环境工程微生物复习总结

序言1、环境工程微生物的研究对象和任务研究内容：环境中微生物的组成、形态结构及其生命活动规律；微生物、污染物、环境三者之间关系以及在环境工程中的作用。研究方向和具体的任务：就是充分利用有益微生物资源为人类造福，防止、控制、消除微生物的有害活动，化害为利。但更多的是消灭病源微生物和利用有益微生物来处理环境中的各种污染物。2、微生物的概念，它们有哪些特性?1）微生物的概念：所有形体微小，单细胞或个体结构较为简单的多细胞，甚或无细胞结构的低等生物的通称。其中包括：不具细胞结构的病毒(Virus)；单细胞的立克次氏体(Rickettsia)、细菌(Bacteria)、放线菌(Actinomyces)；属于真菌的酵母菌(Yeast)与霉菌(Mold)；单细胞的藻类(Algae)、原生动物(Protozoa)；多细胞的微型后生动物(Metozoa)等。2）微生物的特性：体积小、种类多、繁殖快、分布广、代谢活力强、易变异、易于培养3、环境工程微生物范畴（举例）1）微生物在大气污染治理中的应用微生物用于烟气脱硫,不需高温、高压、催化剂,设备要求简单且,营养要求低,无二次污染,处理费用为湿法脱硫的50%。大量微型藻增殖过程中充分利用CO2，在光照条件下合成有机物将太阳能储存起来。可将其制成固体燃料，或者用于发电。2）微生物在水污染治理中的应用有机物酚类对水中生物有致畸性,使生物具有难闻的酚味，醋酸细菌、产碱菌和气单胞菌对降解酚类有显著作用。藻类对重金属离子具有较强的富集能力,利用其生物吸附作用可从工业污水中去除有毒、放射性金属和回收稀有、贵重金属。该法具有高效、经济、简便、选择性好等优点。微生物絮凝剂是利用生物技术,通过微生物发酵、抽提、精制而成的一种具有生物分解性和安全性的新型、高效、无毒的廉价的水处理剂。3）利用微生物清除环境污染和建立清洁生产工艺 A高硫煤微生物脱硫技术：煤中通常含有0.25％～7%的硫，燃烧→SO2→酸雨。捷克利用“吃硫”细菌脱去煤碳中的无机硫平均达78.5%，有机硫平均为23.4%。B造纸工业中的生物制浆和生物漂白技术：芬兰用木聚糖酶对纸浆进行预漂白，可以减少随后的化学漂白用氯量30％～40%，废液中有机氯化物与毒性物含量显著减少。C生物能源：一种红假单胞菌（Rhodopseudomonassp）以淀粉为原料生产氢气，每消耗1克淀粉可产氢气1毫升D石油污染土壤的生物修复第一章非细胞结构的超微生物——病毒（Virus）1、病毒有何特征？病毒如何分类，一般分为哪几类？1）病毒区别于其他生物的特征1.1无细胞结构，仅含一种类型核酸——DNA或RNA，以及蛋白质衣壳。1.2大部分病毒没有合成细胞物质和繁殖所必备的酶系统，不含催化能量代谢的酶，不能进行独立的代谢作用。1.3严格专性寄生在活的敏感宿主细胞内，没有合成蛋白质的机构——核糖体，依靠宿主细胞合成病毒的化学组成和繁殖新个体。1.4病毒在活的敏感宿主细胞内是具有生命的超微生物，在宿主体外是具有感染能力的生物大分子。1.5个体极小，大小在0.2μm以下,能通过细菌滤器，在电子显微镜下才能看见。分类2）病毒分类2、病毒的繁殖一般有哪几个步骤？吸附Attachment——侵入Penetration——脱壳Uncoating——生物合成Bio-synthesis——装配Assembly——释放Release第二章原核微生物（Procaryotes）1、细菌的基本形态及其细胞构造。细菌的基本形态有三种：球状、杆状和螺旋状。环境工程中还有丝状菌。球菌：单球菌、排列不规则的、4个球垒在一起的的、8个球垒在一起的、链状的。杆菌：单杆菌、双杆菌、链杆菌。细菌均具有一下结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质及其内含物、拟核。部分细菌的特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、黏液层、衣鞘及光合作用层片。何谓菌胶团，其在污水处理中有何重要意义？a.形成：由于其遗传特性决定，细菌之间按一定的排列方式互相粘集在一起，被一个公共荚膜包围形成一定形状的细菌集团，叫做菌胶团。b.形状：球形、蘑菇形、椭圆形、分支状、垂丝状及不规则形。c.作用：①对动物吞噬起保护作用，增强对不良环境的抵抗能力；②有较强的吸附和氧化有机物能力，在废水处理中起重要作用；③胞外贮藏物质，在缺乏营养时可作碳源和能源物质概念：菌落，菌苔。菌落(colony)——繁殖的菌体以母细胞为中心聚集在一起，形成一个肉眼可见，具有一定形态和结构的子细菌群体，若一个菌落由一个细菌繁殖而来，则为纯培养。菌苔(lawn)——在斜面培养基接种(inoculation)线上长成的细菌菌落.放线菌的形态和菌落特征。1)形态和结构营养菌丝(基内菌丝)，气生菌丝，孢子丝2）菌落特征链霉菌属(Streptomyces)产生大量分枝和气生菌丝，质地致密，表面呈较紧密的绒状或密实干燥多皱，菌落小而不蔓延，不易用针挑起。诺卡氏菌属（Nocardia）不产生大量的菌丝体，质地松散，粘着力差，表面呈粉质状，易挑起。3)应用：抗生素、自然界物质循环、有机固体废弃物的填埋和堆肥、石油脱蜡、烃类发酵、废水处理。5、放线菌和蓝藻在环境工程中的作用。1)放线菌在环境工程中的作用：有机固体废弃物的填埋和堆肥、废水处理蓝藻在环境工程中的作用：蓝细菌在污水处理、水体自净中可以起到积极地作用，1）用它可以有效地除磷和除氮。2)在氮磷丰富的水域中生长可作为水体富营养的指示剂。第三章真核微生物(Eucaryotes)1、原生动物的特征及在污水处理中的作用A特征：1.单细胞构成，没有细胞壁，由原生质核一个或多个细胞核组成。2.形体微小，在10-300μm之间。大多数具有一定形状，形状变化很大。3.细胞内由形态分化，形成细胞器或类器官，有独立生活的生命特征和生理功能。4.营养类型分为全动性营养(holozoic)、植物性营养(holophytic)和腐生性营养(saprophytic)。5.环境恶劣，原生动物不能正常生活而形成一种抵抗不良环境的休眠体——胞囊（cyst）。B作用：P302指示作用：1）可根据原生动物和微型后生动物的演替，根据他们的活动规律判断水质和污水的处理程度，还可以判断污泥的成熟程度。2）根据原生动物种类判断活性污泥和处理水质的好坏3）根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化过程判断进水水质变化和运行中出现的问题。净化作用：腐生性营养的鞭毛虫通过渗透作用吸收污水中的溶解性有机物。大多数原生动物是动物性营养，他们吞食有机颗粒和游离细菌及其他微小生物。对净化水质有积极作用。促进絮凝和沉淀作用：污水生物处理中主要靠细菌起进化作用和絮凝作用。然而有些细菌需要一定量的原生动物存在，由原生动物分泌一定的粘液物质协同和促进细菌发生絮凝作用。2、藻类特征及在水处理中的作用。1)藻类主要特征：1.没有真正的根、茎、叶的分化，可看作是简单的叶，也称叶状体植物。2.具叶绿素，整个藻体都能吸收营养，能进行光能自养。3.藻体细胞结构都可分为细胞壁和原生质体两部分。4.藻类生殖机能强，通常为细胞分裂，植物体分割和形成孢子的无性繁殖方法。在一定条件下或生活史中某一时期才进行有性生殖。2)蓝藻在水处理中的作用：蓝细菌在污水处理、水体自净中可以起到积极地作用，1）用它可以有效地除磷和除氮。2)在氮磷丰富的水域中生长可作为水体富营养的指示剂。3、酵母菌和霉菌菌落特征及在环境工程中的作用。1）酵母菌a菌落特征：固体培养基上菌落大而厚，表面湿润而光滑，有粘性，易挑起，颜色呈乳白色或红色，大小和细菌菌落差不多。B作用：1发酵型酵母菌用于面包，馒头，酿酒等。2氧化性酵母在石油加工工业中其积极作用。如石油脱蜡。3还可以收获酵母菌体做饲料。4还可以用酵母菌监测重金属。2）霉菌a菌落特征：菌落疏松，圆形、表面呈绒毛状、絮状或蜘蛛网状，比其他微生物的菌落都大，长得很快可蔓延至整个平板。不同霉菌的孢子可使菌落呈现不同结构和色泽，霉菌可产生水溶性色素和非水溶性(脂溶性)色素，使菌落背面呈现颜色。 b利用：抗生素，有机酸，饲料，农药，镰刀霉分解CN-，有的霉菌处理含-NO2-化合物废水，分解纤维素和木质素。第四章微生物的生理（Physiologyofmicroorganisms）1、微生物酶的概念及催化作用特性。1）酶的概念酶是生物体内活细胞产生的具有催化活性，有特殊空间构像的生物大分子，包括蛋白质和核酸。2）催化作用特性1酶积极参与生物化学反应，加速反应速度，缩短反应到达平衡的时间，但不改变反应的平衡点。酶在参与反应的前后，其性质和数量不变。2酶的催化作用具有专一性。一种酶只作用于一种物质或一类物质，或催化一种或一类化学反应，产生一定的产物。3酶的催化作用条件温和。酶只需在常温、常压和近中性的水溶液中就可催化反应的进行。4酶对环境条件极为敏感。高温、强酸、强碱都能使酶丧失活性；Cu2+、Hg2+、Ag+等重金属离子能钝化酶，使之失活。5酶的催化效率极高，比无机催化剂的催化效率高几千倍至百亿倍。6酶活性可调节。浓度调节，生理调节，激活剂，抑制剂。2、米氏方程的假设及推导。Briggs和Haldane引入了稳态的概念对Michaelis和Menton方程进行修正。单底物酶促反应可表示如下式：1）公式推导过程引入的假设：①反应初期P的浓度很低，可以忽略，故不考虑E+PES逆反应；②底物浓度[S]远远大于酶的浓度[E]；③稳态假说指出：[ES]不一定与[E]和[S]呈现平衡，而是在反应进行很短时间以后，[ES]由零增加到一定值，此时尽管ES也在不断生成和分解，但是其生成速度和分解速度相等，即其浓度达到了稳态，不再改变米氏方程的推导：3、影响酶活力的主要因素。1）酶浓度对酶促反应速度的影响：当底物分子浓度足够时，酶分子越多，底物转化的速度越快。但事实上，当酶浓度很高时，并不保持这种关系，曲线逐渐折向平缓。2）底物浓度对酶促反应速度的影响：在底物浓度相同的条件下，酶促反应速度与酶的初始浓度[E0]成正比。酶的初始浓度大，其酶促反应速度就大。3）温度对酶促反应的影响4）pH对酶活力的影响作用机理①改变底物分子和酶分子的带电状态，从而影响酶和底物的结合；②过高、过低的pH都会影响酶的稳定性，进而使酶遭到不可逆的破坏。5）抑制剂对酶促反应速度的影响可逆抑制:竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制。不可逆抑制:不可逆抑制剂通常与酶的活性部位的一个氨基酸形成稳定的共价键使酶失活。竞争性抑制：与底物结构类似的物质争先与酶的活性中心结合反竞争性抑制：抑制剂与酶和底物的复合物结合非竞争性抑制：既与酶结合也与酶和底物的复合物结合6）激活剂(activator)对酶促反应速度的影响：有些酶被合成后呈现无活性状态，这种酶称为酶原(apo-enzyme)。能激活酶原的物质称为酶的激活剂。微生物需要哪些营养物质，其有何生理功能。营养物质水、碳源物质、氮源物质（N2、NH3、尿素、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钾、硝酸钠、氨基酸和蛋白质）、无机盐（磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐、碳酸氢盐）、生长因子（维生素、氨基酸、嘌吟、嘧啶等）生理功能：（1）水(water)：细菌85%，霉菌90%，非营养物。a）水是微生物的组分；b）生理生化反应的媒介（吸收、渗透、排泄），有助于营养物质的溶解和吸收，保证细胞内、外各种生物化学反应在溶液中正常进行；c）控制胞内温度。（2）碳源物质(carbonnutrition)：a）是构成微生物细胞的含碳物质(碳架)；b）供给微生物生长、繁殖及运动所需要的能量。（3）氮源物质(nitrogennutrition)：、有a）合成细胞内含氮组分（氨基酸和蛋白质）；b）只有极少数菌利用铵盐，硝酸盐作氮源和能源；c）速效氮源有利于机体生长（(NH4)2SO4，玉米浆），迟效氮源有利于代谢产物合成（黄豆饼粉）。（4）无机盐(salt)：磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐、碳酸氢盐a）构成细胞组分；b）构成酶的组分和维持酶的活性；c）维持细胞结构稳定性，调节渗透压、氢离子浓度、氧化还原电位等；d）供给自养微生物能源。（5）生长因子(growthfactor)：某些微生物不能从普通C源，N源合成，而需另外加入少量的满足机体生长需要的有机物。微生物的几种营养类型．自养型(Autotrophe)：以简单无机物为营养物。有化能自养和光能自养异养型(Hetertrophs)：以复杂有机物为营养物。光能异养混合营养型：既可以利用无机碳(CO2、CO3-等)作为碳素营养，又可以利用有机碳化合物作为碳素营养，即为兼性自养微生物。6、微生物物质运输几种方式。1）单纯扩散(passivediffusion)：水、无机盐、02、CO22）促进扩散(facilitateddiffusion)：糖、氨基酸、Na+，K＋，金属离子。3）主动运输(activetransport)：糖、氨基酸、无机离子（K+、Na+）、硫酸盐、磷酸盐及有机酸等。4）基团转位(grouptranslocation)：糖及糖的衍生物、嘌呤、嘧啶、乙酸等。7、新陈代谢概念，新陈代谢包括哪两种作用。1）概念：微生物从外界环境中不断地摄取营养物质，经过一系列的生物化学反应，转变成细胞的组分，同时产生废物并排泄到体外，这个过程称新陈代谢。2）作用：异化作用（dissimilation）：将营养物质和细胞物质分解过程，放出能量。同化作用（assimilation）：将营养物质转变为有机体组分的过程，吸收能量。8、微生物呼吸的实质及各种呼吸类型的特点。1）微生物呼吸的实质：氧化与还原的统一过程，这一过程有能量的产生和转移。2）呼吸类型：微生物的呼吸类型根据最终电子受体（受氢体）的不同，划分为三类：发酵(fermentation)、有氧呼吸(aerobicrespiration)和无氧呼吸(anoxicrespiration)。第五章微生物生长繁殖和遗传变异（Growth,Reproduce,Heredity&Variation）1、概念：生长，繁殖，世代时间，菌龄。生长(growth)——微生物有机体的细胞组分与结构在量方面的增加。繁殖(reproduce)——微生物通过细胞分裂或形成无性或有性孢子使个体数目增加。世代时间(doublingorgenerationtime)——细菌两次细胞分裂之间的时间。菌龄——细菌细胞在一定条件下表现出的生理特征。2、简述生长曲线及其在污水生物处理中的应用1）生长率上升阶段F：M≥2.2，有机物以最大速率氧化和转化成微生物细胞物质去除，活性污泥增长速率与其生物量呈一级反应，代谢活力强，能大量去除废水中有机物。但污泥能量高，动能大于范德华引力，菌体不能结合，不易获得良好絮凝体。高负荷活性污泥法利用生长上升阶段(对数期)和生长下降阶段(减速期)的微生物，一般BOD-SS负荷>1.5。2）生长率下降阶段F：M=0.1~2.2。污泥增长速率与剩余营养物浓度成比例，有机物去除速率与残存有机物浓度呈一级反应，细胞表面的粘液层和荚膜开始形成，强化了微生物的生物吸附能力，自我絮凝，聚合能力强，利于泥水分离，出水水质好。常规活性污泥法利用生长下降阶段的微生物，包括减速期、静止期的微生物，常规活性污泥法一般BOD-SS负荷0.2~0.4。3）内源呼吸阶段F：M＜0.1。污泥代谢细胞内营养物质大于合成作用，污泥量减少。由于能量水平低，絮凝体形成速率增加，吸附有机物能力显著。延时曝气法一般BOD-SS负荷0.05~0.1。概念：遗传，突变，基因，质粒，遗传工程。遗传(heredity)——亲代的某些性状在子代的重现。变异(variation)——生物体遗传物质的结构发生了稳定的可遗传的变化。使生物在亲代与子代之间，以及在子代与子代之间表现出一定差异的现象。基因(gene)——具有特定核苷酸顺序的核酸片段，是生物体内具有自主复制能力的遗传功能单位。质粒(plasmid)——原核微生物中独立于染色体之外，存在于细胞质中携带少量遗传基因的核酸，在细胞中能独立进行复制，并表现出一定的遗传特性。遗传工程——通过对遗传物质直接操纵，改组和重建等实现对遗传性状的定向改造，具有预见性、精确性和严密性。遗传和变异的物质基础是什么？遗传信息是如何传递的？物质基础：A、DNA组成与结构1个DNA分子——2条多核苷酸链——若干核苷——磷酸+脱氧核糖——5碳糖+碱基（T(胸腺嘧啶thymine)、A(腺嘌吟adenine)、G(鸟嘌呤guanine)、C(胞嘧啶cytosine)）。一个DNA含几十万-百万碱基对B、RNA（核糖核酸）组成与结构含尿嘧啶(uracil，U)代替胸腺嘧啶(T)。碱基配对为：A—U、U—A、C—G、G—C等四种。RNA有四种：tRNA、rRNA、mRNA和反义RNA，它们均由DNA转录而成。遗传信息的传递：中心法则：DNA的复制：DNA具有独特的半保留式自我复制能力。起始/复制叉增长/复制终止转录和翻译a.转录:以DNA其中一条单链为模板遵循碱基配对的原则转录出一条mRNA。b.翻译：tRNA的一端暂时结合形成氨基酸—tRNA的结合分子；另一端可与mRNA暂时结合。把特定氨基酸转送到核糖体上，在多肽合成酶的作用下合成多肽链，多肽链通过高度折叠形成特定的蛋白质结构。简述微生物变异在环境工程中的应用。1）自发突变（1）从生产中选育（2）定向培育和驯化(acclimation)2）诱变育种：利用物理或化学诱变剂处理均匀分散的微生物细胞群，促进其突变频率大幅度提高，然后设法采用简便、快速和高效的筛选方法，从中挑选少数符合目的的菌株。3）遗传工程质粒育种：多功能超级细菌的构建，解烷抗汞质粒菌的构建。基因工程育种：基因工程菌。第六章微生物生态学（MicrobialEcology）§1生态学基本知识1、解释概念：生物种群，生物群落，生态系统，食物链1）种群(population)——生活在一定空间内、同属一个物种的所有个体集合。2）群落(community)——在特定时间聚集在一定地域或生境中所有生物种群的集合。3）生态系统(ecosystem)——在一定时间和空间内存在的各种生物与其环境通过能量流动和物质循环，相互联系、相互制约，形成具有自调节功能的复合体。4）食物链(foodchain)——群落中不同生物种群通过取食与被食的关系，形成的营养链索关系2、生态系统的结构和主要功能。1）生态系统的结构：生态系统的功能：生物生产：利用太阳能，将CO2和水合成糖类、蛋白和脂肪等有机物。能量流动：光能转化为化学能贮存在植物体内，通过食物链转移到另一生物体内。物质循环：各种营养物在环境、生产者、消费者和分解者之间传递，形成物质流。信息传递：物理信息，化学信息，行为信息等，把各组成连成统一整体。§2微生物与环境的关系影响微生物的环境因子。温度、pH值、溶解氧、氧化还原电位、化学物质（重金属、机化合物）其他因素：渗透压、辐射、超声波、干燥微生物种群间存在的基本关系。在环境工程中的运用。1）微生物间相互关系互生关系(Mutualism):两种可以单独生活的微生物生活在一起，一方为另一方或相互提供有利条件。食酚菌与食硫菌。共生关系(symbiosis):两种不能单独生活的微生物生活在一起，相互依存，在营养上互为有利，形态上组成共生体。地衣。寄生关系(parasitism):一种生物需要在另一种生物体内生活，从中摄取营养才能得以生长繁殖。噬菌体。拮抗关系(antagonism):共存于同一环境中的两种微生物，一方产生某种特殊代谢产物或改变环境条件，从而抑制对方生长或者杀死对方。非特异性拮抗和特异性拮抗两种。捕食关系(predation)：有的微生物不是通过代谢产物对抗对方，而是吞食对方。污水处理食物链。竞争关系(competition):不同的微生物种群在同一环境中，对食物等营养、溶解氧、空间和其他共同要求的物质互相竞争，互相受到不利影响。菌胶团与丝状菌争氧，反硫菌与甲烷菌争氢。种间共处：种间共处是两种微生物相互无影响地生活在一起，在共处中两者之间不表现出明显的有利或有害关系。在环境工程中的运用食酚菌与食硫菌污水处理食物链。噬菌体。菌胶团与丝状菌争氧，反硫菌与甲烷菌争氢。微生物对环境污染物的降解和转化（Degradation&transformationofpollutants）两种基本降解速度模型及适用条件．1)指数速度模型：（1）数学表达式速度=−dc/dt=KCn式中：C——浓度；K——速度常数，它是单位浓度的反应速度，又称反应比速；n——反应级数，当n=1，即为一级反应速度方程。适用范围：适用于均匀溶液的化学反应。双曲线速度模型数学表达式速度=−dc/dt=（K1C）/（K2+C)式中：C——浓度，当C<<K2，即一级反应方程；当C>>K2，即零级反应方程；K1——最大速度；K2——平衡常数；（2）适用条件：适用于通过表面吸附或表面与催化分子复合而进行的催化反应。2、推导Monod基本方程式。3、影响微生物降解和转化作用的因素及其机理.微生物活性微生物的种类：微生物的种类组成可以决定化合物降解的方向和程度。微生物的种类组成与底物有关，随温度、湿度、pH值、氧气和营养供应以及种间竞争等改变。微生物的生长速率：对数期，微生物受有毒金属抑制时间比在迟缓期添加要短得多。2）化合物结构：结构简单的较复杂的易降解，分子量小的较分子量大的易降解，聚合物和复合物抗生物降解。3）温度：温度支配着酶反应动力学、微生物生长速度以及化合物的溶解度等，因而对控制污染物的降解转化起着关键作用。4）pH值：强酸强碱会抑制大多数微生物的活性，通常在pH4-9范围内微生物生长最好。5）营养：某些微生物在环境中缺乏生长因子（氨基酸、嘌呤、嘧啶和维生素）时，对污染物的降解转化就会受到限制。6）氧：微生物降解转化污染物的过程可能是好氧的，也可能是厌氧的。7）有机底物或金属的浓度：底物初始浓度在一定范围内，随着浓度增大，反应速度加快，微生物降解为一级反应；浓度很大时，反应速度与底物初始浓度无关，为零级反应。8）共代谢：共代谢微生物不能从非生长基质的转化作用获得能量、碳或其他任何营养。9）降解质粒4、什么是共代谢？对难降解物质的生物分解有何重要意义1）定义：微生物转化某一物质时，另一种物质也被降解，但此物质并不参与其正常代谢过程，微生物并不从中获得能源和营养物。2）运用：难降解污染物的彻底分解：同类物富集(analogenrichment)被作为一种生化技术在芳香族化合物生物解研究中得到应用。第八章环境污染治理的生物技术1.生物处理基本原理生物降解过程本身以微生物的代谢.核心，化合物在分解过程中则遵循化学原理。有机物的转化广义上上可以定义.两.：矿化(mineralization)和共代谢co-metabolism矿化是将有机物完全无机化的过程，是与微生物生长包括分解代谢与合成代谢.程相关的过程。共代谢通常是由非专一性酶促反应完成的。与矿化完全不同，共代谢不导致细胞质量或能量的增加。因此，微生物共代谢化合物的能力并不促进其本身的生长2.用图示出好氧、厌氧生物处理基本原理，并能列举出相关污染治理工艺有机物的降解、微生物的增殖及溶解氧的消耗这三个过程是同步进行的，是控制好养生物处理成功与否的关键过程。活性污泥概念，活性污泥的生物特征活性污泥由具有活性的微生物形成的菌胶.与从污废水中絮凝和吸附的有机及无机固体物交织在一起，形成的黄褐色絮绒泥粒状物体。生物特性：由具活性微生物构成的菌胶.，包括多种好氧微生物和兼性厌氧微生物，及其上吸附的有机物和无机固体杂质组成。好养活性污泥的结构和功能的中心是菌胶团，出细菌外，还包括酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物和某些微型后生动物等其他微生物。细菌是净化污水的主要承担者，污水中有机物或营养条件决定细菌群落的组成、数量和优势种群。好氧活性污泥在完全混合试曝气池内，总以悬浮状态存在并与污水完全混合。构成活性污泥的微生物种群相对稳定，原生动物和某些微型后生动物在评价污泥质量和污水处理效率上有一定的意义。降解污染物的过程包括吸附、生物降解和絮凝等作用。生物膜法的生物特征参与净化反应的微生物多样化：如硝化菌、丝状菌、线虫类、轮虫类、寡毛虫类。生物膜生物：以菌胶团为主。净化稳定水质膜面生物：游泳型纤毛虫。提高污水净化速度和效率滤池扫除生物：轮虫、线虫、寡毛类的沙蚕。去除滤池内的污泥、防止污泥的积聚和堵塞生物的食物链长能够存在世代较长的微生物：硝化菌和亚硝化菌氧化塘处理污水的机理。稳定塘是以太阳能为初始能量，通过在塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在太阳能（日光辐射提供能量）作为初始能量的推动下，通过稳定塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化，最后不仅去除了污染物，而且以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收，净化的污水也可作为再生资源予以回收再用，使污水处理与利用结合起来，实现污水处理资源化。人工生态系统利用种植水生植物、养鱼、鸭、鹅等形成多条食物链。其中，不仅有分解者生物即细菌和真菌，生产者生物即藻类和其他水生植物，还有消费者生物，如鱼、虾、贝、螺、鸭、鹅、野生水禽等，三者分工协作，对污水中的污染物进行更有效地处理与利用。如果在各营养级之间保持适宜的数量比和能量比，就可建立良好多生态平衡系统。污水进入这种稳定塘其中的有机污染物不仅被细菌和真菌降解净化，而其降解的最终产物，一些无机化合物作为碳源，氮源和磷源，以太阳能为初始能量，参与到食物网中的新陈代谢过程，并从低营养级到高营养级逐级迁移转化，最后转变成水生作物、鱼、虾、蚌、鹅、鸭等产物，从而获得可观的经济效益。生物法处理污、废水对水质要求1.可生化性：一般BOD5/COD比值可作为衡量污水是否适宜生物处理的一项指标。BOD5/COD>0.45可生化性较好，<0.25则不宜用生化法处理。城市污水为0.582.溶解氧：一般曝气池溶解氧浓度以2-4mg/l左右为宜。厌氧性细菌在有氧条件下生长会受到抑制。兼性微生物在不同的氧溶解度下，呼吸作用不同。pH值：对于好氧生生物处理，pH值一般以6.5-9.0为宜。pH值是厌.处理中的重要影响因素。水解菌和产酸菌适宜pH值为5.0~8.5，甲烷.菌的适宜pH值为6.5~7.8。固体废弃物的处理方法当前各国城市采用的处置和处理方法主要有：焚烧法、卫生填埋法、堆肥法、厌氧发酵、热处理等，其中卫生填埋法、堆肥法、厌氧发酵属于生物处理方法。垃圾堆肥概念，垃圾好氧堆肥的机理及过程。堆肥(composting)——是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，在控制条件下，使来源于生物的有机废物向稳定的腐殖质转化的生物稳定作用(bio-stablization)的过程。好氧堆肥法的机理：在通气条件下，好氧微生物（嗜温菌和嗜热菌）分解大分子有机固体废弃物为小分子有机物，部分有机物被矿化成无机物，并放出大量的热量，使温度升高。最终有机固体废弃物完全腐熟成稳定的腐殖质。好氧堆肥过程（1）升温阶段（中温阶段）（2）高温阶段：（3）降温和腐熟阶段：垃圾填埋生物降解过程（1）好氧厌氧转化阶段（2）厌氧水解（产酸阶段）（3）厌氧产甲烷阶段（4）稳定阶段气体生物净化机理和方法废气的微生物处理是利用微生物的生物化学作用，以废气中的有机组分为能源物质或养料，使污染物分解，转化为简单的无机物（H2O、CO2）等无害或少害的物质微生物净化废气的工艺（装置）有：生物吸收池、生物洗涤池、生物滴滤池和生物过滤池。第九章环境工程微生物新技术1、污水生物脱氮基本原理及相关工艺措施的生物效应基本原理1）硝化作用(Ammoxidation，好氧氨氧化作用)2）脱氮作用(Denitrify)相关工艺措施的生物效应：1.4影响因素pH值：pH是影响硝化速度的重要因素。pH可影响反硝化的最终产物。生物脱氮过程，通常将硝化段运行的pH值控制在7.2-8.0之间，反硝化段控制在7.5-9.2之间。温度：硝化细菌的最宜温度为30℃左右。温度对反硝化速度的影响大小与微生物状态、硝酸盐负荷率等因素有关。硝酸盐负荷(N03—Nmg/mgVSS.d)低，温度影响小；反之亦然。溶解氧：溶解氧浓度影响硝化反应速度和硝化细菌的生长速度。溶解氧对反硝化脱氮有抑制作用，但对反硝化菌却是有利。因而在工艺上最好使反硝化菌交替处于好氧和缺氧环境。缺氧段溶解氧控制在0.5mg／L以下。碳源：碳源物质主要是通过影响反硝化细菌的活性来影响处理系统的脱氮效率，可分成三类。（1）废水中所含的有机碳源废水中各种有机基质，一般认为，当废水中所含碳(BOD5)与总氮的比值大于3：1时，无需外加碳源。（2）外加碳源大多采用甲醇。（3）内碳源：主要指活性污泥微生物死亡、自溶后释放出来的有机碳，也称为二次性基质。有毒物质：某些重金属、络合阴离子和有毒有机物对硝化细菌有毒害作用，另外，氨态氮和亚硝态氮对硝化细菌也有影响。2、污水生物除磷基本原理及相关工艺措施的生物效应基本原理：一是微生物细胞合成中吸收部分磷；二是微生物以聚磷酸盐的形式超量储存磷 1.碳源的浓度和种类：有机物浓度越高，污泥放磷越早，越快。要使出水磷浓度小于1mg/L，进水总BOD与总磷之比必须在23-30左右。2溶解氧：厌氧区溶解氧的存在对污泥的放磷不利，厌氧放磷池的溶解氧应小于0．2mg/L，好氧池中溶解氧应大于2mg/L，以保证积磷菌利用好氧代谢中释放出来的大量能量充分地吸磷。3.硝酸盐和亚硝酸盐：硝酸盐对厌氧放磷的干扰，存在硝酸盐时，磷浓度缓慢地减少(吸磷)，只有当硝酸盐经反硝化全部耗完后才开始放磷。4温度：温度对微生物除磷影响较小，对除磷的影响主要是发酵产酸速率的下降。5pH生物除磷系统合适的pH范围与常规生物处理相同，为中性和弱碱性。6工艺的运行参数和运行方式(1)泥龄污泥泥龄越短，除磷效果越好。(2)厌氧区停留时间在Phostrip法中，放磷池中污泥停留时间为6h—18h；负荷高的A/O工艺厌氧区停留时间很短，通常仅0.5h-1.0h；同时脱氮的除磷系统负荷较低，厌氧停留时间稍长一些为0.5h—2.5h；在A/A/O工艺中，厌氧区常停留2.0h—4.0h3、生物修复的概念、特点、方法和影响因素1）概念：生物修复(bioremediation)——指利用生物将土壤、地表及地下水或海洋中的危险性污染物现场去除或降解的工程技术系统。2）特点：费用省、环境影响、最大限度地降低污染物浓度、在其他技术难以应用的场地、生物修复技术可以