×3＋2）＝24ATP总计：36ATP微生物的呼吸类型1、好氧呼吸是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能方式，基质的氧化以分子氧作为最后电子受体。2、厌氧呼吸（无氧呼吸）指以某些无机氧化物作为受氢体的生物氧化。3发酵在无氧条件下基质脱氢后所产生的还原力未经呼吸链传递而直接交给某内源中间代谢产物，以实现基质水平磷酸化产能的一类生物氧化反映。不是彻底的氧化，产能效率低呼吸链定义：位于原核生物细胞膜上或真核生物线粒体膜上的、由一系列氧化还原势成梯度差的、链状排列的氢（或电子）传递体。氧化磷酸化又称电子传递磷酸化，是指呼吸链的递氢和受氢过程与磷酸化反映相偶联产生ATP的作用。硝酸盐呼吸——反硝化作用同化性硝酸盐还原：硝酸盐在有氧或无氧条件下作为氮源；异化性硝酸盐还原：在无氧条件下，硝酸盐作为最后电子受体，还原为NO2、NO、N2O、N2；兼性厌氧微生物——反硝化细菌（自养性微生物脱氮硫杆菌和脱氮副球菌在厌氧条件下，以CO2为碳源，以NO3-为电子受体进行反硝化反映）。硫酸盐呼吸——异化型硫酸盐还原（反硫化作用）无氧条件；硫酸盐还原菌；受氢体：SO42-；碳源：乳酸、醋酸；产物：H2S碳酸盐呼吸——异化型碳酸盐还原（产甲烷作用）无氧；电子受体：CO2或重碳酸盐基质水平磷酸化：底物水平磷酸化是在某种化合物氧化过程中可生成一种含高能磷酸键的化合物，这个化合物通过对应的酶作用把高能键磷酸根转移给ADP，使其生成ATP。厌氧微生物在进行生命活动的过程中，为了满足能量的需要，消耗的基质要比好氧微生物多。湿热比干热容易杀死微生物。防腐：是抑菌作用，运用某些理化因子，使物体内外的微生物临时处在不生长、繁殖的克制状态。消毒：是指杀死或消除全部病原微生物的方法，可达成避免传染病传输的目的。灭菌：是指通过高温或其它理化因素杀死全部的微生物的办法，涉及杀死带有芽孢的细菌和放细菌、霉菌等的孢子。微生物的生长特性间歇培养1、间歇培养生长曲线间歇培养：将少量微生物接种于一定量的液体培养基内，在适宜的温度下培养，在培养过程中不加入也不取出培养基和微生物。生长曲线：将少量微生物接种在培养液中，定时取样计数。以细菌个数或微生物数目的对数或微生物干重为纵坐标，以培养时间为横坐标得到的曲线。按微生物重量绘制的生长曲线分为3个阶段①生长速率上升阶段培养早期细菌群体重量增加速率随时间不停增大A.营养物丰富，细菌增殖；B.细菌在细胞内通过糖原、油滴等形式储存营养物，细菌个体重量增大②生长速率下降阶段营养物浓度（好氧细菌还涉及氧气）下降；代谢产物积累对细菌的某些酶产生克制；这些限制性因素还不是十分严重，细菌的代谢速度变慢，没有停止③内源呼吸阶段内源呼吸+毒物浓度更高（个体）死亡（群体）死亡率不不大于出生率从曲线上反映为活细菌重量的进一步持续下降按微生物数目的对数绘制的生长曲线分为4个阶段（1）缓慢期又称延迟期、停滞期、调节期和适应期。指少量单细胞微生物接种到新鲜培养基后，在开始培养的一段时间内细胞数目不立刻增加，或增加极少，生长速度靠近于零的一段时期——代谢系统是正在适应新环境。特点：分裂缓慢，代谢活跃。影响缓慢期长短的因素：1）接种量——越大越短；2）菌龄——对数期的菌短；3）营养——要丰富；4）要有适宜的条件（2）对数生长久又称指数生长久（Exponentialphase）。指在生长曲线中，紧接着缓慢期的一段细胞数以几何级数增加的时期。细菌的世代时间：n=3.3lg(X2/X1)，G=(t2-t1)/n=(t2-t1)/3.3lg(X2/X1)n为细菌分裂的次数或增殖的代数。（3）稳定时处在对数生长久的细菌生长繁殖快速，消耗了大量营养物质，致使一定容积的培养基浓度减少；代谢产物大量积累对菌体本身产生毒害，pH、ORP（氧化还原电位）等都有所变化，DO供应局限性等对菌体生长不利；细菌生长速率逐步下降甚至到零，死亡速率增大，而进入稳定时。（4）衰亡期在衰亡期中，个体死亡的速度超出新生的速度，整个群体呈现负生长状态（R为负值）。因营养物耗尽，运用本身的贮存性物质进行内源性呼吸。大量有毒物的产生造成死亡率增加，呈现“负生长”，其中有一段时间以几何级数死亡，死亡数不不大于新生数。衰亡期的细菌常出现多形态、畸形或衰退形；有的细菌产生芽孢。生物膜：一种不可逆的黏附于固体表面的，被微生物胞外多聚物包裹的有组织的微生物群体。沃森和克里克1953年提出DNA双螺旋构造模型。质粒定义：微生物染色体外或附加于染色体的携带有某种特异性遗传信息的DNA分子。存在：原核微生物；真核微生物的酵母。与染色体的区别染色体：携带控制关系到生死的初级代谢及某些次级代谢的遗传信息；质粒：普通携带与宿主细胞的某些次要特性有关的遗传信息。特性：可转移性；可整合性；可重组性；可消除性遗传信息的传递和体现环节，即复制，转录，翻译。RNA在细胞中的三种类型信使RNA（mRNA），转移RNA（tRNA），核糖体RNA（rRNA）遗传信息的传递与体现复制复制过程：（1）将携带遗传信息的DNA复制（2）将DNA携带的遗传信息转录（3）将RNA获得的信息翻译成蛋白质以DNA的双链中的一条为模板，按互补方式合成RNA，这种遗传信息由DNA到RNA的传递过程称为转录。基因按功效可分为三种：1、构造基因2、调节基因3、操纵基因变异：任何一种生物的亲代和子代以及个体间，在形态构造和生理机能方面都有所差别，这一现象叫变异。突变是由于生物体DNA变化而引发的遗传性状的变化，涉及基因突变和染色体畸变。对微生物来说，基因突变较为重要。基因突变即微生物的DNA被某种因素引发碱基的缺失、置换或插入，变化了基因内部原有的碱基排列次序，从而引发其后裔体现型的变化。染色体畸形是DNA链上大段发生变化或损伤所引发的突变类型自发突变但凡在没有特设的诱变条件下，由外界环境的自然作用如辐射或微生物体内的生理和生化变化而发生的基因突变。诱发突变是运用物理的或化学因素解决微生物群体，促使少数个体细胞的DNA分子构造发生变化，在基因内部碱基配对发生差错，引发微生物的遗传性状发生突变基因重组：指两个不同性状的个体细胞DNA融合，使基因重新组合，从而发生遗传变异，产生新品种,这个过程称为基因重组。转化：受体细胞直接吸取了来自供体细胞的（处在游离状态的）DNA片断，并把它整合到自己的基因组中，从而获得了供体细胞遗传性状的现象，称为转化。接合就是指供体菌和受体菌的完整细胞经直接接触而传递大段DNA(涉及质粒)遗传信息的现象。转导：通过噬菌体的媒介，把供体细胞中的DNA片断携带到受体细胞中，从而使后者获得了前者部分遗传性状的现象。微生物与其它生物之间的互有关系归纳起来基本上可分为互生、共生、寄生、拮抗(对抗)4种。两种不同的生物，当其生活在一起时，能够由一方为另一方提供或发明有利的生活条件，这种关系称为互生关系。两种不同种生物共同生活在一起，互相依赖并彼此获得一定利益。有的时候，它们甚至互相依存，不能分开独立生活，形成了一定的分工。生物的这种关系称为共生关系。一种微生物能够产生不利于另一种微生物生存的代谢产物，这些代谢产物能变化微生物的生长环境，也可能是是毒素或其它物质，能干扰其它生物的代谢作用，以致克制其生长和繁殖。另外，一种微生物还能够另一种微生物为食料。微生物之间的这种关系称为拮抗或对抗关系。一种生物生活在另一种生物体内，摄取营养以生长和繁殖，使后者受到损害，这种关系称为寄生关系。活性污泥中细菌间的互有关系是什么？竞争、互生（同种）等藻类、好氧菌与厌氧菌之间是何关系？互生为主地衣中的真菌与藻类是何关系？共生有机物的好氧生物分解是在有氧的条件下，借好氧微生物（涉及兼性微生物，重要是好氧细菌或兼性细菌）的作用来进行的。 细胞物质（微生物的增加）合成有机物+氧+微生物氧化（呼吸）CO2，H2O,NH3+能量 随水排出 热在微生物的生长过程中，有一部分微生物的细胞物质也在进行氧化，同时放出能量，这种氧化称为本身氧化或内源氧化。剩余污泥量的计算增加的细胞物质的量＝新合成细胞物质量－内源呼吸耗去的量ΔX＝Y·Sr·Q－Kd·V·X=aΔS-bXY：产率系数（KgMLVSS/KgBOD5），生活污水普通为0.5～0.65；Sr：去除的BOD浓度；Q：进水流量；Kd：衰减系数，生活污水普通取0.05～0.1；V：池容积；X：池内MLVSS浓度;ΔS：所运用的食料，即去除的BOD5（kg/d）；X：原有的细胞物质（kg）；a：合成系数，合成的细胞物质/去除的BOD5（kg）；b：细胞本身氧化率或衰减系数（l/d）。有机物的厌氧分解是在无氧条件下，借厌氧微生物（涉及兼性微生物），重要是厌氧菌的作用来进行的。 细胞物质有机物+微生物 细胞物质 有机酸，醇+微生物CO2,NH3，H2S+能量 CO2，CH4+能量 产酸细菌的作用 甲烷细菌的作用有机物的厌氧分解过程早期认为分为两个阶段：酸性发酵阶段和碱性发酵或产甲烷阶段——两阶段理论，70年代后来又提出了3阶段、4阶段理论。三阶段、四阶段理论第一阶段：水解、发酵性细菌群将复杂有机物分解为多个低档脂肪酸、醇类、氨等；第二阶段：产氢产乙酸细菌将第一阶段产物进一步分解为乙酸和氢气；第三阶段的微生物是两组生理不同的专性厌氧的产甲烷菌群。一组将H2和CO2或CO合成CH4；另一组将乙酸脱羧生成CH4和CO2；第四阶段：为同型产乙酸阶段，同型产乙酸细菌将H2和CO2转化为乙酸。蛋白质生物化学变化的第一步是水解。蛋白质→朊→胨→肽→氨基酸氨基酸转化脱氨作用：有氧条件下RCHNH2COOH+O2→RCOOH+CO2+NH3厌氧条件下RCHNH2COOH+H2→RCH2COOH+NH3这种由有机氮化物转化为氨态氮的过程叫做氨化作用。参加氨化作用的细菌称为氨化细菌。氨在硝化细菌的呼吸过程中先氧化成亚硝酸再氧化成硝酸，这种由氨氧化为硝酸的过程称为硝化作用。硫化氢氧化成硫磺和硫酸的过程称为硫化作用。参加硫化作用的细菌重要是硫磺细菌和硫化细菌。硝化细菌事实上是两类细菌的总称，一类是能够将NH3氧化成NO2－的亚硝化细菌（又称氨氧化细菌），另一类是能够将NO2－氧化成NO3－的硝化细菌（又称亚硝酸盐氧化细菌）。这两类细菌都是革兰氏染色阴性，自养菌。硝酸盐呼吸是指在缺氧条件下，有些细菌能以有机物为供氢体，以硝酸盐NO3－作为最后电子受体的生物氧化过程。硝酸盐呼吸，也叫反硝化。反硝化分两步完毕：1）NO3－还原为NO2－；2）NO2－还原为N2普通说来，反硝化是在硝酸盐（电子受体）与有机物（电子供体）同时存在、而氧气又局限性的状况下发生。反硫化作用在混凝土排水管和铸铁排水管中，在缺氧条件下，如果有硫酸盐存在，经常被还原为硫化氢。硫化氢能够被硫化细菌或硫磺细菌将硫化氢氧化为硫酸。再与管顶部的凝结水结合使混凝土管和铸铁管受到腐蚀。污泥膨胀是一种丝状菌在絮体中大量生长以致影响沉降的现象。重要问题是污泥膨胀使污泥压缩性能变差，其成果是诸多稀薄污泥回流到曝气池，使池中MLSS下降，进而造成水质达不到规定而使曝气池运行失败。因素：DO浓度过低、污泥负荷率低、曝气池进水中含有较多化粪池出水，营养局限性、低pH值（pH<6.5）活性污泥的丝状菌膨胀的对策1）控制污泥负荷：控制负荷在0.2～0.45kgBOD/(kgMLSS·d)之间为宜；2）控制营养比例：BOD∶N∶P＝100∶5∶1；3）控制DO：曝气池出口的DO在2mg/L以上；4）加氯、臭氧或过氧化氢5）投加混凝剂：石灰、FeCl3、高分子絮凝剂。改善污泥的絮凝同时也会增加絮体的强度。污水厌氧解决与好氧解决的比较好氧法解决有机物所需的时间普通比用厌氧法解决短，基本上没有臭气，但需要有氧的供应相比较复杂的解决设备运行费用高，且当废水中有机物浓度太高时，普通不可能供应好氧分解所需要的充足的氧。由此，解决污水普通多用好氧法，解决污泥则用厌氧法。若解决高浓度有机污水，先采用厌氧法，再采用好氧法解决。生物脱氮的流程是首先通过硝化过程，然后运用反硝化细菌进行反硝化，将NO2-和NO3-转化为N2。N2逸入大气，完毕脱氮过程。硝化过程的重要影响因素（1）污泥龄（2）溶解氧（DO）：DO>2mg/L，生物膜法DO>3mg/L（3）温度：12℃下降，5℃停止；超出30℃酶变性4）pH：氨氧化菌：7.0~7.8；亚硝酸氧化菌：7.7~8.1（5）营养物质：BOD5/TN影响硝化细菌的比例（6）毒物：重金属、有机物反硝化过程的重要影响因素（1）营养物质BOD5/TN>