微生物整理

1. 细菌的特殊结构及其应用

细菌主要构成：

细胞壁、细胞膜、细胞质 、核质体等

有些细菌还有荚膜、鞭毛、菌毛，芽孢，黏液层，光合作用片等特殊结构。 荚膜的应用：

①鉴别细菌：通过荚膜的血清学反应进行细菌鉴定（荚膜膨胀实验）。

②制备疫苗：荚膜能有选择地黏附到特定细胞的表面上，表现出对靶细胞的专一攻击能力。例如，伤寒沙门杆菌能专一性地侵犯肠道淋巴组织。细菌荚膜的纤丝还能把细菌分泌的消化酶贮存起来，以备攻击靶细胞之用。 鞭毛的应用： 微型细菌机器人

– 这种微型螺旋线形状的机器人是模拟大肠杆菌和类似的细菌设计的；

– 目前科学家称它们为“人造细菌鞭毛”(ABFs)，这里的鞭毛是指细菌身体上像

鞭子一样的尾部

– 人造细菌鞭毛的应用

– 携带药物抵达人体内预定的位置 – 移除人体内动脉斑块

– 帮助生物学家修改细胞结构

– 但这一研究仍处于初级阶段，在实际应用前还需要进一步试验

菌毛的应用：

淋病奈瑟氏球菌： 菌毛可使其吸附于尿道粘膜上皮的表面而不被尿液冲走； 芽孢的应用：

一些芽孢菌可用来杀灭害虫，如苏云金杆菌、青虫菌、杀螟杆菌等在形成芽孢时，还产生蛋白质伴胞晶体，对鳞翅目昆虫有强大的毒杀作用。因而将这些芽孢杆菌制成杀虫剂，实行以菌治虫，并称之为细菌农药。

2. 污水处理中常见的原生动物和后生动物，浅谈其指示作用。 原生动物：

鞭毛纲：具一根或多根鞭毛，作为运动胞器。个体自由生活或群体。 -------在自然水体中，鞭毛虫多在多污带或?－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，可作为污水处理的指示生物。 肉足纲：具有伪足，作为摄食和运动的胞器。无色透明 ，大多数没有固定形态。-------肉足虫喜欢在?－中污带或?－中污带的自然水体中生活。在污水生物处理系统中，则在活性污泥培养中期出现,或者曝气池运行初期。 纤毛纲：以纤毛作为运动和摄食的细胞器。--------纤毛纲中的游泳型纤毛虫多数在?－中污带或?－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较差时出现。固着型的纤毛虫，尤其是钟虫，喜欢在寡污带中生活，在?－中污带也能生活，它是水体自净程度高、污水生活处理效果好的指示生物。

孢子纲：没有运动胞器，全部营寄生生活

藻类--原生生物界中的藻类有裸藻门、甲藻门 （或称涡鞭毛藻）、隐藻门、金黄藻门（包括硅藻等浮游藻）、红藻门、绿藻门和褐藻门。

裸藻门 ：大多数分布在淡水，少数生长在半咸水，很少生活在海水中，特别是在有机质丰富的水中，生长良好，是水质污染的指示植物，夏季大量繁殖使水呈绿色，并浮在水面上形成水华。

甲藻门： 当水域营养物质浓度过高时，会导致甲藻爆发式的增长繁殖 ，形成水华，使水变色，发出腥臭味，形成赤潮。藻体死亡后滋生大量腐生细菌，由于细菌的分解作用，使水中的溶氧量急剧下降，并产生大量有毒物质，同时有的甲藻也分泌毒素，因此，赤潮发生后，造成鱼虾贝类大量死亡，对渔业危害很大。 后生动物：

轮虫： 在正常的活性污泥中，轮虫种类和个体数量都很少。当原污水浓度极低时，鞍甲轮虫、狭甲轮虫、单趾轮虫和腔轮虫大量出现。当曝气池中的污泥堆积，存在死水区时，会出现线虫及寡毛类的仙女虫。

线虫：线虫有好氧和兼性厌氧的，兼性厌氧者在缺氧时大量繁殖，线虫是水进化过程度差的指示生物。

红斑顠：如果大量生长在污水中，把活性污泥蚕食光，使处理的出水水质急剧下降，说明水质较差。

水蚤：在污水中水蚤的颜色要比在清水中的红些，是由于在污水水体中的溶解氧含量低，清水中氧的含量高

其他后生动物的指示作用：

当表壳虫、鳞壳虫、板壳虫和喇叭虫等出现时，说明BOD5负荷低、溶解氧含量高，

此时出水水质良好。

泥龄高的活性污泥中偶尔还可见到熊虫、枝角类、桡足类和摇蚊幼虫等节枝动物 。

3.细菌生长曲线及其在污水处理中的应用

1、 适应期

适应期初期，曲线平坦稳定,细菌繁殖速度缓慢上升，菌体数量增长缓慢。 到后期繁殖速度明显加快，代谢活力增强，细菌总数有所增加。

应用：这是微生物培养的最初阶段。此阶段在污水处理中的实际意义不太大，只是对于刚刚运行的污水处理厂或是停顿检修之后的再运行有意义。 2、对数期

继适应期后，细菌的生长速度增至最大（世代时间最短）。曲线上活菌数直线上升 。 细菌几乎不死亡，细菌总数以几何级数增加。

如果以细菌分裂的世代时间为单位时间，则菌体的个数与时间成指数关系，菌体的数量的对数与时间成直线关系。

应用：对数生长期的微生物生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除污水中的有机物。但不易沉降，在二沉池中仍以悬浮状态存在，如果以这种状态的出水排放的话，难以达到排放标准。所以要进行进一步处理。（高负荷活性污泥法） 3、静止期

细菌的生长速度开始降低，活菌体开始死亡。

生长的速度与死亡的速度基本相等，建立生衰平衡，细菌总数达到最大值，并恒定一段时间。

应用：处于静止期的微生物仍有相当的代谢活力，去除有机物的效果仍较好。 微生物积累大量贮存物，这些贮存物强化了微生物的生物吸附能力，其自我絮凝、聚合能力强，在二沉池中泥水分离效果好，出水水质好。（常规活性污泥法，生物吸附法）

考虑到出水清澈的要求，处于此时期的污泥即具有这种良好性能，因此，在污水处理中常将微生物固定在本时期。 4、衰老期

在这期间，活细胞数急剧下降，只有少数细胞能继续分裂，大多数细胞出现自溶现象并死亡。

菌体细胞的死亡速度超过分裂速度，生长曲线显著下降。

在细菌形态方面，此时是退化型较多，有些细菌在这个时期也往往产生芽孢。 应用：有机物浓度低时满足不了静止期微生物的营养要求，处理效果不会好。 采用延时曝气法，通常延长曝气时间在8小时以上，延长水力停留时间，适当增大进水量，提高有机负荷，满足微生物的营养要求，从而取得较好的处理效果。也常在污泥浓缩过程中使用。（延时曝气法）

4.微生物的生存因子及其影响机理

主要生存因子：温度、PH、溶解氧等

微生物除了需要营养外，还需要环境中合适的生存因子，例如：温度、PH、溶解氧、氧化还原电位、太阳辐射、活度与参透压、表面张力等。如果环境条件不正常，会影响微生物的生命活动，甚至发生变异或死亡。 1.温度对微生物机体影响的表现：

(1 ) 随着温度的上升，细胞中的生化反应速度加快，生长速率加快；（分子运动越剧烈，碰撞几率增大）

(2) 机体的重要组成如蛋白质、核酸等对温度敏感，随着温度的增高可能遭受不可逆的破坏。

(3) 影响细胞膜的流动性。 机理：对酶活性的影响 2.PH的影响机理：

(1)引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收。 (2.)影响代谢过程中酶的活性。

(3.)改变生长环境中营养物质的可给性,以及有害物质毒性 3.溶解氧DO的影响机理

（1）好氧微生物（专性好氧和微量好氧）

O2的作用有两个：一是作为最终电子受体，

二是参与甾醇类和不饱和脂肪酸的合成。

微生物只能利用溶解于水中的O2，即溶解氧（DO）。DO与水温、大气压等因素有关，温度越高，氧的溶解度越小。

在好氧生物处理中，DO是个十分重要的因子，要求提供充足的氧，一般曝气池中的DO要求控制在3-4mg/L。 （2）兼性微生物

即能在有氧条件下生存，又能在无氧条件下生存。但两者所表现的生理状态是很不同的。如酵母菌。

（3）厌氧微生物（专性厌氧和耐氧)

只有在无氧条件下才能生存。对于专性厌氧微生物，要求绝对无氧的条件，氧的存在会使微生物死亡，如产甲烷菌;另一些厌氧微生物(也叫耐氧微生物），氧的存在与否对它没有影响，既不利用氧，也不中毒。如乳酸菌。 4.氧化还原电位(Eh) h 5.太阳辐射 λ＜1000nm的红外辐射，可被不产氧的光合细菌用作光源；

λ ＝380～760nm的可见光是蓝细菌、藻类进行光合作用的能源。 其余的辐射对微生物均有害。 6.水的活度与渗透压

微生物在不同渗透压溶液的反应

① 等渗溶液：形态大小不变，生长良好。

应用：在实验室用ρ(NaCl)＝8.5g/L的生理盐水稀释菌液。

② 低渗溶液：水分子大量渗入细胞内，使细胞膨胀，严重者破裂。 ③ 高渗溶液：细胞内大量失水，使细胞发生质壁分离。 应用：用高渗溶液保存食物可防止腐败 7.表面张力γ 5、好氧活性污泥法处理污水的微生物学过程：曝气池和二沉池微生物相主要种类和功能，主要作用机理，影响因素，工程中常见的问题及处理办法。

主要种类：细菌，霉菌，藻类，酵母菌，原生动物，微型后生动物 细菌-----菌胶团

菌胶团的作用：1.很强的生物絮凝、吸附能力和氧化分解有机物的能力

2.提供良好的生存环境 3.提供附着栖息场所

4.具有指示作用：颜色、透明度、数量、颗粒大小及结构的松紧程

度可以衡量好氧活性污泥的性能。

微生物 好氧微生兼性厌氧微生物 专性厌氧微生E(mV) 300～400 ＞100，好氧－250～－200 呼吸 ＜100，无氧呼吸 霉菌的作用：1.指示作用

（1）演替规律，活动规律——判断活性污泥培养的成熟程度； （2.）种类——判断活性污泥和处理水质的好与坏；

（3.）个体形态的变化——判断进水水质变化和运行中出现的问题。

- 2.净化作用

降低BOD，降低有机氮的含量，降低悬浮物的浓度，降低光的密度，减少

活细菌数

3.促进絮凝作用和沉淀作用

有的细菌需要一定量的原生动物存在，由原生动物分泌一定的粘液物质协同和促使细菌发生絮凝作用。

藻类的作用：近年来有入试验在污水出水中培养藻类，进行污水的深度净化处理，使污水出水中的无机盐含量减少，溶解氧增加。

酵母菌的作用：根据报导，有些酵母菌具有脱酚或脱氰作用 原生动物 微型后生动物

活性污泥的作用机理：

1.有氧条件下，活性污泥绒粒中的絮凝性微生物吸附污水中的有机物； 2.活性污泥绒粒中水解性细菌水解大分子有机物，同时合成自身细胞。 3.原生动物和微型后生动物吸收或吞食为分解彻底的有机物及游离细菌。 活性污泥中的微生物的注要影响因素：

1．活性污泥中的微生物，主要是细菌，生活在污水中，对污水发生着影响，同时污水中的一些因素对活性污泥中的细菌发生着影响。

2.温度 一般说来，水温在细菌最低生长温度和最适生长温度范围。 温度升高，污水生物处理的效果增大

温度降低，污水生物处理的效果减小

3.PH 根据污水生物处理的实际经验，一般认为pH在6—9之间较为适宜 4.营养物质 水，碳源，氮源，磷源，无机盐类 5.浓度物质 毒物浓度 酚，氰，金属离子

6.溶解氧 溶解氧不足：1.污水生物处理的效果就明显下降；

2.导致活性污泥的腐化和上浮

溶解氧过高：引起污水中的有机物分解，消耗过快，从而使细菌缺乏营

养而导致污泥老化，结构松散

常见问题1.污泥腐化

现象：活性污泥呈灰黑色、污泥发生厌氧反应，污泥中出现硫细菌，出水水质恶化； 对策：1) 控制负荷量；2) 增大曝气量；3) 切断或控制工业废水的流入。

2.污泥上浮

现象：污泥沉淀30～60分钟后呈层状上浮，多发生在夏季； 对策：1) 减少污泥在二沉池的HRT；2) 减少曝气量

3.污泥解体

现象：在沉淀后的上清液中含有大量的悬浮微小絮体，出水透明度下降； 对策：减少曝气；增大负荷量。

4.泥水界面不明

原因：高浓度有机废水的流入，使微生物处于对数增长期；污泥形成的絮体性能较

差；

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