水体自净和污染水体的微生物
水体自净过程中微生物的演变过程
水体自净过程中微生物的演变过程
水体自净过程：
水体受污染后，污染物在水体的物理、化学和生物学作用下，使污染成分不断稀释、扩散、分解破坏或沉入水底，水中污染物浓度逐渐降低，水质最终又恢复到污染前的状况。
过程：易被氧化的有机物进行的化学氧化分解，有机物在水中微生物作用下的生物化学氧化分解，含氮有机物的硝化过程。
物理净化：稀释、混合、吸附沉淀；化学净化：氧化还原，分解化合，酸碱中和；生物净化：生物分解医学教育|网编辑整理、生物转化、生物富集。
氧垂曲线：有机物进行生物净化的过程中，复氧与耗氧同时进行，水中溶解氧含量既为耗氧与复氧2过程相互作用的结果。
所以，可以把溶解氧作为水体自净的一个指标。
在水体有机物污染过程中，溶解氧变化可用氧垂曲线表示。
环境工程微生物学
环境工程微生物学一、名词说明：1.微生物：微生物是是一类形状微小，结构简单，单细胞或多细胞的低等生物的通称。
2.原核微生物：原核微生物的核专门原始，只是ＤＮＡ链高度折叠形成的一个核区，没有核膜，核质裸露与细胞质没有明显的界限，称为拟核或似核，也没有细胞器，不进行有丝分裂。
3.真核微生物：真核微生物有发育完好的细胞核，核内有核仁和染色质．有核膜将细胞核和细胞质分开，使两者有明显的界限．有高度分化的细胞器，进行有丝分裂。
4.环境工程微生物学：是讲述微生物的形状、细胞结构及其功能，微生物的营养、呼吸、物质代谢、生长、繁育、遗传、与变异等的基础知识；讲述栖息在水体、土壤、空气、都市生活污水、工业废水和都市有机固体废物生物处理，以及废气生物处理中的微生物及其生态；饮用水卫生细菌学；自然环境物质循环与转化；水体和土壤的自净作用，污染土壤的治理与修复等环境工程净化的原理。
二、简答题：1.微生物的种类；微生物类群十分庞杂，包括：无细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒等，属于原核生物的细菌、放线菌、立克次氏体、衣原体等，属于真核生物的酵母菌和霉菌，单细胞藻类、原生动物等。
2.微生物的特点；○1个体极小；○2分布广，种类繁多；○3繁育快；○4易变异。
第一章非细胞结构的超微生物——病毒一、名词说明：1.病毒：没有细胞结构，专性活细胞寄生的一类由核酸和蛋白质等少数几种成分组成的超显微非细胞生物。
2.噬菌体：是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称，因部分能引起宿主菌的裂解，故称为噬菌体。
3.溶原性：病毒感染细菌后，其基因组整合到宿主的染色体中，在宿主内进行复制同时引起细菌细胞的裂解。
那个过程称为溶原性。
4.亚病毒：是一类结构和组成比真病毒小，简单，仅有核酸或蛋白质组成，能够侵染动物和植物的病原体。
5.类病毒：是比病毒更加小的致病感染因子。
只含具侵染性的RNA组分。
6.拟病毒：又称类类病毒、壳内类病毒或病毒卫星，是一类被包裹在植物病毒粒体内部的类病毒，被称为拟病毒。
污水处理中微生物种类的指示
在自然水体中，鞭毛虫喜在多污带和α-中污带生活。
在污水生物处理系统中，活性污泥培养初期或在处理效果差时鞭毛虫大量出现，可作污水处理效果差时的指示生物。
变形虫喜在α-中污带或β-中污带的自然水体生活。
在污水生物处理系统中，则在活性污泥培养中期出现。
纤毛纲中的游泳型纤毛虫多数是在α-中污带和β-中污带，少数在寡污带中生活。
在污水生物处理中，在活性污泥培养中期或在处理效果差时出现。
扭头虫、草履虫等在缺氧或厌氧环境中生活，它们耐污能力极强，而漫游虫则喜在较清洁水中生活。
固着型纤毛虫，尤其是钟虫，喜在寡污带中生活。
钟虫类在β-中污带中也能生活，如累枝虫耐污能力极强。
它们是水体自净程度高、污水生物处理效果好的指示生物。
吸管虫多数在β-中污带，有的也能耐α-中污带和多污带。
在污水生物处理效果一般时出现。
在一般的淡水水体中出现的轮虫有旋轮虫属、轮虫属和间盘轮虫属，轮虫要求较高的溶解氧量。
轮虫是寡污带和污水生物处理效果好的指示生物。
由于它们吞食游离细菌，所以可起到提高处理效果的作用。
但在污水生物处理过程中，有时候会出现猪吻轮虫大量生长繁殖的现象，一旦它们大量繁殖会将活性污泥蚕食光，造成污水处理失败。
为避免此类现象发生，当镜检到猪吻轮虫有大量繁殖的趋势时，为了保持正常运行，可暂时停止曝气，制造厌氧环境抑制猪吻轮虫生长。
线虫是水净化程度差的指示生物。
在生活污水生物处理脱氮工艺中，在20℃左右，供氧充分的条件下，红斑颤体虫大量生长，把活性污泥蚕食光，使出水的水质急剧下降。
为了恢复处理效果，必须停止曝气，继续连续进污水，使处于缺氧状态，可有效抑制红斑颤体虫的生长。
浮游甲壳动物是水体污染和自净的指示生物。
剑水蚤和水蚤。
水体中含氧量低，水蚤的血红素含量高；水体中含氧量高，水蚤的血红素含氧量低。
由于在污染水体中溶解氧含量低，清水中氧的含量高，所以，在污染水中水蚤颜色比在清水中的红些。
水体自净
• 1．水体自净
• ———自然净化 自然净化 • 物理作用：稀释、沉淀 物理作用：稀释、 • 生物作用：生物降解（食物链） 生物作用： 食物链） （强） （强） • 化学作用：日光、氧气等对污染物的分解 （弱） 化学作用：日光、氧气等对污染物的分解
阳光 ↓ 轮虫、 一级生产者 → 原生动物 → 轮虫、浮游甲壳动物 → 鱼→ 其他动物 异养细菌 废物、 废物、排泄物
污化系统将污染水体划属为不同的污染带类型。分 分 污化系统
多污带、α中污带、β中污带、寡污带 污带、 中污带、 中污带、
多污带
类型 河 流 流 向 多污带 外观 BIP 生物特征
1．暗灰色， 很浑浊， 含 ．暗灰色，很浑浊， 1． 种类很少，厌氧菌和 ． 种类很少， 兼性厌氧菌种类多， 大 量 有 机 物 ， BOD 兼性厌氧菌种类多，数 量大， 高，溶解氧极低( 或 量大，每毫升水含有几 亿个细菌。 无)，为厌氧状态。 ，为厌氧状态。 亿个细菌。有能分解复 杂有机物的菌种， 2．在 有 机 物 分 解 过 程 ． 杂有机物的菌种，硫酸 60~100 还原菌、产甲烷菌等。 中，产生 H2S、C02 和 、 还原菌、产甲烷菌等。 等气体。臭味。 CH4 等气体。臭味。 2． 无显花植物，鱼类绝 ． 无显花植物， 3．水底沉积许多由有机 ． 迹。 3． 河底淤泥中有大量寡 ． 和无机物形成的淤 水面上有气泡。 毛类(颤蚯蚓 动物。 颤蚯蚓)动物 泥。水面上有气泡。 毛类 颤蚯蚓 动物。*
• 通常使用的是BIP指数。 通常使用的是 指数
B．氧浓度昼夜变化幅度 氧浓度昼夜变化幅度
河流污染中氧浓度昼夜变化示意图 • 为什么不同的净化程度昼夜变化幅度不同？ 为什么不同的净化程度昼夜变化幅度不同？ • 氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关， 氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关， 因此与 有关。 因此与P/H或BIP有关。 或 有关
微生物的生态
作用，藻类对无机元素的吸收利用，以及浮游动物和一发低系生，列变但后化不生，减使少动水污物体染通中物过的总存量食在。物浓而链度生对降物
有机体的摄取和浓缩作用等。
化学净化可使污染物的总量降低，
使水体得到真正净化。
一、水体中的微生物 4.污染水体的微生物生态学特征
当有机污染物排入河流后， 在排污点的下游进行着正 常的自净过程。沿着河流 方向形成一系列连续的污 化带，包括四个污染带： 多污带、α-中污带、β中污带、寡污带，这四个 带是根据指示生物的种群、 数量以及水质划分的。
二、微生物与生物环境间的关系 2.生物因子
③共生(mutualism) 微生物与动物间的共生 ★瘤胃微生物与反刍动物的共生
牛羊等反刍动物，草食，但它们本身没有分解纤维素的能力，而是靠瘤胃微生物帮 助分解，使纤维素变成能被牛羊吸收的糖类。瘤胃中生活着多种细菌和原生动物。 共生原理如下：
二、微生物与生物环境间的关系 2.生物因子
两种微生物紧密生活在一起，彼此依赖，相互为对方创造有利条件，有的达到了难以分 离的程度。生理上相互分工，组织上形成了新的结构，彼此分离各自就不能很好地生活。
微生物间的共生地衣:由菌藻（子 囊类真菌与藻类） 共生或菌菌（真 菌与蓝细菌）共 生的地衣。
二、微生物与生物环境间的关系 2.生物因子
地衣中的真菌和藻类已形成特殊形态的整体，在生理上相互依存。其中的藻类或蓝 细菌进行光合作用，为真菌提供养料，真菌以产生的有机酸分解岩石为藻类或蓝细 菌提供矿质元素。
一、水体中的微生物 1.淡水中的微生物
★腐败型水生微生物
随着人畜排泄物或病体污物而进入水体的动植物致病菌，一般难以长期生存，但由 于水体的流动，也会造成病原菌的传播甚至疾病的流行。
环境微生物学教学课件16水体污染与自净
稀释
通过加入清洁的水，降低污染物浓度，使水质得到改 善。
挥发
某些溶解度较低的气体可以自然挥发，从而降低水中 的溶解性污染物。
化学净化
中和
通过酸碱中和反应，降低水体的酸碱度，减少对 水生生物的毒性。
氧化还原
通过化学反应，使水中的还原性或氧化性污染物 得以转化，降低毒性。
有毒有害物质污染
总结词
有毒有害物质污染是指由有毒有害化学 物质引起的水体污染，主要来源于化工 、制药、染料等产业。
VS
详细描述
有毒有害物质包括有机氯农药、多环芳烃 、酚类化合物等，这些物质具有致癌、致 畸、致突变等危害，对水生生物和人体健 康造成严重威胁。
03 水体的自净作用
CHAPTER
物理净化
水体污染与自净
目录
CONTENTS
• 水体污染概述 • 水体污染的类型 • 水体的自净作用 • 水体污染的防治 • 水体污染与自净的实例分析
01 水体污染概述
CHAPTER
水体污染的定义
定义
水体污染是指人类活动或自然过程产 生的污染物进入水体，导致水质下降， 破坏水体生态平衡，影响人类和其他 生物正常利用的现象。
总结词
某河流受到工业废水和生活污水的排放，导致水质恶化 ，但通过自然净化作用逐渐恢复。
详细描述
某河流在过去的几十年里受到了严重的工业废水和生活 污水排放的污染，导致水质严重恶化，水体浑浊，生物 多样性减少。然而，随着环保意识的提高和治理措施的 加强，河流的水质逐渐恢复。自然净化作用发挥了重要 作用，水生植物和微生物开始逐渐恢复，水体逐渐变得 清澈透明。
04
水体污染的影响
第七章 微生物生态234(土壤、大气、水体)
二、水体中的微生物群落
（一）海洋中的微生物群落
1、种类：多数是嗜盐菌 2. 分布 水平分布：沿海带，海水中含有大量有机物，温度 适宜，每毫升海水含菌10，0000个。外海带，每 毫升含菌10～250个。
海洋微生物的水平分布内陆气候、雨量、潮汐的影 响。
垂直分布：
表层（0～10m）：藻类 中层（5～50m）：兼性厌氧微生物 底层：厌氧菌及硫酸还原菌 3.海洋微生物群落的生态特征
表7-2 以细菌总数评价空气的卫生标准（单位：个/ m3）
清洁程度
细菌总数
最清洁的空气（有空调） 清洁空气
普通空气 临界环境 清度污染 严重污染
1~2 〈 30
31~125 ~150 〈 300 〉 301
最好的措施是绿化环境和搞好室内外环境 卫生。有些工业部门需要采用生物洁净技术 净化空气，多用备有高效过滤器的空气调节 除菌设备，它既达到恒温控制又可提供无菌 空气。 生物洁净室也没有统一标准，大多数国家 采用美国1967年颁发的航空宇宙局(NASA)标 准。该标准要求严格，对民用生物洁净环境 要求可能过高。
三、空气微生物的卫生标准及生物洁净技术
空气是人类与动植物赖以生存的极重要因素，也是传 播疾病的媒介。为了防止疾病传播，提高人类的健康 水平，要控制空气中微生物的数量。
目前，空气还没有统一的卫生标准，一般以室内1m3 空气中细菌总数为500~1000个以上作为空气污染的 指标。空气污染的指示菌以咽喉正常菌丛中的绿色链 球菌为最合适，绿色链球菌在上呼吸道和空气中比溶 血性链球菌易发现，且有规律性。
土地是天然的生物处理厂，可用土地法处理废水、 生活污水，易被微生物降解的工业废水经土地处 理后得到净化。 进行土壤灌溉时，要十分小心，要注意： （1）要根据物质和植物的特点，合理灌溉； （2）不能超过自净容量； （3）不能用含有有毒或难以降解物质的污水。 这是因为这些物质会在生物体内积累、富集，最 终会影响到人类自己。
第7章 水体自净及污染指示生物
二、污化指示生物及污化系统
栉虾
二、污化指示生物及污化系统
β中污带
类型 河 流 流 向 外观 BIP 生物特征 1． 细菌数量减少，每毫 升水只有几万个。 2． 藻类大量繁殖，水生 植物出现。 3． 原生动物有固着型纤 毛虫如：独缩虫、聚缩 虫等活跃，轮虫、浮游 甲壳动物及昆虫出现。
1． 有机物较少， BOD 和悬 浮物含量低，溶解氧浓 度升高； 2． NH3 和 H2S 分别氧化为 β -中污带 N03—和 S042-， 两者含量 均减少。
一、水体自净
氧垂曲线 河流受污染前DO：饱和的 河流受污染后的DO：
V耗 O V复O ,DO 河中 DO BOD大量增加，好氧分解剧烈， 下降
2 2
随BOD量减少，DO下降减缓，最终达到DO最低 值，即最大亏氧点 V耗O 2 V复O2 ，DO逐渐回升，最后DO恢复至 接着， 饱和DO
11
12
2
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二、污化指示生物及污化系统
污化系统只能反映有机污染程度，不能反映有毒工业污水的污染。根 据水生生物种类的更迭来评价水体污染程度的方法也缺乏定量标准。 生物指数（Biological Index of Water Pollution, BIP)
0~8
25
26
二、污化指示生物及污化系统
鱼腥藻
二、污化指示生物及污化系统
玫瑰旋轮虫
27
28
5
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第1节 水体污染与水体自净
公式适用条件：
①公式只考虑了有机物生化耗氧和大气复 氧两个因素，固仅适用河流截面变化不 大、藻类等水生植物和底泥影响忽略不 计的河段； ②仅适用于河水与污水在排放点处完全混 合的条件： ③所使用的 k 值必须与水温相适应； ④如沿河有几个排放点，则应根据具体情 况合并成一个排放点计算或逐段计算。
2.转化处理 （1）化学转化：中和、氧化还原、化学沉 淀等 （2）生物转化：好氧、厌氧法。
三、污水处理方法按按处理程度分类
1.一级处理：主要去除污水中呈悬浮状态 的固体污染物质。 2.二级处理：主要去除污水中呈胶体和溶 解状态的有机污染物质。 3.三级处理：是在一级、二级处理后进一 步处理难降解的有机物、磷和氮等能够 导致水体富营养化的可溶性无机物等。
2.1 水体污染 一、基本概念 1.水体污染：排入水体的污染物在数量上超过该物质在水 体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理、 化学、及微生物性质发生改变 ，使水体固有的生态系统和功
能受到破坏。
两类污染：
（1）点源污染：未经妥善处理的污水集中排入水体引起
（2）面源污染：污染物随地面径流(农田肥料、农药）进入 水体或大气中污染物由于沉降、降雨进入水体。
城市污水处理流程
（2）水质质量系数（P）法
Ck—地面水体各种污染物的统一最高标准； C0i—各种污染物的地面水环境质量标准，见附录10 例：对于有机污染物，采用BOD、COD、NH3-Ni、 DO为指标，当P＜2表示河流未受有机物污染， P≥2表示河流受到有机物污染。
P=∑Ck/C0i
2.预断评价
是指人类活动对水质可能产生的影响进行 预先的断定和评价，其数学模式和生态 系统模式可参考有关文献
三、河流氧垂曲线方程
环境保护专题复习
（二固体废弃物污染 1、特点：①数量大、②品种多、③变化大 2、危害：①对大气环境的影响：细微颗粒随风飘逸造成大气 环境污染；在适宜的温度和湿度条件下被微生物分解释放有害气 体；垃圾填埋会逸出沼气；焚烧时会产生粉尘，有害气体等。② 对水环境的影响：垃圾倾倒于河流，会使水体受到污染；缩减江 河湖泊的有效面积；使河湖的排洪和灌溉能力降低；有害物质的 渗滤，对地表水和地下水造成污染。③对土壤环境的污染：渗入 土壤，杀死微生物，破坏土壤的腐解能力；有害成分还会在植物 体内蓄积，通过食物链危及人体健康。 3、措施：①提高资源的利用效率，减少垃圾的排放；②垃圾 分类回收，集中处理；③垃圾再生资源化；④加大科学研究，提 高垃圾无害化处理技术；⑤禁止随意倾倒和垃圾转运处理；⑥加 强宣传，提高公众的环保意识。
答案⑴ 水环境污染严重；城市需水量增加 ⑵ 控制污染源加强水质监测和日常管理，防止水污染；制定污染事 件的应急处理方案；加强城市水环境教育，增强公众水环境保护意 识；强化水资源管理等。
2013·新课标全国文综I)
2.阅读图文资料完成下列要求 某企业在甲地（图13开采锰矿并建有电解锰厂，生产过程中 需用硫酸和铅；在附近山坡上建有尾矿矿渣库。
3、海洋石油污染 ①海洋石油污染的原因：海域封闭且风力较小，海水的流动性 差；沿海地区工业生产产生大量的废油排入海洋；沿海大陆架的 石油开采，运输，加工造成污染；海上航线上石油泄漏 ②海洋石油污染的危害：油膜覆盖海面，海水难以与外界发生 交换，石油氧化分解消耗溶解氧，造成海水缺氧；油膜挡住阳光 ，阻碍海水中生物的光合作用；海水中生物直接吸食石油中毒而 死亡。 ③海洋石油污染的措施：分散：喷洒强效洗涤剂，使石油迅速 分解；沉降：播撒粉状石灰，使其沉降；吸收：利用麦秆，泥炭 等物质吸收，然后集中处理；围栏：小面积油污可用围栏圈住回 收；放任：大洋中的原油泄漏通常让其自然分解；燃烧：油层厚 达2毫米时即可用燃烧法清除。
《水处理微生物学》复习题及答案
理论课部分1说明水污染的来源、途径及危害。
答:(1)工业污染源。
主要污染地下水和地面水。
形成硫酸雾、酸雨;汞污染,形成“水俣病”;镉污染,形成“骨痛病”;短期集中排放,引起水生物大量死亡;还可引起农业减产。
(2)生活污染源。
污染地面水、地下水。
其中的病原微生物可引起流行病爆发。
其中的氮和磷可引起水体富营养化,造成水生生物死亡。
(3)面源污染。
农田施的化肥、农药,其中的氮会流失,引起水体污染,在水中形成亚硝酸胺可致癌;蔬菜、水果中的农药在人体内累积,形成潜在危害。
2什么是微生物(Microbe)?答:对形体微小,形态简单的低等生物的统称。
3微生物的共同特性有哪些?答:(1)形体微小,结构简单;(2)比表面积大,代谢能力强;(3)生长旺盛,繁殖快;(4)适应力强,易变异;(5)分布广,种类多。
4水中有哪些常见的微生物?答:非细胞类型:病毒(动物病毒、植物病毒、昆虫病毒),噬菌体(细菌病毒),真菌病毒等。
原核细胞类型:细菌、放线菌、蓝细菌、立克次氏体、衣原体、支原体等。
真核细胞类型:真菌(酵母菌、霉菌)、原生动物、微型后生动物、除蓝藻外的其它藻类等。
5试说明微生物在给排水工程中的作用和危害?(答:(1)污染水源。
水中有各种病原菌如伤寒杆菌、霍乱弧菌、痢疾杆菌及肝炎病毒等,它们可引起人类严重的传染病,这些病原菌是通过粪便污染水源。
因此了解水中的致病菌,设法去除,防止传染病的蔓延。
此外有些藻类可使水生色或产生气味,甚至引起水体富营养化,应对这些藻类加以控制。
(2)阻塞滤池、管道。
如藻类、放线菌、丝状细菌。
(3)影响工业产品的品质。
如藻类会使水呈现颜色,有些还会使水有鱼腥味或苦味。
(4)利用微生物处理废水。
生物滤池、活性污泥都是利用好氧微生物处理废水中溶解的和胶体的有机物。
污泥消化是利用厌氧微生物处理高浓度的有机废水。
生物的除磷脱氮也是利用微生物的作用来进行的。
(5)进行水体的净化。
污水排入河流、湖泊后,水体在一定限度内有自身的净化能力。
水污染基本知识
水污染基本知识1.1前言在自然界中，存在着大量依靠有机物生活的微生物，它们具有氧化分解有机物的巨大能力，利用这种微生物来处理废水的方法，叫做生物处理法。
自然环境是一个动态平衡体系，由于在自然界中，存在着大量依靠有机物生活的微生物，它们具有氧化分解有机物的巨大能力，以及水体中的流动以及其它物理和化学作用，对其中各种物质的变化具有一定的自动调节能力和缓冲作用，这种能力称为环境容量或者称为水体的受纳能力”。
水体也有这种在一定程度下能自身降低污染程度的能力。
通常称为水的自净能力，这种自净作用是可以解释为：1:河流中的各种微生物在摄取污水中的有机物和溶于河水中的氧的同时分泌出酶使有机物氧化分解，排出二氧化碳和水。
所谓好氧生物处理是在有氧的情况下，借好氧微生物的作用对污水中的污染物进行处理。
2:水体中其它的物理和化学作用，如河底污泥的吸附，水体流动等。
当进入水体的外来杂质含量超过了水体的自净能力时，造成水质恶化，形成水污染。
污水处理的概念来源于上述的水体自然净化作用1.2污染物性质和水质指标污染物性质按化学物质分：有机物无机物按物理形态大小分：悬浮物胶体溶解性废水水质指标1）物理性质：水温、色度、臭味、固体含量（SS ）及泡沫等2）化学性质：pH、有机物、溶解性固体、有毒物、N、P有机物：BOD、COD、TOD （总需氧量）3）生物学指标：细菌总数、大肠菌数1.2.1物理性质及指标表示污水物理性质的主要指标是水温、色度、臭味、固体含量及泡沫等。
水温污水的水温，对污水的物理性质、化学性质及生物性之有直接的影响。
所以水温是污水水质的重要物理性质指标之一色度色度可由悬浮固体、胶体或溶解物质形成。
悬浮固体形成的色度称为表色。
胶体或溶解物质形成的色度称为真色。
水的颜色用色度作为指标。
臭味生活污水的臭味主要由有机物腐败产生的气体造成。
工业废水的臭味主要由挥发性化合物造成。
固体物含量固体物质按存在形态的不同可分为：悬浮的、胶体的和溶解的三种；按性质的不同可分为：有机物、无机物与生物体三种。
微生物在水污染治理中的作用
9.1 水体的自净作用9.1.1 水体的自净当地面水接受一定的有机污染物后，水质发生了变化，在物理的、化学的和生物等因素的综合作用下，水体得以净化，水质恢复到污染前的水平和状态，这一过程称为水体自净。
任何水体的自净作用都有一定的限度，即自净容量。
某水域的污染物排放总量一旦超过其自净容量，该水域将不能或很难恢复至原来的状态，因此自净容量是指在水体正常生物循环过程中能够净化有机污染物的最大数量。
水体自净过程可以用图9.1表示。
图9.1水体自净过程（引自周群英、高廷耀.环境工程微生物学.北京：高等教育出版社.2000）有机污染物排入水体后，水中的好氧细菌将有机物氧化分解，同时进行繁殖。
当水体中有机污染物浓度很高时，大量细菌的生长繁殖会迅速耗尽水中的溶解氧，使水中出现缺氧或厌氧状态，导致鱼类、好氧原生动物、轮虫、浮游甲壳动物死亡。
厌氧细菌大量繁殖，对有机物进行厌氧分解。
随着有机物的降解，水中BOD浓度不断下降。
当有机物分解殆尽后，细菌失去营养源，其数量会减少，而光能自养型微生物利用水中溶解的无机物大量繁殖，随着无机营养物的消耗，使光合自养型微生物数量也减少，水体BOD、溶解氧恢复到原有水平，自净过程完成。
需要特别说明的是上述现象只有在总排污量小于水体自净容量情况下才会发生。
9.1.2 污化系统及污化指示生物正常情况下，有机污染物排入河流后，从排污口至下游的一段区域内进行着自净过程。
沿着河流方向会形成一系列连续的污化带。
由于各种水生生物需要不同的生存条件，所以在各个带中可找到不同的指示生物，包括细菌、真菌、藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、鱼类、底栖动物等。
根据指示生物的种群、数量、水质的不同，可以将污化带自上而下划分为多污带、α－中污带、β－中污带、寡污带。
9.2 污、废水生物处理方法分类生物处理是以含污染物的污、废水为培养基，通过微生物的代谢作用，将水中呈溶解和胶体状的有机污染物降解并转化为无害物质，达到水质净化目的。
水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理
构成活性污泥的微生物种群随营养条件、温度、 供氧和pH等环境条件的变化而改变。 处理生活污水和医院污水的活性污泥中还会有致 病细菌、致病真菌、病毒、立克氏体、枝原体、衣 原体、螺旋体等病原微生物。
细菌名称 动胶菌属（优势菌） 丛毛单胞菌属（优势菌） 产碱杆菌属（较多） 微球菌属（较多） 棒状杆菌属 黄杆菌属（较多） 无色杆菌属 芽孢杆菌属（较多） 假单胞菌属（较多） 亚硝化单菌属
或根据原生动物的个体形态、生长状况的变化预 报出水水质和运行条件正常与否。
（2） 净化作用
腐生性营养的鞭毛虫通过渗透作用吸收污（废）
中的溶解性有机物
动物性营养的原生动物吞食有机颗粒和游离细菌
及其他微小的生物
原生动物和微型后生动物吞食食物是无选择的，
既吞食有机颗粒，也吞食菌胶团，但它们的吞食量 不影响整体的净化效果，而且可以减少出水中细菌 的数量。
中期
成熟期
鞭毛虫、 游泳性纤毛虫、 钟虫等固着型纤毛虫、 变形虫 鞭毛虫 楯纤虫、轮虫
游泳型 纤毛虫
游泳型 纤毛虫
游泳型 纤毛虫
累枝虫
累枝虫
累枝虫
钟虫
钟虫
钟虫
钟虫 分裂中
漫游虫
漫游虫
轮虫
②判断活性污泥和处理水质的好坏
原生动物种类 指示意义
固着型纤毛虫的钩虫属、累枝虫属、 盖纤虫属、聚缩虫属、独缩虫属、 活性污泥正常，出水 木盾纤虫属、吸管虫属、内管虫属、水质好 轮虫 豆形虫属、草履虫属、四膜虫属、 活性污泥结构松散， 屋滴虫属、眼虫属 出水水质差 线虫 缺氧
（3） 促进絮凝和沉淀作用
有些原生动物能分泌一定的粘液物协同和促使细
菌发生絮凝作用，如弯形豆虫、钟虫.
水污染控制名词解释
1、生化需氧量：水中有机污染物被消耗氧微生物氧化分解时所需要的氧气的量2、化学需氧量：水中有机污染物被化学氧化剂氧化时所消耗的氧气的量3、水体自净：污水向下游流动过程中污染物浓度自然降低的过程4、污水处理：就是利用各种技术和手段将污水中污染物分离去除回收利用或将其转化为无害物质使污水得到净化5、污水生物处理：微生物在酶的催化作用下，利用微生物的新陈代谢功能，对污水中的污染物进行分解和转化6、分解代谢：微生物在利用底物过程中，一部分底物在酶的催化作用下降解并同时释放出能量的过程7、合成代谢：微生物利用另一部分底物或分解过程中产生的中间产物，在合成酶的催化作用下合成微生物细胞的过程8、底物（基质）：一切生物体内可通过，酶的催化作用而进行的生物化学变化的物质9、发酵：是指微生物将有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某些中间产物同时释放出能量并产生出不同的代谢产物10、呼吸：微生物在降解底物的过程中将释放出的电子交给电子载体，再经电子传递系统传给外援电子受体从而生成水或其他还原型产物并释放出能量的过程11、好氧生物处理：污水中有氧分子存在的条件下，利用好氧微生物包括兼性微生物降解有机物使其稳定化无变化的处理方法12、厌氧生物处理：在没有分子氧及化合态氧存在的条件下，利用兼性微生物与厌氧微生物降解和稳定有机物的生物处理方法13、氨化：微生物分解有机氮产生氨的过程14、硝化：在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下将氨态N转化为亚硝酸N和硝酸N的过程15、反硝化：在缺氧的条件下，亚硝酸氮和硝酸氮在反硝化细菌的作用下被还原为N2的过程16、同化：生物处理过程中，污水中的一部分氮被同化成微生物细胞的组成成分并以剩余污泥的形式得以从污水中除去的过程17、生物除磷：是在厌氧-好氧或厌氧-缺氧交替运行的系统中利用聚P微生物具有厌氧释磷及好氧（或缺氧）超量吸磷的特性，好氧或缺氧段中混合液P的浓度大量降低，最终排放含量有大量富P污泥而达到水中除磷的目的18、微生物的生长规律：在适宜的条件下单位时间内，微生物数量或总质量增加19、容体负荷：单位体积反应器单位时间内所接受的有机物的量20、生物膜：微生物在水环境中能在适宜的载体里面牢固的附着并生长繁殖，细胞胞外聚合物使微生物细胞形成纤维状缠绕的结构21、TOD：用来衡量有机物的大小（总有机碳）22、水体富营养化：指在人类活动影响下，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖水体溶解氧量下降水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象23、水体污染：排入水中的污染物在数量上超过该物质本底浓度和水的环境容量从而导致水的物理化学性质发生改变，使得水体固有的生态系统和水体功能受到破坏24、混合液悬浮固体浓度MISS：曝气时混合液中单位体积所具有的悬浮物的质量，反应活性污泥量大小25、挥发性固体浓度Mlvss:曝气池混合液中单位体积混合液所具有的挥发性悬浮固体的质量26、污泥沉降比SV%：曝气池混合液静止30分钟后沉降污泥的体积分数，反应污泥沉降性能的指标27、污泥沉降指数SVI：曝气池混合液静止30分钟后，单位质量干污泥所形成的湿污泥的体积。
水处理微生物学
水处理微生物学引言一、水处理微生物学的研究对象微生物（microorganism）：是个体很小的生物，其大小用um（微米）度量，肉眼看不见，只有在显微镜下放大以后，才能看到的低等生物。
微生物学：研究微生物的形态、分类和生理等特性；研究它们的生存环境条件；研究它们在自然界物质转化中所起的作用；研究控制它们生命活动的方法。
水处理微生物学：研究水微生物的形态、生理特性和控制方法；研究水微生物在水处理中的作用机理和规律；研究水微生物的检验方法；判定水体污染和自净能力以及水处理效果的好坏。
二、水中常见微生物的类型及特点1、微生物的名称和分类(1)界―门―纲―目―科―属―种微生物的名用二个拉丁语拼写，第一个是属名，词首字母大写,第二个是种名,如：Escherichia coli 大肠杆菌属名相当于我们的姓，种名相当于名。
(2)生物系统分类见图(1-1)2、微生物的动植物属性细菌类不能进行光合作用，不能运动，但属于植物。
植物和动物的本质区别见(表1)：图(1-1) 新生动物动物界中生动物生物界原生动物植物界羊齿植物分裂菌类细菌类苔藓植物菌类叶状植物地衣类真菌类藻类表1:植物(细菌类)和动物(原生动物)的不同点3、类型非细胞形态的微生物—病毒细菌水中微生物原核生物放线菌细胞形态的微生物蓝藻藻类酵母菌真核生物真菌霉菌肉足类原生动物鞭毛类纤毛类后生动物轮虫线虫(1)病毒：使用光学显微镜看不见，（病毒个体小于0.2um）必须使用超显微镜或电子显微镜。
(2)原核生物：具用原核细胞的生物，其内部结构简单，细胞的核发育不完全，只是一个核物质高度集中的核区（拟核、似核），不具核膜，核物质裸露，与细胞质没有明显的界限，没有分化的特异的细胞器，只有膜体系的不规则泡沫结构，不进行有丝分裂。
(3)真核生物：具有真核细胞的生物，其内部结构比较复杂，有发育完好的细胞核，有核膜使细胞核和细胞质有明显界限，有高度分化的特异细胞器，进行有丝分裂。
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污染前 溶氧变化： ❖ 幅度 0
污染
净化开始
持续 结束
0
增大
减小
• 这种指标与BIP从根本上是相同的
• 但由于溶解氧可以用溶解氧测定仪随时测定并迅速地 得出结果，而BIP指标需要细菌鉴定、培养、显微镜观 察，周期长操作不便，因此实际操作中溶解氧变化幅 度比BIP指标更为实用。
D．指示生物
❖ 例如
❖
污染前
❖ 生物: 植物
❖
、鱼
污染 消失
净化开始 藻类、原生 动物出现
持续 鱼虾 出现
结束 植物 、鱼
• 可作为指示生物的生物种类很多，包括细菌、真菌、 藻类、原生动物、轮虫、浮游甲壳动物、底栖动物有 寡毛类的颤体虫、软体动物和植物和水生昆虫等。
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污化系统 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
×100%
❖ 污染前
污染 净化开始
持续 结束
❖ P/H： 高
下降
最低点 上升 高
❖ BIP： 0~8 上升
60~100 下降 0~8
❖ 通常使用的是BIP指数。
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B．氧浓度昼夜变化幅度 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
河流污染中氧浓度昼夜变化示意图 ❖ 提问：为什么不同的净化程度昼夜变化幅度不同？ ❖ 氧浓度高低与细菌含量有关，昼夜变幅与藻类数量有关，因此与
（强）
阳 光 ↓ 一 级 生 产 者 → 原 生 动 物 → 轮 虫 、 浮 游 甲 壳 动 物 → 鱼 → 其 他 动 物
异 养 细 菌 废 物 、 排 泄 物 人
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水体自净速度有哪些限制因素？ 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
•❖因物此理？水体的自净速度是有限的。在正 ❖常净情水流况量下、，流速水、体污单染物位物时理间性质内通过正常 ❖生化物学？循环中能够同化有机污染物的最 ❖❖大地生数域物、？量季称节为、天同气化容量或自净容量。 •❖在生物自种净类容、数量量范（围营养内物水浓体度、的环净境化因子是）如、何代谢的 进行极限的速呢度？
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C．水体外观
❖ 外观特征：混浊程度、颜色及气味等 ❖ 原 因：水中细菌种类数量、悬浮物种类数量
污染前 污染 净化开始 持续 结束
• 外观:无色 暗灰色 灰色 继续变清 无色
• 澄清透明 很混浊、臭 混浊 浊度下降 澄清透明
•
水面有泡沫 泡沫减少
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浓度升高；
2． 藻类大量繁殖，水生
流 流
β-中污带
2．NH3和H2S分别氧化为 N03—和 S042-，两者含
8~20
量均减少。
植物出现。*** 3． 原生动物有固着型纤
毛虫如：独缩虫、聚缩
向
虫等活跃，轮虫、浮游 甲壳动物及昆虫出现。
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寡污带
类型
外观
BIP
生物特征
兼性厌氧菌种类多，数
高，溶解氧极低( 或
量大，每毫升水含有几
流
无)，为厌氧状态。
亿个细菌。有能分解复
流
多污带
2．在 有 机 物 分 解 过 程 中，产生 H2S、C02 和
60~100
杂有机物的菌种，硫酸 还原菌、产甲烷菌等。
向
CH4 等气体。臭味。 3．水底沉积许多由有机
2． 无显花植物，鱼类绝 迹。
沿着河流方向形成一系列连续的污化带：
寡污带（自净完成） β—中污带 ａ－中污带
在β—中污带之后 在ａ－中污带在之后
多污带
在多污带的下游
位于排污口之后的区段
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多污带
类型
外观
BIP
生物特征
1．暗灰色，很浑浊，含
1． 种类很少，厌氧菌和
河
大 量 有 机 物 ， BOD
及H2S。臭味。
绿藻，原生动物有天蓝 喇叭虫、美观独缩虫、 椎尾水轮虫、臂尾水轮 虫及栉虾等。**
3． 底泥已部分无机化，
滋生了很多颤蚯蚓。
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β中污带
类型
外观
BIP
生物特征
1．有机物较少，BOD 和
1． 细菌数量减少，每毫
河
悬浮物含量低，溶解氧
升水只有几万个。
和无机物形成的淤
3． 河底淤泥中有大量寡
泥。水面上有气泡。
毛类(颤蚯蚓)动物。*
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❖ 注：*颤蚯蚓属后
生动物，与陆地上 的蚯蚓从体态和习 性上都十分相似， 他们也是环节动物， 栖息于水底污泥中， 与蚯蚓类似吞食污 泥故俗称水蚯蚓， 与蚯蚓不同的是， 他们体表多毛。
1． 有机物全部无机化，
1． 细菌极少；
河
BOD 和悬浮物含量极
2． 出现鱼腥藻、硅藻、
低，水的浑浊度低，溶
流
解氧恢复到正常含量。
流
寡污带 2．H2S消失；
0~8
3． 河流自净过程已完成的
黄藻、钟虫、变形虫、 旋轮虫、浮游甲壳动 物、水生植物及鱼。****
❖ 用什么指标可以衡量河段水体污染与自净所处的阶段?
❖水体外观、化学指 标、生物种类、数 量及比例关系、溶 解氧等等
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❖A．P／H指数与BIP指数 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
❖ P代表光合自养型微生物（如藻类） ❖ H代表异养型微生物（如细菌等），两者的比即P／H指数。 ❖ P/H =（有叶绿素的微生物数量）/（异养微生物数量） ❖ BIP =（无叶绿素的微生物数量）/（全部微生物数量）≈H/（P+H）
Contents 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
1 水体自净 2 衡量水体污染与自净的指标 3 污染水体的微生物生态 4 水体有机污染指标
水体自净
❖ ———自然净化
❖ 物理作用：稀释、沉淀
（强）
❖ 化学作用：日光、氧气等对污染物的分解 （弱）
❖ 生物作用：生物降解（食物链）
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A．自净的过程 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
如下图河流污染和自净过程
• 水体自净过程大致如下
• a.物理作用有机污染物排入水体后被水稀释，有机和无机固体
沉降到河底；
• b.生物作用
•
溶氧↓
溶解氧↑
• 好氧菌↑ 好氧菌↓
有机物降解
•
厌氧菌↑ 自然溶氧、藻类产氧
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2．衡量水体污染与自净的指标 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
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α－中污带
类型
外观
BIP
生物特征
1．水为灰色，溶解氧少，
1． 生物种类比多污带稍
河
为半厌氧状态，有机
多。细菌数量较多，每
物量减少，BOD 下
毫升水约有几千万个。
流
降；
2． 出现有蓝藻、裸藻、
流
α-中污带
2．水面上有泡沫和浮 泥，有 NH3、氨基酸
20~60
向