水处理微生物学PPT课件

A、原生动物对废水净化的影响
❖ 动物性营养型的原生动物，如动物性鞭毛虫、 变形虫、纤毛虫等能直接利用水中的有机物质。
❖ 在活性污泥法中，纤毛虫可促进生物絮凝作用。 另外，纤毛虫能大量吞食细菌，特别是游离细 菌，因此可改善生物处理法出水的水质。
B、以原生动物为指示生物
不同种类的原生动物对环境条件的要求不同，对 环境变化的敏感程度也不同，可利用原生动物种 群的生长情况，判断生物处理构筑物的运转情况 及废水净化的效果。
❖ 特征：细胞壁与革兰氏阴性菌相似； 细胞体积一般比细菌大； 分布广，抵抗环境能力强。
❖ 危害：水体富营养化，引起“水华”和“赤 潮” 影响水厂过滤工作
❖ 益处：间接处理污水（如氧化塘）
几类蓝细菌的典型形态
总结
❖ 水处理中微生物的种类和特征 ❖ 水处理中微生物的生理特性，
及其在水处理中的应用
第三章 真核生物
水处理微生物学
1
学习本课程的目的和作用
❖ 本课程是给水排水专业基础课，它的任务是 通过学习使大家掌握微生物的基本概念、类 型、生理特性、微生物与环境的关系、以及 微生物在水处理中的作用等基本理论，为学 好专业课打下必要的基础，并为以后从事水 处理工程设计、研究工作提供微生物学基础 知识。
课本及参考书
❖ 在废水处理中，可作为指示生物； ❖ 源水中大量繁殖，可能阻塞滤池； ❖ 是大多数名贵水产品的开口饵料和优质食
物，在水产养殖业有很大的应用价值.
二、甲壳类动物
❖ 主要特点是具有坚硬的甲壳。常见种类有水 蚤和剑水蚤，它们以细菌、酵母菌、单细胞 藻类、原生动物以及有机碎屑为食；
❖ 源水中过度繁殖，易污染供水系统，如哈尔 滨市宾县（ 1995 ~2004年）剑水蚤出现在管 网末端，吉林省四平市（ 2001年）在管网中 发现水蚤。
c、淀粉、油脂、味精废水及柠檬酸残糖废水 均可利用酵母菌处理，还可得到酵母菌体蛋 白，用作饲料。
3.1.2 霉 菌
一、霉菌的形态和大小
霉菌：通常指那些菌丝体较发达又不产生 大型肉质子实体（蕈菌）结构的真菌。
霉菌的菌丝直径约3～10µm。
菌丝：
营养菌丝
气生菌丝
（注：多数霉菌菌丝体内有隔膜，而放线菌 菌丝内部相通，一般无隔膜。）
2.1 细菌
☞2.1.1 细菌形态与大小
❖ 细菌：单细胞、不分枝，类似植物的原核微生物
球菌
分类 杆菌 螺旋菌
细菌基本形态，是鉴定菌 种的依据之一
❖ 细菌的大小 单位：μ m（微米） 球菌：直径（ 0.5~1.0微米） 杆菌：宽度（直径）×长度 （直径在0.4~1.0微米，长度为宽度的一至数倍） 螺旋菌：宽度（直径）×长度 （长度是两端的距离） 大小受各种因素影响而变化
❖ 在活性污泥的培养和驯化阶段，原生动物种类的 出现和数量的变化往往按照一定的顺序进行。在 运行初期曝气池中常出现鞭毛虫和肉足虫，若钟 虫出现数量较多，则说明活性污泥已成熟，充氧 正常。在正常运行的曝气池中，如果固着型纤毛 虫减少，游泳型纤毛虫突然增加，表明处理效果 将变坏。
❖ 当环境大幅度变化时，种类组成差别可能相当小， 但种类的数量变化相当大。
C O2 + 2 H2O [CH2O] + H2O+ O2
❖ 营无机营养型，除利用CO2外，还需氮、磷、硫、 镁等；
❖ 无机营养物中以氮和磷的需求量为多（藻类原生质 通式C106H263O110N16P ）；
❖ 为需氧性生物，呼吸作用需要氧。
三、藻类在水处理中的作用
有利：排水工程中可利用污水养殖藻类。藻类 光合作用放出的氧气被好氧微生物利用，氧 化分解水中的有机污染物。
c、能发酵糖类产能；（菌落有“酒香”味）
d、常生活在含糖量较高、酸度较大的水生 环境中。
四、作 用
❖ 发酵型：分解碳水化合物为酒精和二氧化碳， 用于发面做面包、馒头和酿酒。
❖ 氧化型：
a、氧化烃类物质，在石油加工工业中起积极 作用，如石油脱腊、降低石油的凝固点。
b、假丝酵母和粘红酵母菌在炼油厂的含油、 含酚废水生物处理中，起积极作用。
在处理效果差时鞭毛虫大量出现，可作 为污水处理的指示生物。
纤毛类
❖ 体外长有纤毛作为运动胞器或摄食工具；
❖ 多为单个自由生活，分游泳型纤毛虫和 固着型纤毛虫，前者如草履虫，后者如 钟虫；
❖ 纤毛虫喜吃细菌及有机颗粒，竞争能力 强。
四、作用
❖ 对废水生物处理起作用的主要是细菌，其次是 原生动物。这是因为原生动物在污水中的数量 不少，常在微型动物总数的95％以上。并且也 有一定的净化能力，并可作为指示生物，用以 反映活性污泥和生物膜的质量以及废水净化的 程度。
一、藻类的形态与构造
藻类一种低等植物，有单细胞和多细胞之分； 形态有单个球状、球状排列成堆、丝状等； 多数藻体微小，肉眼不可见； 按其形态结构、色素划分，主要有蓝藻、绿藻、
硅藻、褐藻和金藻等十纲。
☞ 3.2 藻 类
一、藻类的形态与构造
藻类一种低等植物，有单细胞和多细胞之分； 形态有单个球状、球状排列成堆、丝状等； 多数藻体微小，肉眼不可见； 按其形态结构、色素划分，主要有蓝藻、绿藻、
非细胞形态的微生物 —— 病毒
水
细菌
中 微
原核生物 放 线 菌
生
蓝藻
物 细胞形态的微生物
藻类（除蓝藻）
酵母菌
真 菌霉 菌
真核生物
肉足类
原生动物 鞭 毛 类
纤毛类 后生动物
水处理中微生物特征
❖ 种类繁多 ❖ 分布广 ❖ 繁殖快 ❖ 容易发生变异 ❖ 代谢能力强 ❖ 形体微小 ❖ 数量大
第二章 原核生物
☞ 3.4 后生动物
一、轮虫 ❖ 形体微小 ，一般在 40~200 µm之间; ❖ 身体为长形，分头部、躯干和尾部； ❖ 具独特的繁殖方式，广泛分布于湖泊、水库、
河流、池塘、沼泽、稻田等水域及潮湿土壤 和苔藓中，是后生动物中拥有最强散布能力 和最高繁殖速率的1个类群；
❖ 以细菌、小的原生动物和有机颗粒等为食 物，在废水处理中有一定的净化作用；
图1.2 链霉菌的形态、构造图
三、放线菌的繁殖与菌落特征 繁殖：通过无性孢子及菌丝片断进行繁殖，以分生孢子
为主。 菌落特征： （1）干燥、不透明、表面呈致密的丝绒状； （2）菌落和培养基的连接紧密，难以挑取； （3）菌落的正反面颜色常不一样，在菌落边缘
的琼脂平面有变形现象。
2.3 蓝藻（蓝细菌）
例如：氧化塘主要是利用藻类来供应氧气。
❖ 有害：藻类对给水工程有一定的危害性，当 它们在水库、湖泊中大量繁殖时，会使水带 有臭味，有些种类还会产生颜色。水中有大 量藻类时还可能影响水厂的过滤工作。
❖ 水体中藻类大量繁殖，造成水体富营养化， 使净化水质的工作发生困难；在夜间或藻类 死亡后消耗大量氧气，危及水生生物的生存； 严重时，甚至使湖泊变为沼泽或旱地。
二、作用
❖ 霉菌都是依靠有机物生活，能分解碳水化合物、脂 肪、蛋白质及其它含氮有机物。在活性污泥中，若 繁殖了大量的霉菌，也会引起污泥膨胀。
❖ 某些霉菌如镰刀霉等能有效地氧化分解无机氰化物， 去除率可达90％以上，对有机氰化物的处理效果则 差些。
❖ 部分霉菌可处理含硝基化合物废水。
☞ 3.2 藻 类
偏端丛毛菌类 (B)
周毛菌类 (C)
A
B
C
☞2.1.3 细菌的培养特征与研究方法
一、菌落：单个细菌在固体培养基表面经繁殖以后形成的肉眼 可见的集团。 (一定培养条件下表现出一定的特征)
二、染色： 单染：一种染料使细菌着色。 复染：两种染料对细菌着色。（鉴别染色法）
革蓝氏染色法 草酸铵结晶紫 沙黄（蕃红）
20
❖真菌（酵母菌及霉菌）的形态、大 小及作用；
❖ 藻类及其在水处理中的作用；
❖原生动物的特性及其在水处理中的 作用；
❖后生动物的特性及其在水处理中的 作用。
☞ 3.1 真 菌
❖ 真菌：最主要的真核微生物类群，包括单细 胞酵母菌和多细胞分枝状霉菌。
❖ 真菌特点： a、无叶绿素，不能进行光合作用； b、一般具有发达的菌丝体； c、营养方式为异养吸收型； d、以孢子的方式进行繁殖； f、陆生性较强
初染——媒染——脱色——复染
革蓝氏阳性菌：紫色（所有的球菌与芽孢） 革蓝氏阴性菌：红色 [杆菌（无芽孢的）
与螺旋菌] 三、观察
普通光学显微镜 电子显微镜
2.2 放线菌
一、定义：放线菌是一类呈菌 丝状生长和以孢子繁殖的单 细胞细菌
二、形态构造
基内菌丝：吸收营养物质 气生菌丝：吸氧 孢子丝：分生孢子
3.1.1 酵母菌
一、形态和大小
➢ 细胞形态为圆形、卵 形或圆柱形等；
➢ 具有多孔核膜包裹起 来的定形细胞核；
➢ 菌体比细菌大，一般 长8~10µm，宽 1~5µm；
二、酵母菌繁殖
为主
a、无性繁殖（出芽，芽孢子）
b、有性繁殖（子囊，子囊孢子）
三、酵母菌特点：
a、个体一般以单细胞状态存在；
b、多数出芽繁殖；
❖ 原生动物与多细胞动物一样，具有摄食、 呼吸、排泄、生殖等功能；
❖ 形成不同“细胞器”，各起不同的作用；
胞器
❖ 行动胞器――伪足、鞭毛和纤毛等。
❖ 消化、营养胞器――废水生物处理中的营养方式有三 类：⑴动物性营养；⑵植物性营养；⑶腐生性营养。 有些动物性营养的原生动物具有胞口、胞咽等。
❖ 排泄胞器――伸缩泡。
硅藻、褐藻和金藻等十纲。
藻类构造
❖ 具有真核，细胞壁由纤维素与果胶质组成； ❖ 藻类的运动主要靠鞭毛进行； ❖ 藻类细胞中大都有叶绿体，叶绿体有各种形
状； ❖ 藻类借光合色素进行光合作用，光和色素不
同，藻类呈现不同颜色。
二、藻类生理特征
❖ 藻类进行植物型光合作用； ❖ 以水作为供氢体并释放氧气：
微米级：光学显微镜下可见（细胞） 小（个体微小）
纳米级：电子显微镜下可见（细胞器、病毒）
微 生
单细胞 简（构造简单） 简单多细胞
物
非细胞（即分子生物）
原核类：细菌、放线菌、蓝细菌、支原
体、衣原体等 低（进化地位低）真核类：真菌（酵母菌、霉菌等），原生
动物，显微藻类
非细胞类：病毒、亚病毒
☞1.1 水中常见微生物种类及特点
❖ 常说的“水华”主要是由藻类中的裸藻形成 的，裸藻是水体富营养化的指示生物。
☞ 3.3 原生动物
原生动物：单细胞、有运动能力，类似动 物的微生物。
一、形态与构造 ※ 大小：一般100~300µm，个别小至几µm； ※ 形态多样（卵形、圆形、长方形）； ※ 不具细胞壁，有一个或多个细胞核，有
核膜包围；
课本： 《水处理微生物学》（第三版） 顾夏生等 中国建筑工业出版社
参考书目： ❖ 《微生物学》（第二版） 武汉大学编
高等教育出版社 ❖ 《环境微生物学》 周群英等编
高等教育出版社
第一章 绪 论
微生物： 一切肉眼看不见或看不清的微小生 物的总称。
微生物学：对于微小的被称为微生物的有机体 的科学，称为微生物学。
➢ 形体小，无色透明，大多没有固定的形状， 少数为球形；
➢ 多为动物性营养，以细菌、藻类、有机颗粒 和比它本身小的原生动物为食；
➢ 中污带水体是多数肉足类原生动物最适宜的 生活环境，在污水中和废水处理构筑物中也 有发现。
鞭毛类
❖ 多数个体生活，也有群体的； ❖ 具有一根或一根以上的鞭毛； ❖ 分植物性鞭毛虫和动物性鞭毛虫两类； ❖ 鞭毛虫喜在多污带和中污带生活； ❖ 在活性污泥曝气池运行的最初阶段，或
水蚤（80倍显微摄影）
一起，具有同一个公共的荚膜。
菌胶团
无荚膜细胞
带有荚膜的细胞
Hale Waihona Puke Baidu
2、芽孢：是形成孢子细菌种类的休眠阶段 特点：新陈代谢活动低 壁厚，水分少 不易透水 能抵抗外界不良环境 能形成芽孢的细菌都是革蓝氏染色阳性的细菌
3、鞭毛：是细胞质的突出体
具有鞭毛的细菌能真正运动
（一般鞭毛和荚膜不同时存在于一个细胞内）
偏端单毛菌类 (A)
☞2.1.2 细菌细胞构造
鞭毛
细胞质
细胞膜 细胞壁
荚膜
核质 内含物
图 1.1
细菌基本构造
细胞壁：固定细菌形态、保 护细胞
细胞膜：选择性的半渗透性， 吸收营养物质和排除废物方 面起作用
细胞质：进行新陈代谢活动
内含物：细菌新陈代谢产物， 或储备营养物质
核质：决定生物遗传性
特殊结构 1、荚膜：保护作用，提供营养 ❖ 菌胶团：一定数目的个体，按照特定的构造聚集在
❖ 感觉胞器――一般就是行动胞器，个别的有“眼点”。
二、营养与繁殖 ❖ 营异养型生活，食物包括：细菌、真菌、
藻类、有机颗粒等； ❖ 多数进行好氧呼吸； ❖ 无性、有性繁殖两种； ❖ 可形成休眠体（孢囊），以抵抗不良环境；
环境适宜时，长出新细胞。
三、常见种类
A、肉足类
➢ 以肉质的伪足作为运动和摄食胞器；