污染控制工程中微生物学基本知识课件

第三章第三章 污染控制工程中微生物学基本知识污染控制工程中微生物学基本知识n第一节：废水好氧处理微生物第一节：废水好氧处理微生物n第二节：废水厌氧处理微生物第二节：废水厌氧处理微生物n第三节：固体废弃物生物处理的主要微生物第三节：固体废弃物生物处理的主要微生物n第四节：环境因子对微生物处理效果的影响第四节：环境因子对微生物处理效果的影响n第五节：微生物生长曲线及其应用第五节：微生物生长曲线及其应用第一节第一节 废水好氧生物处理微生物废水好氧生物处理微生物n细菌细菌n真菌真菌n微型动物微型动物n微型藻类微型藻类细菌（细菌（Bacteria）细菌是一类细胞细而短（细胞直径约0.5m，长度约0.55m）、结构简单、细胞壁坚韧、以二等分裂方式繁殖和水生性较强的原核微生物 是给水与废水处理中最重要的一类微生物，废是给水与废水处理中最重要的一类微生物，废水处理的主力军水处理的主力军！细菌的个体形态和大小细菌的个体形态和大小n1.细菌的形态细菌的形态（1）球状）球状（2）杆状）杆状（3）螺旋状）螺旋状（4）丝状（仅有少数）丝状（仅有少数）球菌球菌葡萄球菌葡萄球菌右图自上而下：右图自上而下：双球菌、链球菌、四双球菌、链球菌、四联球菌、八叠球菌、联球菌、八叠球菌、葡萄球菌葡萄球菌细菌的细胞结构细菌的细胞结构n细菌是单细胞单细胞微生物。n所有细菌的结构：细胞壁细胞壁，原生质体原生质体。n原生质体包括：细胞质膜，细胞质及其内含物，拟核 n部分细菌的特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、粘液层、菌胶团、衣鞘及光合作用片层细菌细胞构造模式图细菌细胞构造模式图 在细菌细胞内，虽然没有细胞核，仍然有核物质，核物质 DNA 盘绕成一团，用染色方法可以看到，称拟核拟核。酵母菌的形态酵母菌的形态基本形态：球形、卵圆形、腊肠形、椭圆形等。特殊形状：假菌丝。假菌丝是由酵母菌在繁殖时子细胞没有脱离母体而与母细胞线连成链，形成假丝状。假丝酵母菌与白地霉假丝酵母菌与白地霉(1.细胞；细胞；2.假菌丝假菌丝)酵母菌的大小酵母菌的大小比细菌的单细胞个体要大得多，一般直径为比细菌的单细胞个体要大得多，一般直径为15微米，微米，长约长约530微米。微米。如酿酒酵母如酿酒酵母(Saccharomyc es cervisiae)细胞大小为细胞大小为2.510m4.521m。酵母菌的细胞结构酵母菌的细胞结构酵母菌细胞结构模式图酵母菌细胞结构模式图 n1.菌胶团细菌菌胶团细菌n（1）形成、种类：）形成、种类：由于微生物对于底物的选择性不同，随着废水的种类由于微生物对于底物的选择性不同，随着废水的种类不同而异不同而异n（2）作用：吸附）作用：吸附n（3）菌胶团形成机理：）菌胶团形成机理：胶体机制学说胶体机制学说/纤维素学说（含碳的多糖类基质）纤维素学说（含碳的多糖类基质）废水处理的主力军：细菌废水处理的主力军：细菌（4）菌胶团细菌的作用）菌胶团细菌的作用 I.是构成活性污泥凝絮体的主要成分是构成活性污泥凝絮体的主要成分 II.有很强的吸附、氧化分解有机物的能力有很强的吸附、氧化分解有机物的能力 III.保护作用，防止被微型动物所吞噬，在一定程保护作用，防止被微型动物所吞噬，在一定程度上免受毒物的影响度上免受毒物的影响 IV.有很好的沉降性能，使混合液在二沉池中迅速有很好的沉降性能，使混合液在二沉池中迅速地完成泥水分离地完成泥水分离1.菌胶团细菌菌胶团细菌n2.丝状细菌丝状细菌 是活性污泥的重要组成部分，但含量相是活性污泥的重要组成部分，但含量相对较少对较少 有很强的氧化分解有机物的能力，起到有很强的氧化分解有机物的能力，起到一定的净化作用一定的净化作用 废水处理主要利用微生物的废水处理主要利用微生物的同化作用同化作用，是否有利于细菌的分离取决于细菌转化有是否有利于细菌的分离取决于细菌转化有机物的能力机物的能力废水处理的主力军：细菌废水处理的主力军：细菌n存在环境与水质有关：高碳、低存在环境与水质有关：高碳、低pH条件工业废水中，存在少量真菌条件工业废水中，存在少量真菌n对于某些有机物具有独特的降解能力，对于某些有机物具有独特的降解能力，但可能造成污泥膨胀（真菌的量很大但可能造成污泥膨胀（真菌的量很大时）时）n世代遗传周期长，适应能力不如细菌世代遗传周期长，适应能力不如细菌真菌真菌微型动物微型动物n占污泥总生物量的占污泥总生物量的5%-10%或没有（在或没有（在一些工业废水中），体形较大，易于与一些工业废水中），体形较大，易于与微生物区分，部分微型动物如轮虫，通微生物区分，部分微型动物如轮虫，通常在水质较好时出现，在废水处理中起常在水质较好时出现，在废水处理中起到到“指示微生物指示微生物”作用。作用。原生动物的一般特征n1.1.概念概念动物中最原始、最低等、结构最简单的单细胞动物。动物学中列为原生动物门。淡水阿米巴（变形虫）n2.大小大小10300mn3.细胞胞结构构单细胞生物，无细胞壁，有细胞膜、细胞质，有分化的细胞器，细胞核有核膜胞核有核膜4.4.功能功能有独立生活的生命特征和生理特征。如：摄食、营养、呼吸、排泄、生长、繁殖、运动即对刺激的反应等各种功能由相应的细胞器执行。根据藻根据藻类的光合色素的种的光合色素的种类、个体形、个体形态、细胞胞结构、生殖方式和生活史等分构、生殖方式和生活史等分为10门：原核：原核：蓝藻藻门真核：裸藻真核：裸藻门、绿藻藻门、轮藻藻门、金藻、金藻门、黄藻、黄藻门、硅藻、硅藻门、甲藻、甲藻门、红藻藻门及褐藻及褐藻门 微型藻类微型藻类能有效去除废水中的能有效去除废水中的N和和P！依靠光合作用完成能量和物质的代谢依靠光合作用完成能量和物质的代谢生长环境生长环境生生长在有机物丰富的静在有机物丰富的静止水体或止水体或缓慢的流水中，慢的流水中，对温度的适温度的适应范范围广，广，大量繁殖大量繁殖时形成形成绿色、色、红色或褐色的水色或褐色的水华是水体富是水体富营养化的指示生物养化的指示生物石石莼 绿管管浒苔苔 团藻错综根枝藻根枝藻 刺松藻刺松藻 不同形状的绿藻不同形状的绿藻绿藻是藻类生理生化研究的材料绿藻是藻类生理生化研究的材料及宇宙航行的供氧体及宇宙航行的供氧体绿藻在水体自净中起净化和指示绿藻在水体自净中起净化和指示生物作用生物作用一、厌氧微生物的研究发展简史n1630年，海尔曼首次发现生物质厌氧消化产生甲烷气体；n1901年，荷兰学者索琴观察到低级脂肪酸可转化为甲烷和二氧化碳；n1947年，荷兰学者施纳伦分离出产甲烷菌的纯培养物，即甲酸甲烷杆菌和巴氏甲烷八叠球菌；第二节第二节 废水厌氧生物处理微生物废水厌氧生物处理微生物二、厌氧生物处理微生物的主要类群n1.产酸细菌作用：产酸细菌作用：n将有机物转化为小分子量的有机酸、醇等物将有机物转化为小分子量的有机酸、醇等物质；（对付大分子有机物）质；（对付大分子有机物）n2.产甲烷细菌作用：产甲烷细菌作用：n将小分子有机酸、醇等物质进一步转变为将小分子有机酸、醇等物质进一步转变为CO2和和CH4；（对付低碳的小分子有机物）；（对付低碳的小分子有机物）三、产酸菌的种类和特征n产酸细菌包括专性厌氧菌和兼性厌氧菌，约18个属、50多种。n一般满足产甲烷菌的消化池条件均能保证产酸菌的正常生长。n（1）甲烷细菌具有高度专化性n严格的厌氧生长条件，只能通过还原CO2形成甲烷途径获得生长能量，还原过程中氢或甲酸盐为电子供体；n（2）甲烷细菌对底物的要求极为严格n甲烷细菌只能从C1化合物或乙酸与H2产生甲烷。C2以上的醇和C3以上的酸必须在与产甲烷菌共生的非甲烷细菌作用下转变为C1化合物、乙酸或H2，才能被甲烷细菌利用产生甲烷；n（3）甲烷菌世代时间较长，一般4-6d繁殖一代。四、甲烷细菌的种类和特性五、厌氧微生物群体间的关系五、厌氧微生物群体间的关系n1.不产甲烷细菌为产甲烷细菌提供生长和产甲烷所需要的基质n2.不产甲烷菌为产甲烷菌创造适宜的氧化还原条件n3.不产甲烷菌为产甲烷菌清除有毒物质n4.产甲烷菌为不产甲烷菌生化反应解除反馈抑制n5.不产甲烷菌和产甲烷菌共同维持环境中适宜的pH值六、颗粒污泥六、颗粒污泥n最重要的特征：具有高的沉降速度和高的比产甲烷活性最重要的特征：具有高的沉降速度和高的比产甲烷活性n具有相对规则的球形或椭圆形外观，成熟的污泥表面清晰，色具有相对规则的球形或椭圆形外观，成熟的污泥表面清晰，色黑或黑灰，直径多在黑或黑灰，直径多在0.5-5.0mm；n表面有孔隙，为底物、营养物质和气体的通道（每一个颗粒便表面有孔隙，为底物、营养物质和气体的通道（每一个颗粒便是一个完整的系统）；是一个完整的系统）；n产酸菌和产甲烷菌交错分布，水解菌和产酸菌在颗粒外围居多，产酸菌和产甲烷菌交错分布，水解菌和产酸菌在颗粒外围居多，产甲烷菌多分布在颗粒内部。产甲烷菌多分布在颗粒内部。n产酸菌和产甲烷菌的比例分配与废水复杂程度有关，酸化程度产酸菌和产甲烷菌的比例分配与废水复杂程度有关，酸化程度越高，则产甲烷菌活性越高，即污泥颗粒的比产甲烷活性高。越高，则产甲烷菌活性越高，即污泥颗粒的比产甲烷活性高。思考题n好氧细菌（菌胶团细菌和丝状细菌）的作用是什么？n厌氧细菌（产酸菌和产甲烷菌）的种类和特征是什么？n厌氧微生物分几个类群？厌氧微生物群体间的关系？