(生物科技行业类)水处理微生物

水处理生物学

1、微生物

指所有形体微小单细胞的，或个体结构较为简单的多细胞，甚至无细胞结构的，必须借助光学显微镜甚至电子显微镜才能观察到的低等生物的通称。

第二章原核微生物

定义：指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物。

类型：即细菌(狭义的)、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体。

第一节细菌

一、定义：单细胞、个体微小、结构简单、没有真正细胞核的水生性较强的原核生物

二、形态和大小

球状、杆状、螺旋状

三、细菌细胞的结构

基本结构：细胞壁和原生质（细胞膜、细胞质及内含物、核质）

1.2 革兰氏染色机理

经初染、媒染后，在细菌细胞的细胞壁及膜上结合了不溶于水的结晶紫和碘液形成大分子的紫－碘复合物。

革兰氏阳性细菌（G＋）细胞壁较厚、肽聚糖含量较高和分子交联度较紧密，故用酒精脱色时肽聚糖网孔会因脱水而发生明显收缩，再加上它不含脂类，酒精处理也不能在胞壁上溶出大的空洞或缝隙，紫－碘复合物不能溢出细胞，仍阻留在细胞壁内，菌体显蓝紫色，而革兰氏阴性细菌（G－）菌的细胞壁较薄、细胞壁含有脂多糖，肽聚糖位于内层、含量较底且交联松散，用酒精脱色时肽聚糖网孔不易收缩，加上它的脂类含量高且位于外层，所以酒精处理后，类脂溶解，胞壁上就会出现较大的空洞或缝隙，紫－碘复合物溶出细胞壁，脱去了原来初染的颜色，当藩红或沙黄复染时，细胞就会呈现红色。

1.3 核区

道尔顿：质量单位，1个道尔顿为氧原子量的1/16

1.4 内含物

是细菌新陈代谢的产物，或是贮备的营养物质。其种类与数量与细菌种类和培养条件有关，当某些物质过剩时，细菌就将其转化成贮藏物质，当营养缺乏时，他们又被分解利用

（1）异染颗粒

➢用蓝色染料染色后，不呈蓝色而呈紫色。故称异染颗粒。

➢是无机偏磷酸盐的聚合物，是磷源和能源贮藏物，可降低细胞渗透压。

（2）聚-β-羟基丁酸盐(PHB)

➢是细菌特有的一种碳源和能源贮藏物。

➢实质上是有机物在厌氧过程中形成的代谢产物。

（3）肝糖和淀粉粒

⏹都是碳源和能源的贮藏物。

（4）硫粒

➢是元素硫的贮藏物。

2 特殊结构

2.1荚膜

有些细菌生活在一定营养条件下，会向细胞壁外分泌处一层黏性多糖类物质，根据其厚度、

可溶性及其在细胞表面的存在状态可分为荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团。比较薄时，叫粘液层；相当厚时，叫荚膜。

➢菌胶团：当荚膜物质相融合成一团块，内含许多细菌时，称为菌胶团。菌胶团是活性污泥细菌存在的重要形式，有较强的吸附和氧化有机物的能力。将细菌包藏在胶体物质内，一方面对细菌的吞噬起保护作用，同时也增强了对不良环境的抵抗能力。

➢菌胶团的状态：新生的，颜色较浅，无色透明，生命力旺盛，氧化分解有机物的能力强；老化的，颜色较深，象一团乱泥。

荚膜的主要功能（5条）

⏹保护作用：免受干旱损伤，防止噬菌体吸附和裂解和宿主白细胞的的吞噬

⏹作为通透性屏障和离子交换系统，保护细菌免受重金属离子伤害

⏹贮藏养料，当营养缺乏时，可利用荚膜多糖作为碳源和能源物质

⏹表面附着作用

⏹细菌间的信息识别作用

2.2 芽孢

尤其是饮用水的卫生检验过程和有毒污水生物处理过程中予于充分注意。

五、细菌的群体特征——菌落

⏹在固体培养基上以母细胞为中心的、肉眼可见的、有一定形态、结构特征的细胞集

合体。

第二节放线菌

是一类主要呈现菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物。具有氧化分解氰化物的能力，对含氰污水的生物处理有很重要的意义。

放线菌的形态和结构

⏹营养菌丝（基内菌丝）：伸入营养物质内或漫生于营养物质表面吸取养料的菌丝。吸

收营养

⏹气生菌丝：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。

⏹孢子丝: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。

第三节丝状细菌

⏹铁细菌、硫细菌和球衣细菌又常叫丝状细菌。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。

1铁细菌：一般为自养的丝状细菌。一般能生活在含氧少但溶有较多铁质和二氧化碳的水中。他们能将其细胞内所吸收的亚铁氧化为高铁，从而获得能量，反应式如下：4FeCO3+O2+6H2O——4Fe(OH)3+4CO2+J

铁细菌的存在对给水工程的影响

细菌为了满足对能量的需要，必须氧化大量的亚铁，使之生成Fe(OH)3，这种不溶性的铁化合物排出菌体后就沉淀下来。产生大量的沉淀

降低水管的输水能力

使水发生浑浊并呈现颜色

细菌吸收水中的亚铁，促使组成水管的铁质更多地溶于水中：

加速钢管和铸铁管的腐蚀

2 硫磺细菌

⏹一般也为自养的丝状细菌。硫磺细菌氧化硫化氢或硫磺为硫酸，同时同化二氧化碳，

合成有机成分。

2H2S+O2——2H2O+2S+J

2S+3O2+2H2O ——2H2SO4+J

CO2+H2O ——[CH2O]+O2

⏹当水管中有硫磺细菌存在时，因有强酸产生，对于管道有腐蚀作用。

⏹当环境中的硫化氢充足，在体内积累很多硫粒

⏹当环境中的硫化氢不足，硫粒消失后，硫磺细菌死亡或是进入休眠状态

第四节光合细菌（PSB）

是具有原始光能合成体系的原核生物的总称。

⏹在水处理上的应用

光合细菌具有较强的分解和去除有机物的能力。

处理废水，获得单细胞蛋白，得到新能源——氢

第五节蓝细菌

蓝细菌是一类含有叶绿素，无鞭毛，具有放氧性光合作用的大型原核生物。

第六节其他原核微生物

⏹支原体：是一类无细胞壁的介于独立生活和细胞内寄生的最小细胞形式的原核生

物，介于细菌和病毒之间。

⏹立克次氏体：是一类专性寄生于真核细胞内的G－原核微生物，无鞭毛，不运动，

有细胞壁、不能独立生活。伤寒等

⏹衣原体是一类在脊椎动物细胞中专营能量寄生的小型G－原核生物。如沙眼衣原

体。

第一节真核微生物概述

⏹定义：是一大类细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存

在叶绿体等多种细胞器的生物。

⏹种类：包括真菌、显微藻类、原生动物、微型后生动物

第二节酵母菌（Yeast）

酵母菌是一群单细胞的真核微生物，泛指能发酵糖类的各种单细胞的真菌。通常用于以芽殖进行繁殖单细胞真菌。

在废水处理中的应用前景

⏹可用于处理高浓度的有机废水，能快速分解某些有机物，去除COD与BOD产生大

量酵母蛋白，可作为饲料蛋白。

⏹可将大部分的烷烃转变成细胞物质。

⏹对某些难降解的物质及有机毒物有很强的分解能力，如假丝酵母与丝孢酵母能分解

废水中的酚。

⏹酵母菌具有能将美蓝还原为无色的特点，能否将其应用在印染废水的生物处理值得

研究。

第三节霉菌（Mold）

⏹霉菌是丝状真菌的一个俗称，通常指菌丝体发达又不产生大型子实体结构的真菌。

是多细胞的腐生或寄生的丝状菌，具有一种由分枝的、丝状的菌丝所组成的叶状体。形态结构

⏹营养菌丝和气生菌丝。

⏹霉菌营养体的基本单位是菌丝，内部有隔膜。

⏹霉菌菌丝直径约为2-10μm，比一般细菌和放线菌菌丝大几到几十倍。

在废水处理中的应用前景