水微生物学生教案

第二章原核微生物第一节细菌细菌的个体形态与大小（一）、形态：细菌的外形可分为三类：球菌、杆菌、螺旋菌。1、球菌：呈球形或近似球形。①、单球菌：②、双球菌：③、链球菌：④、四联球菌：⑤、八叠球菌：⑥、葡萄球菌：2、杆菌：①、各种杆菌在其长、宽比例上有显著差别：a、短杆菌：粗短，有的近似球菌。b、长杆菌：细长，多呈圆柱状，有的甚至呈丝状。②、形状差异：a、有的菌体很直，有的稍弯曲。b、杆菌的两端有的平直、有的钝圆、有的略尖。③、排列方式差异：a、分散存在。b、排列成栅状c、链状，称为链杆菌。d、八字形。3、螺旋菌：菌体弯曲呈螺旋状的细菌。①、弧菌：弯曲不足一周，呈弓形或逗号形。如：霍乱弧菌。②、螺旋菌：弯曲超过一圈而呈螺旋状。如：减少螺菌。（二）、细菌的大小：常以微米（μm）作为测量单位。球菌：以直经表示，一般Ф∈0.5-2μm。杆菌：以长×宽表示，一般长×宽∈1-5×0.5-1μm。螺旋菌：长×宽：5-15×0.5-5μm。二、细菌细胞的结构（一）、基本构造：包括细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、内含物。1、细胞壁：与细胞壁结构有关的G染色法，把细菌分为两类：G+细菌：壁较厚20-80nm，单层，组分均匀一致肽聚糖30-95%、磷壁酸<50%、类脂质<2%、蛋白质10%。G-细菌：壁较薄10-13nm，两层，外层8-10nm（类脂质11-22%、蛋白质40%）。内层2-3nm（肽聚糖5-20%、磷壁酸0）。以上%是按细胞壁干重%计。细胞壁在细胞生命活动中的作用主要有：①、保持细胞具有一定的外形。②、作为鞭毛的支点，实现鞭毛的运动。③、保护原生质体免受渗透压引起破裂的作用。④、细胞壁是多孔结构的分子筛，能阻挡某些大子进入和保留蛋白质在质间。⑤、赋予细胞特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性。2、细胞膜：重量：占细胞干重的10%；组成：蛋白质70%、脂类20-30%、糖类<10%。细胞膜具有重要的生理功能：起渗透屏障作用，维持细胞内正常的渗透压。控制细胞内外物质的运输及交换。与细胞壁、荚膜的生命合成有关。与细胞的运动有关。细胞鞭毛的基粒位于细胞膜上。与细胞分裂过程中DNA复制后的分离有关。参与能量的产生。3、细胞质：4、细胞核：5、内含物：有两类：（1）、新成代谢产物。（2）、储备的营养物质：异染颗粒、聚β-羟基丁酸盐、肝糖和淀粉粒、硫粒、气泡。（二）、特殊构造：1、荚膜：细胞壁外围饶的一层粘液。厚度一般为200nm。①、粘性物质外围有明显的界面，质地均匀，相对稳定地附于细胞壁外，属于细胞结构的一部分，称荚膜。②、粘性物质外围没有明显的界面，从细胞壁向外逐渐稀疏，而且可以扩散到周围环境的，称为粘液层。2、芽孢：某些细菌在其生活的一定阶段，在细胞内形成一个圆形、椭圆形或短圆柱形的内生孢子，称芽孢。不管芽孢是怎样形成的，芽孢都具有共同的特点：含水量极低：40%左右。有坚实、致密、较厚的壁。不易透水。折光性强。不易着色。必须采用特殊的芽孢染色法。含有特殊的抗热物质。3、鞭毛：由细胞质内长出，起源于细胞膜，穿过细胞壁伸出细菌体外。鞭毛是纤细、呈波浪形弯曲的丝状物，是细菌的运动器官。三、细菌的繁殖细菌的繁殖是生物中最低等的繁殖：1、裂殖：绝大部分是一分为二，极个别有一分为三。2、芽殖：在母细胞表面先形成一个小包，待长到一定程度与母细胞分离并独立生活的繁殖方式。细菌两次细胞分裂之间的时间，称为世代时间。四、细菌的培养特征根据培养基的不同，细菌的培养特征有多种：①、在固体培养基上的培养特征。②、在明胶培养基中的培养特征。③、在半固体培养基上的培养特征。④、在液体培养基中的培养特征。（一）、细菌在固体培养基上的培养特征。从三方面看菌落特征：A、菌落的表面特征。光滑还是粗糙，干燥还是湿润等。B、菌落的边缘特征。圆形、边缘整齐、呈锯齿状、边缘伸出卷曲呈毛发状、边缘呈花瓣状等。C、纵剖面的特征。平坦、扁平、隆起、凸起、草帽状、脐状、乳头状等。（二）、在明胶培养基中的培养特征用穿刺接种法将某种细菌接种在明胶培养基中培养，能产生明胶水解酶水解明胶，不同的细菌将明胶水解成不同形态的溶菌区，依据不同形态的溶菌区或是否溶菌将细菌进行分类。（三）、在半固体培养基上的培养特征用穿刺接种法将某种细菌接种在半固体培养基上培养，细菌呈现各种生长状态。判断细菌的呼吸类型：A：好氧菌：在穿刺线的上部及表面生长。B、兼性菌：沿穿刺线自上而下生长。C、厌氧菌：只在穿刺线的下部生长。判断细菌是否运动：A：不运动细菌：只沿穿刺线生长。B、运动（即有鞭毛）细菌：不但沿穿刺线生长，而且穿透培养基扩散生长。（四）、在液体培养基中的培养特征培养基很少浑浊或不浑浊。第二节放线菌放线菌的形态和结构：形状：细胞呈丝状分枝，由菌丝组成菌丝体。大小：菌丝长：50-600μm，菌丝宽<1μm。结构：在营养生长阶段，菌丝内无隔膜，为单细胞。放线菌的菌丝按形态和功能分为：1、基内菌丝（又称营养菌丝或一级菌丝）：生长于培养基内，生理功能为：吸收营养物，一般无隔膜。2、气生菌丝（二级菌丝）：由基内菌丝向空间伸长而成，比基内丝粗，直形或弯曲状分枝，有的产生色素。3、孢子丝（繁殖菌丝）：由成熟的气生菌丝分化而成。各种孢子丝形态各异。孢子丝通过横割分裂，产生单个、双个或成串的分生孢子。二、放线菌的繁殖与生理特性：1、繁殖：以无性方式进行繁殖。较高等的放线菌主要是由孢子丝通过横割分裂方式形成分生孢子进行繁殖。如链霉菌。放线菌是先在菌丝上形成孢子囊，在孢子囊内形成具有鞭毛能运动的孢囊孢子，孢子囊成熟后破裂，放出大量的孢囊孢子。2、生理特性放线菌的生理特性相当复杂。绝大多数是异养菌，少数是自养菌。大多数放线菌是好氧性的，适宜PH=7-8，适宜温度25-30℃三、放线菌的培养特征：在固体培养基上的菌落一般呈圆形，光平或有许多皱褶。因其紧密、坚实，用针不易挑取。长孢子后，菌落表面呈粉末状。在液体培养基内静置培养放线菌，会在容器内壁液面处形成斑状或膜状培养物，或沉降于底部而不使培养基混浊。四、放线菌的代表属：1、链霉菌属：2、诺卡氏菌属：3、放线菌属：第三节丝状细菌一、铁细菌：一般都是自氧菌。1、种类：经研究各种铁细菌有40多种，给排水工程中常见的有三种：A、多孢泉发菌：B、赭色纤发菌：C、嘉氏铁细菌：2、生长条件：A、水中含氧少。B、水中需有铁质存在，主要是溶于水的Fe2+。C、水中必需有CO2。3、在给排水中的危害性：A、生成铁锈，堵塞水管：B、腐蚀管道：三、硫磺细菌：自养菌，是水处理中一个重要的指示生物。1、种类：两大类。A、硫积于体内：贝氏菌（或白硫磺菌），发硫菌（或丝硫菌）。B、硫积于体外：硫磺细菌。2、生长条件：A、氧少。B、H2S多：C、需要CO2：3、危害性：2H2S+O2——→2H2O+2S+343KJ————2S+3O2+2H2O——→2H2SO4+494KJ———CO2+H2O——→[CH2O]+O2四、球衣细菌：球衣菌在污水处理中既有优点也有缺点。优点：分解有机物能力强。缺点：由于球衣菌大多具有假分枝的特性，易形成膨胀污泥。球衣细菌适宜生长的条件：1、PH值：6-82、温度：30℃3、在微氧环境中生长得最好。第四节光合细菌一、光合细菌的种类与特点：根据对营养的利用可分为光能自养菌、光能异养菌和光能兼性菌。二、光合细菌的生理特性1、形态：多样2、大小：不同种类个体相差很大。3、适宜温度：最佳：25－28℃，10－454、pH值：最佳范围7－8.55、代谢类型：复杂、多样。6、呼吸类型：好氧、厌氧、兼性厌氧。三、光合细菌的应用1、收获菌体2、水处理第五节蓝细菌形态：多样。蓝藻的光合色素有多种：叶绿素α、藻胆素（藻蓝素、藻红素）、类胡萝卜素，产生不同的色素，使藻类成不同的颜色。结构：许多蓝藻的细胞质中有气泡，使细胞浮在上层水面，并保证细胞的浮力，调节细胞距离水面的深浅，以利吸收适当的光线进行光合作用。繁殖：主要以分裂方式进行，少数蓝藻可形成孢子。第六节支原体、立克次氏体和衣原体一、支原体形状：大小：结构：与G-细菌相似，G-。繁殖：形式多样。二、立克次氏体形状：球状、杆状。大小：介于细菌和病毒之间。结构：与细菌相似。不生芽孢，不运动，G-，繁殖：以二均分裂繁殖。三、衣原体形状：椭圆状。大小：Φ0.2-1.5μm。结构：与G-细菌相似，G-。繁殖：以二均分裂繁殖。第三章古菌一、古菌的特点1、形态古菌的细胞很薄，扁平。有精确的方角和垂直的边构成直角几何形态的细胞。2、细胞结构在细胞膜结构上，大多数古菌的的细胞壁不含二氨基庚二酸和胞壁酸，组分大多数是脂蛋白。3、代谢古菌在代谢过程中有许多特殊的辅酶，所以它们的代谢呈多样性。4、呼吸类型它们多数为严格厌氧、兼性厌氧，还有专性好氧。没有严格的好氧型和严格的光合型。5、繁殖速度繁殖速度较慢，进化速度也比细菌慢。6、生活习惯大多数古菌生活在极端环境，如盐分高的湖泊水中，极热、极酸和绝对厌氧的环境。它们有特殊的代谢途径，又到古菌还有热稳定性酶和其他特殊酶。二、常见古菌1、产甲烷菌产甲烷菌有多种形态，有球形、杆形、螺旋形、八叠球形。厌氧生物处理中常见的产甲烷菌有八个属。2、硫酸盐还原古菌特点：严格厌氧，嗜酸性和嗜中性，G－，自养或异氧生长，形状有不规则球形、三角形，单个或成对。适宜生长温度：60-95℃3、极端嗜盐菌特性：好氧、兼性厌氧，化能异氧菌。对盐有特殊的适应性和需要性。G－，极生鞭毛。形状：杆状、链状、球状、三角形、多角形。适宜生长温度：30-55℃适宜生长pH：5.5-8.5。最适宜生长pH为7.2-7.4。4、极端嗜热菌特点是专性嗜热，好氧、兼性厌氧、严格厌氧，G－，形状有杆形、丝形、球形等。适宜生长温度：70-105℃，pH为5、嗜热嗜酸古菌特点是细胞无细胞壁，仅由厚度为0－7nm的细胞膜包裹。嗜热嗜酸。细胞大小：0.2－1.5μm。第四章真核微生物第一节真核微生物概述此章主要介绍与废水处理有关的真核微生物。第二节酵母菌形状：卵圆形、圆柱形、或球形。大小：1-5μm×5-30μm，比细菌大得多。结构：具有真核生物的特征，有真核、核膜，还有其它具膜结构的细胞，如线粒体、内质网膜等。有的酵母菌细胞与其子细胞连接成一串：1、相连面积极狭小，细胞串成藕节状的呈假菌丝；2、相连细胞间的横隔面积与细胞横隔面积一致的竹节状细胞串则称真菌丝。二、酵母菌的繁殖方式：1、无性繁殖：a、芽殖：c、产生无性孢子。2、有性繁殖。三、酵母菌的培养特征：酵母菌在固体培养基上形成的菌落与细菌相似，但较大且厚，表面光滑、湿润、粘稠、呈乳白色或红色，用针易挑起。有的培养时间长了，菌落表面皱缩。在液体培养基中，有的酵母菌在培养基表面生长并形成菌膜；有的在培养基中均匀生长；有的长在培养基底部并形成沉淀。四、酵母菌的代表属1、酵母属：2、假丝酵母属：第三节霉菌一、霉菌的形态和结构形状：霉菌菌体由分枝或不分枝的菌丝构成，许多菌丝交织在一起，称为菌丝体。大小：菌丝在光学显微镜下呈管状，直径约2-10μm，比一般杆菌、放线菌宽几倍到几十倍。结构：霉菌菌丝可分为两类：1、无隔膜菌丝：长管状单细胞，细胞质内含多个核。2、有隔膜菌丝：由隔膜分隔成多细胞，每个细胞内含有一个或几个细胞核。组成：霉菌菌丝细胞均由细胞壁、膜、质、核、线粒体、核糖体及内含物组成。二、霉菌的繁殖方式：1、无性孢子a、孢囊孢子：b、分生孢子：c、厚垣孢子：d、节孢子：2、有性孢子：（卵孢子、接合孢子、子囊孢子、担孢子）三、霉菌的培养特征：在固体培养基上，霉菌菌落表面呈现不同结构和色泽特征。在液体培养基中，霉菌往往长在液面，培养基不浑浊。四、霉菌的代表属：1、毛霉属：2、根霉属：3、青霉属：4、曲霉属：第四节藻类一、藻类的形态及生理特性：1、有色素：如叶绿素、藻兰素、叶黄素、胡萝卜素等。2、生长条件：pH=4-10，最适宜pH=6-8。3、放出氧气，昼夜变化很大。4、单细胞，也有群体：5、产生异味：鱼腥、草腥、猪圈、霉腥等味，也有个别产生香味。二、几种常见的藻类1、绿藻：形态：多样。污水中常见的绿藻还有：衣藻、空球藻（有鞭毛）、聚镰藻、纤维藻、四金藻（无鞭毛）。2、硅藻：有单细胞或多细胞的群体。主要特点：细胞中含有大量硅质，形成一个由两片合成的硅藻壳体（无论硅藻形状如何）。3、金藻：形体多样，有个体和群体。具有一或二根鞭毛，少数有三根鞭毛。金藻的代表属：鱼鳞藻属、合尾藻属。钟罩藻属。三、藻类在给排水工程中的作用：1、危害性：A、藻类常有色、有毒、有味。B、影响水处理混凝、消毒效果。C、增加结构物障碍。D、会造成二次污染。2、有利性：A、养殖有价值的藻类B、好氧细菌利用藻类产生的氧气，氧化分解水中BOD。C、为生物除P、除N提供可能。第五节原生与微型后生动物原生动物（一）、原生动物的形态与生理特征：原生动物属于动物界，是最原始、最低等的单细胞动物，机体的运行靠以下细胞体内不同的“胞器”来完成。1、行动胞器：伪足、鞭毛、纤毛。动物性：吞食细菌、藻类、有机颗粒。2、消化、营养胞器：植物性：有色素，能进行光合作用，以CO2作碳源。腐生性：吞食死的动、植物残渣。3、排泄胞器：伸缩泡，一伸一缩完成排泄作用。4、感觉胞器：即行动胞器。（二）、原生动物的分类：水处理第一纲：肉足虫纲，利用伪足运动。中常见第二纲：鞭毛虫纲，借一根或一根以上的鞭毛运动。原生动第三纲：纤毛虫纲，利用纤毛运动。物第四纲：胞子虫纲，不运动，寄生性，产生孢子。1、肉足虫：常根据环境来改变形状，改变形状是形成的伪足是行动和摄食的胞器。2、鞭毛虫：根据营养类型不同可分为二类：A、植物性鞭毛虫：B、动物性鞭毛虫：3、纤毛虫（相对鞭毛虫，其毛短而细）纤毛虫可分为两类：A、游泳型：B、固着型：（三）、原生动物在污水处理中的作用：1、一定的净化水质作用2、促进絮凝3、作为指示生物二、微型后生动物在污水中常见的后生动物有：（一）、轮虫轮虫是后生动物中较简单的一种轮虫是污水处理效果好的指示生物。活性污泥中常见的轮虫：转轮虫、红眼旋轮虫。（二）、甲壳类动物：结构：多样，较复杂。食料：细菌、藻类。（三）、其它小动物：常见的有线虫、颤蚯蚓、真涡虫、尾盘虫、沙蚕，各种蚊蝇幼虫等。第六节底栖动物1、根据研究的需要可分(1)、原生底栖动物。(2)、次生底栖动物。2、为了研究方便，可分(1)、将不能通过500μm孔径筛网的动物称为大型底栖动物。(2)、能通过500μm孔径筛网但不能通过42μm孔径筛网的动物为小型底栖动物。(3)、能通过42μm孔径筛网的动物为微型底栖动物。3、按其生活方式，可分为五种类型

（1）、固着型（2）、底埋型（3）、钻蚀型（4）、底栖型（5）、自由移动型第五章病毒第一节病毒的基本特征一、病毒的特性：1、个体级小。2、专性寄生。3、非细胞生物。二、病毒的分类根据专性寄主分类。1、动物病毒：2、植物病毒：3、噬菌体：三、病毒的形态和大小：形态：砖形、杆状、球状、蝌蚪形、多面体等。大小：形体极微小，直径100nm-300nm，通常为100nm左右。四、病毒的化学组成与结构：核酸：是病毒繁殖、遗传变异与感染性的物质基础。蛋白质：构成病毒的外壳（衣壳），保护核酸，决定病毒感染的特异性。第二节病毒的繁殖一、病毒的繁殖：繁殖过程可分为五个连续步骤：1、吸附：2、侵入：3、脱壳：4、复制与合成：5、装配和释放：二、噬菌体：噬菌体大部分是蝌蚪状的，大小30-100nm。1、烈性噬菌体和温和噬菌体：2、原噬菌体与溶源性细菌：温和噬菌体的核酸称为原噬菌体。含有原噬菌体的细菌称为溶源性细菌。溶源性细菌具有以下基本特性：A、遗传性：B、自发和诱发裂解：C、免疫性：D、复愈（非溶源性）：E、可获得一些新的特性：三、病毒的培养特征：1、在液体培养基中的培养特征2、在固体培养基上的培养特征四、病毒的培养基：病毒需要专性敏感活细胞才能寄生，所以，病毒培养基必须具备以下条件：1、活的敏感细胞组织。2、能提供病毒附着的受体。3、敏感细胞内没有破坏特异性病毒的限制性核酸内切酶。不同种类的病毒其培养基是不同的。第六章微生物的生理特性第一节微生物的营养一、微生物细胞的化学组成及生理功能：1、化学组成70%-90%水蛋白质碳水化合物细胞重量（湿重）90%-97%有机物脂肪核酸（DNA、RNA）10%-30%干物质维生素（干重）3%-10%无机盐2、各化学组成的生理功能：（1）、水：水在细胞中的生理功能主要有：A、溶剂作用：所有物质先溶于水后才能参与各种生化反应。B、参与各种生化反应。C、运输物质的载体。D、调节细胞温度。（2）、碳源凡是能提供细胞碳素营养的物质，称为碳源。（3）、氮源凡是能提供细胞氮素营养的物质，称为氮源。（4）、无机盐无机盐在机体中的生理作用有：A、构成细胞组分；B、参与酶的组成，构成酶的最大活性；C、维持细胞结构的稳定性；D、调节与维持细胞的渗透压平衡；E、控制细胞的氧化还原电位；F、作为自养微生物生长的能源物质。磷在细菌的生长与繁殖过程中起着重要的作用。硫硫是光氨酸、半光氨酸、甲硫氨酸的组成元素之一，因而它也是构成蛋白质的主要元素之一。镁微生物的生长需要一定数量的镁。铁铁是细菌细胞中各种酶、色素的组成元素，同时铁还是某些铁细菌生长的能源物质。钾钾是细胞中重要的阳离子之一。钙是许多酶的激活剂，也是细菌芽孢的一种重要组成元素。微量元素（Co、Mo、Mn、Zn、Ni）：其主要作用有：A、参与酶蛋白的组成；B、激活酶；C、提高机体的代谢能力。来源：通常混杂在其他营养物质中。（5）生长因子所以生长因子的定义是：某些细菌在生长过程中须由外界提供的营养物质。二、微生物的营养类型：1、无机营养（自养）微生物：能在完全含无机物的环境中生长繁殖。A、光源营养：含有光合色素，能进行光合作用。B、化能营养型：利用氧化无机物时产生的化学能量，还原二氧化碳，合成有机碳物质，这一作用称为化学合成作用。2、有机营养（异氧）微生物需要有机物才能生长的微生物。A、光能营养型：利用光源还原二氧化碳，生成细胞物质，生长时一般需要生长因子。B、化能营养：利用分解碳水化合物、有机酸过程中产生的能量。三、微生物的培养基1、配制培养基的原则A、根据不同微生物的营养需要配制不的培养基。B、注意各种营养物质的浓度与配比。C、调节适宜的PH值。D、考虑加生长因子。E、培养基应物美价廉，易于获得。2、培养基的分类根据物理状态分：A、固体培养基：B、液体培养基：C、半固体培养基：3、培养基的组成A、天然培养基：B、合成培养基：C、半合成培养基：4、培养基用途A、基础培养基：大多数微生物均可在其上生长。B、选择培养基：根据某种或某一类群微生物的特殊营养需要或对某种化学物的敏感不同而设计出来的一类培养基。C、鉴别培养基：某种细菌在这种培养基里生长后，可以产生某种代谢产物，这种代谢产物可以与培养基中的特定试剂或药品起反应，产生某种明显的特征性变化，而将此种细菌与其它细菌相区别。D、加富培养基：在普通培养基中加入血、血清、动物组织液、植物组织液或其它营养物质或生长因子。四、营养物质进入微生物细胞的方式1、被动扩散：2、促进扩散：3、主动运输：4、基团转位：第二节酶及其作用一、酶的作用特性：1、酶是生物细胞中自己制成的一种催化剂（生物催化剂）。2、酶是高度专一的：3、酶的作用是可逆的：4、酶的作用条件是温和的：5、酶对环境条件极为敏感：6、酶的活力可调节性：二、酶的命名和分类：1、命名：以作用性质或作用物命名。（这是常用的命名法）例：水解酶：促进水解作用。按作用性质分氧化还原酶：促进氧化还原作用。合成酶：促进合成作用。蛋白酶：水解蛋白质。按作用物分脂肪酶：水解脂肪。另外还有系统命名法，不常用。2、分类：（1）、根据催化反应类型，酶可分为6类：①、水解酶：②、氧化还原酶：a、脱氢酶：b、氧化酶：③、转移酶：④、同分异构酶：⑤、裂解酶：⑥、合成酶：（2）、其它分类法①、胞内酶：②、包外酶：③、固定酶（组成酶）：④、适应酶（诱导酶）：三、酶的活性及活性中心1、酶的活性：2、酶活性中心：四、酶促反应的影响因素及动力学：1、温度：2、pH：3、基质的浓度（BOD浓度）：是酶促反应动力学的重要内容。酶促反应分二部进行：K1K3E+SESE+PK2K酶基质复合物新基质设[E0]：酶的总浓度。[S]：基质的总浓度。[ES]：酶与基质的复合浓度。[E0]-[ES]：游离酶的浓度。则：ES的合成速度V1=K1{[E0]–[ES]}[S]ES的分解速度V2=K2[ES]+K3[ES]当达到平衡时，V1=V2K2+K3{[E0]–————=Km=————————————K1[ES][E0][S]或[ES]=————————Km+[S]酶促反应的最终速度：K3[E0][S]V3=K3[ES]=————————Km+[S]当[E0]=[ES]时，即所有的酶都被利用来生成基质的复合物时，有最大反应速度：Vmax=K3[E0]Vmax[S]则酶促反应的最终速度V3=———————Km+[S]这是研究酶反应动力学的一个最基本公式，称米—门公式，它显示了反应速度与基质浓度之间的关系。Vmax：最大反应速度。V3：反应速度。S：基质浓度。Km：米氏常数。ES分解速度与合成速度常数之比。当Km=S时VmaxVV3=————2Vmax╱2KmS求解Km、Vmax：将米—门公式取倒数得：1Km——=——×——+——V3VmaxS利用S、V3的实验数据就可以估计出Km、Vmax。4、毒物的影响：有二种：①、竟争性抑制剂：②、非竟争性抑制剂：第三节微生物的代谢新陈代谢：新陈代谢：细菌生长、繁殖、运动等过程中，生物化学变化的总称。异化作用：新陈代谢同化作用：二、呼吸作用的本质：呼吸特性表现在以下几方面：1、有机物的分解：2、能量的转化：3、产生一系列中间产物：4、吸收能量同化营养物。5、所有的作用都在酶的参与下进行。三、微生物的呼吸类型：1、好氧呼吸：通过一系列的氧化还原反应获得能量的过程。基质不同，好氧呼吸的产物不同。或好氧不同，产物也不同。例：异氧菌的好氧分解：①、葡萄糖被好氧菌彻底分解时：C6H12O6+6O2——→6CO2+6H2O+2872kJ（P108）②、葡萄糖氧化不彻底时：C6H12O6+2O2——→2CH3COOH+2H2O+2CO2+能量醋酸自氧菌的好氧分解：③、H2S+2O2——→H2SO4+能量（P108）④、4Fe(OH)2+O2+2H2O——→4Fe(OH)3+能量（P108）⑤、NH3+9O2——→4NO3-+6H2O+能量（P108）2、厌氧呼吸：氧气对厌氧菌的呼吸有抑制作用。例：葡萄糖发酵：发酵C6H12O6——→2CH3CHOHCOOH+94kJ乳酸3、兼性细菌的呼吸：在进行厌氧呼吸时有两种类型：①、分子内无氧呼吸：对于兼性细菌有两套酶系统。例：P111酵母菌C6H12O6+6O2————→6CO2+6H2O+2872KJ好氧酵母菌C6H1206————→2C2H50H+2CO2+109KJ厌氧②、分子外无氧呼吸：无氧时，特殊的氧化酶系统激活无机氧化物中的氧作为受H体。反硝化细菌C6H12O6+4NO3-————→6CO2+2N2+6H2O+1758KJ4、呼吸过程的能量：①、能量转换机制：ATP：三磷酸腺苷，高能量。ADP：二磷酸腺苷，低能量。②、能量的来源：阳光：有机物：无机物：四、代谢产物：1、气体：好氧有：CO2、H2。厌氧有：CH4、H2S、NH3、挥发酸……。2、有机代谢产物：（中间产物还可进一步被细菌利用）简单的：醣（即糖类）、酮类、有机酸、胺类。复杂的：维生素、抗菌素、毒素、色素。3、分解产物：是各种细菌联合分解的产物：如：蛋白胨、氨基酸、纤维二糖。细菌1细菌2细菌3细菌n（有机物——→中间产物——→产物——→……——→无机物）4、其他产物：H2、NO2-、NO3-、SO4=等。第四节其它环境因素对细菌的影响温度：1、高温的影响：是杀死细菌的一个重要手段。2、低温的影响：不能杀死细菌，只能抑制细菌的生长繁殖。二、PH值：大多数细菌适宜pH=6-8，可耐pH=4-10。三、氧化还原电位E：好氧的活性污泥系统正常运转时，E=+0.2-0.6V。厌氧的硝化池E=-0.1—-0.2V。四、干燥：五、渗透压：1、当细菌生活在高渗透压的液体中时，细菌的细胞就会脱水。2、当细菌生活在低渗透压的液体中时，细菌细胞容易膨胀，甚至破裂。六、光线：另外α、β、γ、χ射线引起的电离辐射，对微生物有影响。γ、χ射线通常利用来诱导微生物变异，筛选优良菌种。七、化学药品：1、重金属：2、化学氧化物：3、有机化合物：4、表面活性剂：A、新洁尔灭（季铵盐）：B、肥皂C、洗衣粉八、其他影响因素：1、超声波作用：2、卤族元素：第七章微生物的生长和遗传变异第一节细菌的生长极其特性1、裂殖：绝大部分是一分为二，极个别有一分为三。2、芽殖：在母细胞表面先形成一个小包，待长到一定程度与母细胞分离并独立生活的繁殖方式。细菌两次细胞分裂之间的时间，称为世代时间。一、微生物生长的测定方法1、直接测定：A、显微镜直接计数：a、涂片染色法：b、计数器测定法：c、比例计数法：B、比浊计数法：2、间接计数法：测定时间较长。A、平板计数法：B、液体计数法：C、薄膜计数法：3、重量法：A、测定细胞干重：废水处理中细胞的生长即用此法：a、测污泥浓度：将一定体积的处理液过滤，105-110℃b、测挥发性污泥浓度：将a测定的污泥放在550℃的马福炉内灼烧2小时，有机成分挥发或蒸发，然后冷却，恒温至恒重。a–b=W。-W即为挥发性污泥浓度。B、测定细胞含氮量：一般细菌细胞中蛋白质含量稳定在15-17%，平均为16%。C、DNA含量：同一种菌含DNA基本一致。4、其它生理生化指标法：污水处理中常用COD、BOD5来间接反映细菌的生长情况。二、微生物生长特性：细菌的生长曲线。通常将曲线分为三个阶段。按细菌数目（重量）的对数绘制的生长曲线如图曲线可分为四个阶段：缓慢期（延迟期）、对数期、稳定期、衰老期。细菌的代谢速率与食物和细菌重量或浓度之比的关系如图：第二节微生物的遗传一、遗传的物质基础核酸是一切生物遗传变异的物质基础。二、核酸的结构核酸的水解过程是：磷酸核酸→核苷酸戊糖核苷碱基OHOHOHOHH∣∣∣∣∣H–C–C–C–C–C=O∣∣∣∣HHHH戊糖（单糖）OHOHOHHH∣∣∣∣∣H–C–C–C–C–C=O∣∣∣∣HHHH戊糖和碱基的差异又分为DNA、RNA，见下表组分DNA（脱氧核糖核酸）RNA（核糖核酸）磷酸H3PO4H3PO4戊糖D-2-脱氧核糖核酸D-核糖碱基腺嘌呤（简称A）腺嘌呤（简称A）鸟嘌呤（简称G）鸟嘌呤（简称G）胞嘧啶（简称C）胞嘧啶（简称C）胸腺嘧啶（简称T）尿嘧啶（简称U）1、DNA的双螺旋结构：A、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。B、两条链间借碱基对的氢键相连。A与T之间有二个氢键DNAG与C之间有三个氢键A与U之间有二个氢键RNAG与C之间有三个氢键C、一个DNA分子含有几十万至几百万个碱基对，相邻两碱基对距离0.34nm。2、RNA在细胞中的三种类型：A、信使RNA(mRNA)：传达DNA的遗传信息。B、转移RNA（tRNA）：存在于细胞质里，在蛋白质的合成过程中起转移氨基酸的作用。C、核糖体核酸（rRNA）:是蛋白质合成的主要场所。三、DNA的复制：A、在解旋酶的作用下，两条聚核苷酸链之间的H键断裂，分离成两条单链。B、按碱基排列的顺序，以原有的单链上合成一条互补的新链。四、微生物中的DNA：A、原核微生物中的DNA：B、真核微生物中的DNA：微生物中DNA的共性：A、绝大多数的微生物的DNA是双链，只有少数是单链。B、DNA在核区高度折叠，所以DNA的长度》细胞长度。C、带有高负电荷（因为含有磷酸根）。D、有约1%的DNA存在于核外的质粒中。五、遗传因子——基因：基因：在生物体内，一切具有自主复制能力的遗传功能单位。基因有三种：A、结构基因：B、调节基因：C、操纵基因：六、遗传信息的传递：遗传信息的传递可概括为三个步骤；A、具有遗传信息的DNA复制。B、将DNA携带的遗传信息转录到RNA。C、RNA获得信息后翻译成蛋白质。第三节微生物的变异：一、基因突变：是由于DNA链上的一对或少数几对碱基发生改变而引起的。基因突变的类型有很多种：1、形态突变：2、生化突变：3、致死突变：4、条件致死突变：5、其他突变：如毒力、糖发酵能力、代谢产物的种类和产量、……。二、基因突变的特点：1、自发性：2、稀有性：3、诱变性：4、不对应性：5、独立性：6、稳定性：7、可逆性：三、基因重组：基因重组通常有三种方式：1、转化：2、接合：3、转导：第四节遗传工程遗传工程的研究包括两方面：1、细胞水平（细胞工程）：前述转化、接合、转导。2、基因水平（基因工程）：是目前遗传工程研究的主要内容。一、基因工程二、遗传工程在环保中的应用：除书上讲的三个例子外，目前在工业废水处理中也用得较多。例：含氰化物废水处理用定向变异中的教养法，改变细菌的生长条件来逐步诱变（驯化）。第五节微生物的保藏与复壮一、菌种的保藏：1、低温保藏法：是一种简单而有效的保藏菌种方法。2、隔绝空气保藏法：将灭菌、烘烤的石蜡油注入斜面试管，油面高出斜面1cm3、干燥保藏法：原理是断绝对微生物水分的供应，使菌体处于干燥状态。二、菌种的衰退与复壮：1、衰退：引起衰退的原因有二种：一是变异，二是衰老。2、复壮：A、纯种分离：B、通过寄主体进行复壮：C、淘汰已衰退的个体：

第八章微生物的生态第一节生态系统的基本概念及特征一、生态系统及平衡：生态平衡：当水体中生物体系恢复到原来的正常状态就可以说保持了生态平衡。二、生态系统的特点：A、任何一生态系统都有一定生产力。B、任何一生态系统都有一定稳定力。C、任何一生态系统都有一定恢复力。D、任何一生态系统都有一定抵抗力、耐冲击力。三、生态系统的组成：A、生产者：B、消费者：C、分解者：D、无生命物质：四、生物圈：第二节微生物在环境中的分布一、土壤微生物生态(一)、土壤的生态条件：1、营养：2、空气和水：3、PH：4、温度：5、保护层：(二)、微生物在土壤中的种类和数量：微生物在土壤中的种类和数量与土壤深度和性质等因素有关，土壤中表层土几厘米至十几厘米处微生物的数量最多(三)、土壤自净土壤通过各种物理、生化过程自动分解排入土壤的污染物，使土壤恢复到原有水平的进化过程，称为土壤自净。(四)、土壤污染和土壤生物修复：1、土壤污染：土壤污染的不良后果有：A、使土壤物化性质改变，土壤盐碱化、板结化。B、有害物质通过食物链，毒害人类。2、土壤生物修复：土壤生物修复是利用土壤中天然的微生物资源或人为投加目的菌株，甚至用构建的特异降解功能菌投加到各污染土壤中，将滞留的污染物快速降解和转化，使土壤恢复其天然功能。3、土壤生物修复技术要点：A、微生物种：B、碳源与营养盐：C、氧：D、湿度：E、气温：二、空气微生物生态（一）、空气的生态条件：（二）、空气微生物的种类、数量、分布：（三）、空气微生物的卫生标准：（四）、空气微生物检测：1、空气微生物的测定方法A．固体法a.平皿落菌法：b.撞击法：B、液体法2、空气微生物的检测点数空气微生物的测点数越多越准确，为照顾到工作方便，又相对准确，以20～30个测点数为宜，最少测点数为5～6，3、空气微生物的培养温度和时间4、浮游菌最小采样量和最小沉降面积三、水体微生物生态（一）、水体中的微生物群落：地表水中的微生物一般来自土壤、空气、动植物残余及其排泄物以及人类生活废水，因此，其种类和数量与其来源有关。（二）、水体污染、自净和污染水体微生物生态1、水体污染：A、在容量限度内：水体污染在容量限度内时，不会打破此良性循环，而是有利于此循环并有利于人类。B、超出容量限度：水体生态平衡将打破，即被污染。2、水体自净：A、物理净化：a、稀释：b、混合：c、挥发：d、沉淀：B、化学与物理化学的净化：a、吸附：b、酸碱反应。c、氧化还原反应。C、生物净化：细菌分解（最重要的净化手段）D、水中氧气的消耗与溶解：a.氧气的消耗：b.氧气的补充：E、水体中细菌的死亡：a、细菌死亡原因：b、细菌的死亡规律：与温度有关，T↑、死亡率↑。3、衡量水体自净的指标A、氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线不同条件下得到的氧垂曲线形状会有一定出入，但总趋势还是一样的。氧垂曲线氧浓度昼夜变化幅度（P190图2.1-6）要保证水中生物的正常生长，最少需氧量为3-4mg/l,即最缺氧点不能<3-4mg/l。B、P/H指数：P：光合自养型微生物。H：异氧型微生物。P/H指数用来反应水体污染自净的速率。（三）、指示生物及污化系统：1、指示生物：用指示生物来判断水体自净的程度，投资省、操作简便。2、污化带划分：A、多污带：B、α—中污带：C、β—中污带：3、水体污化带定量分析：A、BPI水体污染生物指数（根据水中单细胞生物的种类和数量来计算）。按此指数来判断水体污染状况：BPI=B/（A+B）×100%A：有叶绿素微生物，主要是藻类。B：无叶绿素微生物。B、细菌菌落总数和总大肠菌群：第三节微生物之间的相互关系一、互生关系：两种可单独生活的微生物，在共同生活时，一方为另一方或相互为对方提供有利条件，这种关系称为互生关系。例：1、好氧菌和厌氧菌互生：2、代谢产物的利用：3、好氧菌与藻类互生：4、微生物与人或动物的互生关系：二、共生关系：两种生物生活在一起，双方互相依存，彼此得益，甚至不能分开独立生活，形态上形成特殊的共生体，生理上形成一定的分工。这种关系称为共生关系。共生关系最典型的例子是地衣：真菌与藻类的共生体（紧紧连接在一起的真菌菌丝中包埋着藻细胞）。三、拮抗关系：拮抗关系是指一种微生物在其生命活动中产生某些代谢产物或改变其它条件，从而抑制其它微生物的生长繁殖，甚至杀死其它微生物的现象。1、非特异性拮抗关系：2、特异性拮抗关系：3、营养竞争和空间竞争：4、捕食：5、正常菌群对常见致病菌的拮抗作用：四、寄生关系：是指一种生物生活在另一种生物体内，从中摄取营养物质而进行生长繁殖，并在一定条件下损害并杀死另一种生物的现象。前者称为寄生，后者称寄主或宿主。1、微生物之间的寄生：A、噬菌体：B、蛭弧菌：C、寄生真菌：2、微生物寄生于昆虫：A、冬虫夏草。B、各种细菌杀虫剂。3、微生物寄生于植物：4、微生物寄生于人体和动物体：第十章微生物对污染物的分解与转化第一节微生物对有机物的分解作用一、污染物在微生物作用下的分解与转化好氧处理：C→CO2、CO3=盐类。H→H2O。O→H2O。S→H2SO4、SO4=盐类。N→H2NO3、NO3-盐类。P→H3PO4、PO43+盐类。厌氧处理：C→RCOOH（有机酸）→CH4+CO2。N→RCHNH2COOH（氨基酸）→NH3+胺。S→H2S+有机硫化物。P→PH3+有机磷化物。二、废水的好氧生物处理及常用的构筑物：1、有机物的氧化：CxHyOz+(X+1/4Y–1/2Z)O2—→XCO2+1/2YH2O+能量P108式（6-51）2、细胞物质的合成：n(CxHyOz)+NH3+(nx+ny/4–nz/2–5)O2———→C5H7NO2+（nx-5）CO2+1/2(ny-4)H2O+能量P109式（6-52）细菌细胞质（细菌）（在正常情况下，各类微生物细胞质的成分是相当稳定的）3、细胞质的氧化：C5H7NO2+5O2——→5CO2+2H2O+NH3+能量P109式（6-53）4、新生细胞的计算：ΔX=aΔS–bXΔX:新生长的细胞物质。（kg/d）ΔS:被利用的食料，即去除的BOD5。（kg/d）X：原有的细胞物质。Kga:合成系数[合成的细胞物质kg/去除的BOD5kgb：细胞自身的氧化率或衰减系数。（1/d）ΔX/X=aΔS/X–bΔX/XΔS/X在曝气池内，挥发性污泥量作为X。排放的挥发性污泥量作为ΔX。根据实验：生活污水、食品工业废水a=0.5-0.7b=0.05-0.15、构筑物中需供氧气量：O2=a’ΔS+b’XO2：微生物需氧量。（kg/d）ΔS：所去除的BOD5。（kg/d）X：微生物重量。（kg）a’：去除单位BOD5所需的氧量。（kg/kg）b’：微生物自身氧化需氧率。（1/d）O2/X=a’ΔS/X+b’直线方程斜率a’、截距b’通过实验得出P194b表10-3列出几种工业废水的a’、b’值。生活污水或食品工业污水：a’=0.4-0.55b’=0.2-0.1实际设计时采用a’=1（代入公式求出纯氧，再换算成空气量）。纯氧气的重量：1.43kg/m3三、废水厌氧生物处理微生物学及常用的处理构筑物1、废水的厌氧生物处理：早期将厌氧处理分为两个阶段：细胞物质有机物+微生物细胞物质有机酸、醇+微生物CO2、NH3、H2S、PO43-+能量CO2、CH4+能量酸性发酵阶段（产酸细菌的作用）碱性发酵阶段（甲烷细菌的作用）适宜PH4.5-8适宜PH6.8-7.22、厌氧处理的各种处理构筑物：污泥回流的接触消化池厌氧生物滤池厌氧流化床和膨胀床升流式厌氧污泥床厌氧生物转盘等。第二节不含氮有机物的降解一、纤维素的分解：纤维素组成元素：C、H、O。1、纤维素在外酶作用下水解：外酶2(C6H10O5)n+nH2O———→nC12H22O11（纤维二糖）P202式（10-16）纤维二糖酶nC12H22O11+nH2O————→2nC6H12O6（葡萄糖）P202式（10-17）2、葡萄糖在内酶作用下分解：（分两种情况）A、好氧分解：C6H12O6+6O2—→6CO2+6H2O+2872KJP202式（10－18）B、厌氧分解：作用细菌不同，产物不同。C6H12O6—→2CH3CH2OH+2CO2+109KJP202式（10－19）乙醇C6H12O6—→2CH3CHOHCOOH+94KJP202式（10－20）乳酸C6H12O6—→CH3CH2CH2COOH+2CO2+2H2+75KJP202式（10－21）丁酸a、乙醇、乳酸、丁酸继续好氧分解的产物是CO2、H2O及大量能量。b、乙醇、乳酸、丁酸在厌氧条件下被甲烷菌分解：乙醇2CH3CH2OH+CO2—→2CH3COOH+CH4+能量P202式（10－22）乙酸CH3COOH—→CH3+CO2+能量P202式（10－23）丁酸2CH3CH2CH2COOH+2H2O—→5CH3+3CO2+能量P202式（10－24）在自然界中，能分解纤维素的细菌不多，主要有：细菌：纤维粘菌、生孢纤维粘菌、纤维杆菌、纤维弧菌。霉菌：链霉菌、曲霉、毛壳霉、芽枝霉、镰刀霉、青霉、木霉等。二、半纤维素的分解：分解途径见：P203式（10－27）三、木质素的转化：木质素存在于所有的维管植物和某些原始植物如蕨类植物、石松中，但在苔藓和藻类中不存在。棉、麻纺织、造纸等工业污水中含有较多的木质素。木质素的结构复杂且不稳定，对微生物有拮抗作用，在自然界中能降解它们的微生物较少。四、淀粉的分解：淀粉的组成元素：C、H、O。淀粉分解步骤与纤维素差不多。1、外酶分解：淀粉—→糊精—→麦芽糖—→葡萄糖2、内酶分解：好氧分解，厌氧分解，甲烷发酵。参与淀粉分解的微生物主要有：曲霉、根霉等霉菌将淀粉分解成葡萄糖，葡萄糖则由细菌、酵母菌分解。五、脂肪的转化：脂肪通常指来自动物体内的C、H、O化合物。食品加工、餐饮业、制革污水、生活污水等含有较多的脂肪。1、外酶水解：O∥CH2—O—C—R1CH2—OHR1COOH∣O∣∣∥∣CH2—O—C—R2+H2O—→CH2—OH+R2COOHP204式（10－28）∣O∣∣∥∣CH2—O—C—R3CH2—OHR3COOH脂肪甘油各种有机酸（脂肪酸）2、内酶水解：好氧分解，厌氧分解，甲烷发酵。六、芳香族化合物的水解：好氧分解为：P205式（10-30）七、烃类物质的分解与转化：烃类物质主要有：甲烷、乙烷、丙烷及高级烃烷。主要来源：石化厂、化工厂、煤气站。八、合成洗涤剂的分解：合成洗涤剂的有效成分主要是表面活性剂（高分子聚合物）。活性剂分子含有亲水的和憎水的两个组成部分，在水溶液中能降低水的表面张力。表面活性剂可分为：阳离子型、阴离子型和非离子型三类。合成洗涤剂的处理难度主要有二方面：a、表面活性剂在水中起大量的泡沫，阻断大气向水中复氧，不利于好氧分解。b、洗涤剂中的软水剂聚磷酸盐较难处理，特别是在天然水体中积蓄，造成水体富营养化。第三节含氮有机物质的分解一、氮的循环：氮的存在方式主要有三种：1、氮气：空气中含有78.09%。2、有机氮：动、植物体内，主要以蛋白质的形式存在，有机氮不易被植物直接吸收利用。3、无机氮：硝酸盐类、铵盐。此种氮易被植物直接吸收并合成植物蛋白。二、蛋白质的转化：1、水解（外酶作用）：蛋白质的分解途径：蛋白质—→眎—→胨—→肽—→氨基酸眎：蛋白质与蛋白胨的中间产物，溶于水，遇热不凝固。胨：蛋白胨，一种有机物，医学上用作细菌的培养基。肽：氨基酸的氨基-NH2与另一氨基酸的羧基–COOH的缩合物。最简单的是由二个氨基酸组成的肽，称为二肽。氨基酸：分子中同时含有氨基–NH2和羧基–COOH的化合物。通式：H2NRCOOH。无色晶体，熔点相当高，有的溶于水。既有氨的性质，又有羧酸的性质。2、氨化作用（内酶）：有无氧气都会进行此分解。A、好氧分解：RCHNH2COOH+O2—→RCOOH+CO2+NH3+能量P209（10-33）有机酸此分解过程速度快、能量多、产物简单。B、厌氧分解：内酶RCHNH2COOH+H2——→RCH2COOH+NH3P210（10-34）有机酸这种由有机氮化物转化为氨态氮的过程，称为氨化作用。参与此作用的细菌称为氨化细菌。3、硝化作用：硝化菌都是好氧菌，所以硝化作用一定在好氧情况下进行。亚硝酸菌一步：2NH3+3O2——→2HNO2+2H2O+619.6KJP210（10-35）硝酸菌二步：2HNO2+O2———→2HNO3+201KJP210（10-36）这种由NH3转化成硝酸的过程称为硝化作用。亚硝酸菌：自氧菌，单生鞭毛，G-，不生芽孢的球状菌或杆状细菌。强烈好氧，适宜中性、碱性环境，不能在强酸性条件下生长。硝酸细菌：自氧菌，无鞭毛，G-，不生芽孢的球状菌或短杆状细菌。强烈好氧，适宜中性、碱性环境，不能在强酸性条件下生长。少量的铁能促进其生长。所以进行硝化作用的条件：A、足够的氧气,并控制适度的曝气时间(或说水力停留时间)。B、一定的磷元素。C、一定的碱性物质。因为产物都是各类硝酸，使水体PH下降，所以分解过程中要不断加入石灰或碱性物质进行中和，使水体保证在一定PH值以上，否则不利于消化菌生长。4、反硝化作用：厌氧菌将硝酸盐还原成亚硝酸盐和N2↑的过程。所以当水体中溶解氧不足时则会进行此作用。反硝化菌C6H12O6+4NO3-——→6CO2+6H2O+2N2+能量P211（10-37）有机物硝酸盐进行反硝化作用的条件：A、氧气很少，<0.5mg/L。B、有硝酸盐存在。C、有有机物存在。D、温度：适宜10-35℃，温度升高，反硝化速率增加。在60-75E、PH：适宜范围7-8。三、尿素的分解：尿素中含氮47%，人排尿：30g/人.1、水解：较简单。尿素酶CO（NH2）2+2H2O————→（NH4）2CO3P212（10-39）（NH4）2CO3————→2NH3+CO2+H2OP212（10-40）尿素细菌可分为球状和杆状两大类。大多数是好氧菌，少数在无氧条件下也能生长。2、硝化：与蛋白质相同。第四节无机元素的转化一、硫的转化：矿化作用硫化作用有机硫————→H2S————→无机硫（S或SO4）反硫化作用无机硫————→H2S在硫的转化过程中有两类细菌：无色硫磺细菌：贝日阿托氏菌、发硫菌等。硫磺细菌：紫色硫磺细菌：紫硫菌、八迭硫菌等。硫化细菌：排硫杆菌、氧化硫杆菌、脱氮硫杆菌等除脱氮硫杆菌外，其他都是好氧菌。1、无色硫磺菌的作用：大多数是化能自养菌，从氧化H2S过程中取得能量。2H2S+O2——→2H2O+S2+能量P213（10-41）S2+3O2+2H2O——→2H2SO4+能量P213（10-42）CO2+H2O+能量——→[CH2O]+O2P213（10-43）形成的S储藏于细胞体内，当外界无H2S时，S转化成SO4=排出细胞外。2、紫色硫磺菌的作用：除硫化作用外，还能进行光合作用、化学合成作用。P213图10－163、硫化细菌的作用：排硫杆菌：5Na2S2O3+H2O+4O2—→5Na2SO4+H2SO4+4S+能量P213（10－44）Na2S4O6+O2——→Na2SO4+H2SO4+2S+能量P213（10－45）形成的硫排出体外，这与硫磺细菌有显著差别。B、氧化硫杆菌：S2+3O2+2H2O——→2H2SO4+能量P213（10－46）Na2S2O3+H2O+2O2——→Na2SO4+H2SO4+能量P213（10－47）C、脱氮硫杆菌：利用NO3-中的氧，把S或Na2S2O3氧化成H2SO4：6KNO3+5S+2CaCO3——→3K2SO4+2CaSO4+2CO2+3N2+能量5Na2S2O3+8KNO3+2NaHCO3→6Na2SO4+4K2SO4+4N2+2CO2+H2OP213（10－48）D、氧化亚铁硫杆菌：它从氧化硫酸亚铁、硫代硫酸盐中获得能量，还能将硫酸亚铁氧化成硫酸高铁：4FeS04十O2十2H2S04——→2Fe2(S04)3＋2H204、反硫化作用：由于硫酸盐还原菌（去磺弧菌）的存在。进行反硫化作用的条件：A、有有机物的存在。B、有硫酸盐的存在。C、缺氧。CH3COOH+Na2SO4——→Na2CO3+H2S+CO2+H2OP214（10－49）二、磷的转化：1、有机磷转化为无机磷：有机磷常存在与核蛋白质中，在有氧条件下：核蛋白类—→核素—→核酸—→H3PO4在无氧条件下：H3PO4可被还原（与反硝化、反硫化作用类似）。H3PO4—→H3PO3—→H3PO2—→PH32、难溶解的磷酸盐转化成易溶解的磷酸盐：Ca3(PO4)2+2CO2+2H2O—→2CaHPO4+Ca(HCO3)2P214（10－50）难溶易溶Ca3(PO4)2+2HNO3—→2CaHPO4+Ca(NO3)2P214（10－51）Ca3(PO4)2+H2SO4—→2CaHPO4+CaSO4P214（10－52）三、铁的转化：1、铁化物的氧化和沉淀：pH为中性和有氧存在时：4FeCO3+6H2O+O2——→4Fe(OH)3↓+4CO2+能量（很小）Fe2+—→Fe3+↓,铁细菌从中获得能量。2、铁化物的还原与溶解：在缺氧条件下发生。A、微生物代谢产生的无机酸及有机酸，使环境PH下降，沉淀铁Fe(OH)3溶解。B、微生物的代谢过程，使环境的氧化还原电位下降，Fe3+还原成Fe2+而溶解。3、铁的循环利用：微生物、动植物吸收微生物代谢溶解性铁———→有机铁—→无机铁—→溶解性铁。第十一章污水生物处理系统中的主要微生物第一节好氧生物处理构筑物内的微生物一、活性污泥法中的微生物：（一）、活性污泥生态学：1、什么是活性污泥：2、活性污泥的组成：a、具有活性的微生物：由b、微生物自身氧化的残留物。c、吸附在活性污泥上不能为生物所降解的有机物和无机物。3、曝气池中微生物的分布：（二）、活性污泥中常见微生物：（三）、活性污泥法运行中微生物造成的问题：1、不絮凝：2、微小絮体：3、起泡沫：4、丝状菌污泥膨胀：5、非丝状菌引起的污泥膨胀：（四）、活性污泥的评价指标：1、混合液悬浮固体(MLSS)2、混合液挥发性悬浮固体(MLVSS)混合液挥发性悬浮固体是指混合液悬浮固体中有机物的重量．3、污泥沉降比(SV％)污泥沉降比是指曝气池混合液在l00mL量筒中，静置沉淀30分钟后，沉淀污泥与混合液之体积比(％)。4、污泥指数(SVl)污泥指数全称污泥容积指数，是指曝气池出口处混合液经30min静沉后，一克干污泥所占的容积，以mL计，即：混合液经30min静沉后污泥容积（mL/L）SV％×10SVI=—————————————=—————污泥干重（g/L）MLSS（g/L）5、污泥龄(ts)污泥龄是曝气池中工作着的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比值，单位是日。（五）、菌胶团的作用：1、有很强的生物吸附能力和氧化分解有机物的能力。2、菌胶团对有机物的吸附和分解，为原生动物和后生动物提供了良好的生存环境。3、为原生动物和后生动物提供了附着场所。4、具有指示作用。二、生物滤池中的微生物：（一）、什么是生物滤池：细菌和真菌类一类的微生物、原生动物和后生动物一类的微型动物在滤料或某些载体上生长、繁育，形成膜状生物性污泥——生物膜。（二）、生物膜的构造：污水长期与滤料流动接触，会在滤料的表面形成生物膜，并逐渐成熟，其标志是：生物膜沿水流方向的分布、生物膜上由细菌及各种微生物组成的生态系，对有机物的降解功能都达到了平衡和稳定的状态。从开始到成熟，生物膜要经过潜伏和生长两个阶段，一般的城市污水，在15-20的条件下，大致需要30-50天的时间。生物膜的构造示于图。（三）、生物滤池中的微生物1、参与净化反应的微生物的多样化2、在每层(段)都自然形成自己独特的优势微生物。3、生物的食物链长4、能够生长硝化菌第二节参与厌氧生物处理的微生物一、不产甲烷微生物：常见的不产甲烷细菌可分为三类：1、发酵细菌：梭菌属；枝杆菌属；乳酸杆菌属等。2、产氢产乙酸细菌：大多为发酵细菌，也有专性产氢产乙酸菌。这类细菌有脱硫弧菌、沃尔非互营单胞菌、沃林互营杆菌等。3、同型产乙酸细菌群：乙酸梭菌、甲酸乙酸化梭菌、乌氏梭菌、伍迪乙酸杆菌等。二、产甲烷细菌：产甲烷细菌有多种形态，有球形、杆形、螺旋形和八叠球形。甲烷菌的特点：1、对PH值的适应性较弱。2、对温度值的适应性较弱。中温菌25-40高温菌50-603、甲烷细菌的世代时间较长，一般约4-6天繁殖一代。4、甲烷细菌的专一性很强，每种甲烷细菌只能代谢特定的基质。三、厌氧消化的影响因素1、温度：2、pH：3、氧化还原电位：产甲烷菌的最适氧化还原电位为-150～-400mV，培养产甲烷菌的初期、氧化还原电位不能高于-320mV。4、碳氮比（C/N）：含氮量过低，碳氮比太高，则组成细菌的氮量不足，消化液中HCO3-浓度低，缓冲能力差，pH值容易下降。反之，含氮量过高，碳氮比太低，胺盐过度积累，pH值可上升到8.0以上，也会抑制甲烷细菌的生长繁殖。5、有毒物质：最常见的抑制性物质为硫化物、氨氮、重金属、氰化物以及某些人工合成的有机物。第三节无机物处理的微生物生物脱氮除磷的目的、意义（一）、生物脱氮工艺、原理及其微生物1、生物脱氮工艺：A/O、A2/O、A2/O2、SBR等。2、脱氮原理：3、硝化、脱氮微生物A、硝化作用段微生物污水处理硝化过程的影响因素有一下几点：a、污泥龄：b、溶解氧（DO）：c、温度：d：pH：e、营养物质：f、毒物：B、反硝化作用的微生物绝大多数是异养的兼性厌氧菌。影响反硝化的因素有：a、营养物质：b、溶解氧：DO<0.2mg/L有利于反硝化。c、温度：40℃d、pH：最适宜pH7－8。C、生物脱氮工艺选择：A/O/、A2/O、SBR、虑池反硝化系统、氧化沟反硝化系统。(二)、微生物除磷原理、工艺及其微生物1、微生物除磷原理：某些微生物在好氧时不仅能大量吸收磷酸盐（PO43－）合成自身的核酸和ATP，而且能逆浓度梯度过量吸收磷合成储能的多聚磷酸盐颗粒（即异染颗粒）于体内，供其内源呼吸用。称这些细菌为聚磷菌。聚磷菌在厌氧时又能释放磷酸盐（PO43－）于体外。故可创造厌氧、缺氧和好氧环境，让聚磷菌先在含磷污水中厌氧放磷，然后在好氧条件下充分地过量吸磷，之后通过排泥从污水中出去部分磷，以减少污水中磷的含量的目的。2、聚磷细菌具有聚磷能力的微生物就目前所知绝大多数是细菌。3、影响生物除磷的主要因素A、DO/氧化还原电位（Eh）：B、温度：C、pH：D、硝酸盐与亚硝酸盐浓度：E、碳源：F、污泥龄：4、除磷工艺流程A/O/、A2/O、SBR、旁流除磷工艺、VIP工艺等等。二、含硫废水的生物处理（一）、含硫废水的污染类型1、硫酸根的污染2、硫化氢的污染3、含硫有机污染物（二）、高含硫废水的生物转化方法1、细菌转化A、丝状硫细菌：B、光和细菌：C、无色硫细菌(CSB)：2、应用高效厌氧技术处理3、其他转化方法第四节生物处理法对污水水质的要求一、酸碱度好氧生物处理pH=6～9厌氧生物处理pH=6.5～7.5二、温度好氧生物处理T＝20～40℃处理效果较好，但T<10℃或T三、有毒物质多数金属物质（Zn、Cu、Zb、Cr等），某些非金属物质（酚、甲醛、氰化物、硫化物等）对微生物有毒害作用。四、养料50～100mg/L>好氧处理进水BOD5<500～1000mg/L。BOD5：N：P＝100：5：1微生物生长需要的其他元素：N、P、S、K、Ca、Mg、Fe和维生素等。第十三章水卫生生物学第一节水中的病原微生物一、病原细菌：1、伤寒杆菌：包括伤寒沙门氏菌、副伤寒沙门氏菌、乙型副伤寒沙门氏菌。2、痢疾杆菌：包括痢疾杆菌、副痢疾杆菌。3、霍乱弧菌：另外，还有一些借水传播的寄生虫病（蛔虫、血吸虫等）在自来水厂的过滤、消毒后均可祛除。4、军团菌：二、水中的病毒1、脊髓灰质炎病毒：2、肝炎病毒：上两种病毒为主要的水传播传染病毒，通常管道内的余氯能杀死它们，水厂一般不做二病毒的检验，若有需要，由卫生防疫部门检验。第二节水质生物学指标一、大肠菌群与指示生物：对生活饮用水进行卫生细菌学检验的目的，就是要杜绝水中的肠道传染病菌。但是，直接检验肠道传染病原菌有一些缺点：1、自然界极少，难以检出：2、分离技术很复杂：3、时间长。指示生物条件：1、生理习性与病原菌相似，在外界生存的时间基本一致—代表性。2、检验手续简单——简易性。3、有一定数量易于检出——数量性。二、大肠杆菌群的形态及生理特性：大肠杆菌群一般包括下列几种形式：1、埃希氏大肠杆菌（E.coli）。2、产气杆菌。3、枸椽酸盐杆菌，4、副大肠杆菌。在远腾氏培养基中的菌落特征：A、E.coli杆菌：紫红色，有金属光泽，菌落直径=2-3mm。B、枸椽酸盐杆菌：紫红色或深红色，无金属光泽，菌落直径=2-3mm。C、产气杆菌：淡红色中间较深，菌落直径=4-6mm。D、副大肠杆菌：无色透明。）三、E.coli杆菌的检验方法：1、方法一：43-45℃2、方法二：43-45℃3、方法三：37℃四、生活饮用水细菌卫生标准：1、细菌总数：<100个/ml杂菌（37℃2、大肠菌群：<3个/L，指示有无粪便的新近污染。3、水源：A、只消毒不处理的（不经处理构筑物），大肠菌群<1000个/L。B、要消毒、要处理的：大肠菌群<10000个/L。第三节水的卫生学检验方法一、细菌总数的检验：1、水样的稀释：10-1→10-2→10-3→10-4………..。2、接种：通常接种三个皿。3、37℃4、计数：取平均值。二、大肠杆菌的检验：1、发酵法：（乳糖培养基）A、初步发酵：饮用水：a、取水样：300ml。b、接种：2支大管：各管中50ml浓培养基，各加100ml水样。12支管10支小管：各管中5ml浓培养基，各加10ml水样。c、培养：37℃d、记录。水源水：a、取水样110ml。b、接种：5支管中各装5ml三倍浓培养基，各加10ml水样。15支管5支管中各装10ml普通培养基，各加1ml水样。5支管中各装10ml普通培养基，各加0.1ml水样。c、培养：37℃d、记录。B、平板分离：