水处理微生物

水处理微生物第一页，共六十三页，2022年，8月28日《水处理微生物》课程性质及教学目的性质：学科基础课教学目的：奠定一定的生物学基础成绩考核与评定：考试；平时测验+作业成绩70%，学期论文成绩占30%(表现优异者，加5分)教学手段：多媒体+图片+动画第二页，共六十三页，2022年，8月28日第一章绪论水处理生物学的研究对象与任务水处理工程和环境水体水质净化过程中所涉及的生物学问题。掌握作用机理和规律，学习水中微生物的检验方法。第三页，共六十三页，2022年，8月28日

Escherichia.coli(大肠杆菌)?第四页，共六十三页，2022年，8月28日第五页，共六十三页，2022年，8月28日2011年5月中旬开始在德国发现的肠出血性大肠杆菌(EHEC)疫情已在德国造成10人死亡，另有274人处于病情严重状态。第六页，共六十三页，2022年，8月28日根据世卫组织2014年8月6日公布的最新数字，西非地区累计出现埃博拉出血热确诊和疑似病例1711例，其中932人死亡。此前埃博拉病毒的致死人数的最高纪录是1976年在扎伊尔共和国（现称刚果民主共和国）出现的首次纪录在册的疫情暴发，当时报告的死亡病例有280例。此次埃博拉疫情爆发是去年底或今年初从几内亚开始。

第七页，共六十三页，2022年，8月28日学生染色的结果第八页，共六十三页，2022年，8月28日

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。污水中的微生物轮虫支原体1、微生物第九页，共六十三页，2022年，8月28日第十页，共六十三页，2022年，8月28日3、微生物的特点⑴个体微小，面积大⑵分布广，种类繁多⑶繁殖快⑷适应性强，容易变异，有利于应用

第十一页，共六十三页，2022年，8月28日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。第十二页，共六十三页，2022年，8月28日第一节细菌

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、螺旋状第十三页，共六十三页，2022年，8月28日第十四页，共六十三页，2022年，8月28日大肠杆菌（G-）第十五页，共六十三页，2022年，8月28日金黄色葡萄球菌与大肠杆菌第十六页，共六十三页，2022年，8月28日枯草芽孢杆菌（G+）第十七页，共六十三页，2022年，8月28日sphericalshapeStaphylococcusaureus(金黄色葡萄球菌)第十八页，共六十三页，2022年，8月28日Escherichia.coli(大肠杆菌)rod-shaped第十九页，共六十三页，2022年，8月28日spiral

Vibriocholerae(霍乱弧菌)

第二十页，共六十三页，2022年，8月28日基本结构：细胞壁和原生质（细胞膜、细胞质及内含物、核质）特殊结构（可变结构）：荚膜、鞭毛、芽孢、纤毛三、细菌细胞的结构

第二十一页，共六十三页，2022年，8月28日1.1细胞壁位于细胞最外的一层主要由肽聚糖构成，是细菌分类的重要依据之一。左阳右阴细胞膜脂多糖肽聚糖1基本结构第二十二页，共六十三页，2022年，8月28日StructureofaGram-PositiveCellWall

StructureofaGram-NegativeCellWall革兰氏阳性细菌的细胞壁较厚，组分均匀，主要由肽聚糖组成，脂类很少；革兰氏阴性细菌外层主要是由脂多糖和蛋白质组成，脂多糖比例可达40%，内层主要组分是肽聚糖。第二十三页，共六十三页，2022年，8月28日革兰氏染色步骤（1）结晶紫初染涂抹结晶紫，染色1min，注意染液要覆盖整个涂片区，若有些菌体没有染上，会出现假性反应。用细水流从涂片区外的冲洗至流出液为无色。注意不要用洗瓶直接冲洗菌膜，以防冲走菌体。（2）碘液媒染用碘液媒染1min，冲洗，注意事项同前。用滤纸吸干载玻片上残留的水。（3）乙醇脱色用95%乙醇脱色30s，脱色时轻轻摆动载玻片片，直至乙醇脱色刚好不出现紫色为止，一般30s立即用水冲洗，终止脱色。注：乙醇脱色是关键步骤，注意掌握好脱色时间。（4）番红复染：用番红复染1~2min，水洗，用滤纸吸去残留的水并干燥后用油镜观察。第二十四页，共六十三页，2022年，8月28日1.2革兰氏染色机理

经初染、媒染后，在细菌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，第二十五页，共六十三页，2022年，8月28日而革兰氏阴性细菌（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。第二十六页，共六十三页，2022年，8月28日1.3核区DNA并不含蛋白质，约有4.2×106个碱基对DNA的分子量都很接近，绝大多数在1×104~3×104道尔顿。道尔顿：质量单位，1个道尔顿为氧原子量的1/16第二十七页，共六十三页，2022年，8月28日1.4内含物

定义：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。异染颗粒、聚-β-羟基丁酸盐(PHB)、肝糖和淀粉粒、硫粒第二十八页，共六十三页，2022年，8月28日异染颗粒主要成分偏聚磷酸盐多聚磷酸盐异染现象

这些颗粒可以用很多碱性染料染色。如用甲苯胺蓝染色时同多聚磷酸盐结合成淡红紫色储藏能源和磷源降低渗透压菌种鉴定功能第二十九页，共六十三页，2022年，8月28日（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。其化学组分是多聚偏磷酸盐的聚合物，是磷源和能源贮藏物，可降低细胞渗透压。生物除磷中的聚磷菌在好氧条件下，利用有机物分解产生大量能量，可“过度摄取”周围溶液中的磷酸盐并转化为多聚偏磷酸盐，以异染颗粒的方式贮存于细胞内，可降低环境中的磷含量。第三十页，共六十三页，2022年，8月28日聚β-羟基丁酸盐功能储藏能源和碳源维持细胞中性环境，避免酸性增高降低细胞渗透压芽孢杆菌固氮菌

由β-丁酸单位形成的直链聚合物，集合成高度折射性的小球状物，随细胞老化更加突出。第三十一页，共六十三页，2022年，8月28日（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。聚磷菌在厌氧条件下，可将细胞内贮存的异染颗粒分解，释放出能量促进细菌的生长和代谢，使大量有机物分解并转化PHB颗粒贮存于细胞内。第三十二页，共六十三页，2022年，8月28日（3）肝糖和淀粉粒都是碳源和能源的贮藏物。大肠杆菌只贮存肝糖，有些光合细菌两者都有。第三十三页，共六十三页，2022年，8月28日（4）硫粒是元素硫的贮藏物。许多硫磺细菌都能在细胞内积累硫粒，如活性污泥中常见的贝氏硫细菌和发硫细菌都能在细胞内贮存硫粒。在环境中还原性硫素（还原性的硫化物如H2S）丰富时，细菌常在细胞内以折光性很强的硫粒的形式积累硫元素。当环境中还原性硫缺乏时，可被细菌重新利用。第三十四页，共六十三页，2022年，8月28日2特殊结构有些细菌生活在一定营养条件下，会向细胞壁外分泌出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。2.1荚膜第三十五页，共六十三页，2022年，8月28日菌胶团：当荚膜物质相融合成一团块，内含许多细菌时，称为菌胶团。菌胶团是活性污泥中细菌存在的重要形式，在污水处理中有重要的作用。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。第三十六页，共六十三页，2022年，8月28日荚膜的主要功能（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第三十七页，共六十三页，2022年，8月28日碳源和能源物质：荚膜、肝糖、淀粉粒、聚-β-羟基丁酸盐(PHB)第三十八页，共六十三页，2022年，8月28日2.2芽孢

某些细菌在其生长发育后期，在一定的环境条件下，由于细胞质和核质的浓缩凝集所形成的一种圆形或椭圆形特殊结构。一个细胞只形成一个芽孢，故它无繁殖功能。芽孢有较强的抗热，抗辐射，抗化学物质和抗静水压的能力，芽孢是抗逆性休眠体。芽孢的这一特性对于水和废水所带来的影响，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。第三十九页，共六十三页，2022年，8月28日芽孢是细菌在环境条件恶劣的条件下形成的休眠体。只要环境条件适宜，细菌就可以不断地分裂和生长。

第四十页，共六十三页，2022年，8月28日2.3鞭毛

鞭毛是由细胞质而来的，起源于细胞膜，穿过细胞壁伸出细菌体外。某些细菌长在体表的长丝状、螺旋形的附属物，称为鞭毛，其数目一至数十根，具运动功能，为细菌的“运动器官”

第四十一页，共六十三页，2022年，8月28日四、细菌的繁殖裂殖：指一个细胞通过分裂而形成两个细胞的过程。芽殖：在母细胞表面先形成一个突起，待其长度长大到与母细胞相仿后再相互分离并独立生活的一种繁殖方式。

第四十二页，共六十三页，2022年，8月28日五、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。第四十三页，共六十三页，2022年，8月28日平板分离第四十四页，共六十三页，2022年，8月28日第四十五页，共六十三页，2022年，8月28日第二节放线菌

是一类主要呈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。(作业1，完成者1班1~3,10月8日交)第四十六页，共六十三页，2022年，8月28日放线菌的菌落形态第四十七页，共六十三页，2022年，8月28日放线菌的形态和结构孢子丝: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。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。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。吸收营养第四十八页，共六十三页，2022年，8月28日可借菌丝断裂或菌丝片断繁殖，但以孢子繁殖为主。第四十九页，共六十三页，2022年，8月28日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。（丝状细菌、放线菌、丝状真菌、丝状藻类）铁细菌：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以碳酸盐为碳素来源，亚铁的氧化为能量来源，但反应产生的能量很小。第五十页，共六十三页，2022年，8月28日铁细菌的存在对给水工程的影响？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：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。产生大量的沉淀加速钢管和铸铁管的腐蚀第五十一页，共六十三页，2022年，8月28日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+J2S+3O2+2H2O——2H2SO4+JCO2+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。2硫磺细菌第五十二页，共六十三页，2022年，8月28日在混凝土沟渠中，H2S被硫磺细菌等氧化形成硫酸后，可使混凝土由于腐蚀受到损坏。SO42-还原菌比较集中在沟渠沉淀物中，为了减少可能形成的H2S，要求沟渠有适当的坡度和加强渠道的维护工作。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五十三页，共六十三页，2022年，8月28日无色硫细菌第五十四页，共六十三页，2022年，8月28日硫还原细菌第五十五页，共六十三页，2022年，8月28日3球衣细菌大多具有假分枝，是好氧细菌，在微氧环境中生长的最好。对碳素的要求较高，分解有机物的能力很强。由于丝状细菌在废水处理的活性污泥中大量繁殖时，能引起污泥膨胀，影响出水水质。第五十六页，共六十三页，2022年，8月28日第四节光合细菌（PSB）

是具有原始光能合成体系的原核生物的总称。革兰氏阴性细菌，它们以光作为能源、能在厌氧光照或好氧黑暗条件下利用自然界的有机物、硫化物、氨等作为供氢体进行光合作用。第五十七页，共六十三页，2022年，8月28日具有光合成、有氧呼吸、固氮、固碳等生理机能，且