水处理生物学研究的对象样本.doc

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1水处理生物学研究的对象: 水处理工程和环境水体水质净化过程( 水中的污染物迁移、 分解及转化过程)
2 微生物的特点: 种类多, 分布广, 繁殖快, 易变异, 个体微小
3 林奈双命名法( 属名+种名)
每种生物的学名由两个拉丁词组成, 前一词为该种的所在属的属名, 常见名词( 斜体) , 第一个字母大写; 第二个词为种名, 常见形容词( 斜体) , 表示该物种的主要特征或产地, 第一个字母小写。双名后面可附定名人的姓氏或其缩写( 正体) 。
4 革兰氏染色主要步骤( 阳性为蓝紫色 阴性为红色)
初染,煤染,脱色,复染 细胞壁的结构不同导致革兰氏结果不同。
5 细菌: 是一类单细胞个体微小、 结构简单, 没有真正细胞核的原核生物。
形态: 球状, 杆状, 螺旋状。
基本结构: 细胞壁, 细胞膜, 细胞质( 不流动, 富含RNA, 碱性) , 核区( 一般为单倍体) , 内含物。
特殊结构: 荚膜( s型细菌即光滑细菌 ) , 芽孢, 鞭毛, 菌毛, 性毛。
6 荚膜: 某些细菌在细胞壁外包围的一层粘液性物质, 一般由糖和多肽组成
芽孢: 某些细菌在其生长发育后期, 在细胞内形成的一个圆形或椭圆形, 厚壁, 含水量低, 抗逆性强的休眠体构造( 每一个营养细胞内仅形成一个芽孢, 不具备生殖能力)
细菌的繁殖方式 1裂殖( 主要) 其中包含二分裂三分裂复分裂2芽殖
菌落: 将单个或少量同种细菌细胞接种于固体培养基时, 在适当的培养条件下, 该细胞会 迅速生长繁殖形成许多细胞聚集在一起且肉眼可见的细胞集合体
菌胶团: 荚膜物质融合成一团块, 内含许多细菌时, 称为菌胶团。
7菌胶团在污水处理中的要求和其有何特殊意义?
要求: 为了使污水处理达到较好的效果, 要求菌胶团结构紧密, 吸附沉降性能良好。必须满足菌胶团细菌对营养及环境的要求
意义: 它是活性污泥中细菌的主要存在形式。1有较强吸附和氧化有机物的能力
2是其多少大小及结构的精密程度可判断污泥性能的好坏
8 污泥膨胀: 丝状细菌, 特别是球衣细菌, 在污水处理的活性污泥中大量繁殖后, 会使污
泥结构极度松散, 使污泥浮力增加而上浮, 引起污泥膨胀, 影响出水水质。 ( 枯草, 大肠)
9产甲烷古菌: 严格厌氧产甲烷 都是中温性的 最适宜温度在25到40度 最适宜的ph值约在6.8-7.2
10 真核生物定义: 细胞核具有核膜, 能进行有丝分裂, 有线粒体或同时存在叶绿体等多种细胞器的生物
真核生物种类: 真菌( 无叶绿素, 有肝糖元, 细胞壁) 显微藻类 原生动物 微型后生
与原核细胞相比: 形态更大, 结构更复杂, 细胞器的功能更为专一。具有核膜包围的完整细胞核( 双链DNA和蛋白质)
11 酵母菌的繁殖方式: 1芽殖、 裂殖、 无性孢子2有性繁殖
霉菌的繁殖方式: 菌丝片段, 无性孢子, 有孢子
原生动物的繁殖: 有性繁殖 无性繁殖( 二分裂繁殖)
12原生动物在污水处理中的作用( 常见的原生动物1肉足虫2鞭毛虫3纤毛类)
1有一定的净化污染物的能力促进生物絮凝作用, 成为可能的污泥减量化方法
2原生动物多以细菌为食其吞噬活性污泥的能力得到关注, 成为可能的污泥衡量化方法
3还可作指示生物用以反映活性污泥和生物膜的质量及污水净化程度
13原生动物休眠体: 孢囊 细菌休眠体: 芽孢
14 藻类对环境工程的影响:
危害: 1当她们在水库和湖泊中大量繁殖时会使水体带有臭味, 有些种类还会产生颜色
2水源中含有大量藻类时会影响水厂的正常水处理过程, 造成滤池堵塞
3藻类产生的藻毒素也引发关注
4水体中的藻类大量繁殖会造成水体富营养化
优点: 1经过光合作用, 在氧化塘等生物处理工艺中利用菌藻共生系统。氧化分解水中有污染物净化污水
2藻类具有光合作用产生氧气的功能。天然水体自净过程中, 藻类也起着一定的作用

15轮虫的作用
1在污水生物处理中有一定的净化作用。
2在污水生物处理过程中做指示生物。当活性污泥中出现轮虫时, 往往表明处理效果良好, 但如果数量太多, 则有可能破坏污泥的结构, 使污泥松散上浮。
3缺点, 在水源水中大量繁殖时, 可能阻塞水厂的砂滤池。
16 微型动物在污泥减量化中的应用
用于摄食剩余污泥的微型动物主要包括: 1原生动物、 轮虫等体型较小的, 优势是数量多, 生长速度快 2环节动物和软体动物等体型较大的, 优势是受外界影响小, 采集方便, 便于集中投放
微生物的生理特性
17 微生物的营养物质: 水, 无机盐, 生长因子, 碳源, 氮源, 能源
微生物的营养类型: 根据微生物需要的能源和碳源的不同而划分
营养类型
能源
氢供体
基本碳源
实例
光能自养
光
无机物
CO2
蓝细菌, 紫硫细菌, 绿硫细菌
光能异养
光
有机物
CO2, 简单有机物
红螺菌科的细菌
化能自养
无机物
无机物
CO2
硝化, 硫化, 铁, 氢, 硫磺细菌
化能异养
有机物
有机物
有机物
绝大多数细菌, 全部真核微生物
培养基: 是指人工配制的适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的混合营养物。
分类: 选择性、 鉴别、 加富培养基
酶: 生物催化剂, 基本成分蛋白质。特点: 高催化效率, 高度专一性, 调节性
米门公式: v=VmS/(Km+S), 当Km=S时, v=Vm/2
v—反应速度, S—基质浓度, Vm—最大反应速度, Km—米氏常数
18.新陈代谢分为: 分解代谢, 合成代谢.。新陈代谢的核心是能量代谢
微生物利用的最初能源是: 有机物, 还原态无机物, 光能。
19.微生物的呼吸类型: 好氧呼吸>厌氧呼吸>发酵(产生的能量比较)
20. 环境因素对微生物的影响: 温度氢离子浓度, 氧化还原电位, 干燥, 渗透压, 光及辐射, 化学药剂
21.微生物生长的测定方法:
(1)计数法: 显微镜直接计数法、 荧光染色计数法、 活菌计数法( 又称间接计数法1平板计数法2液体计数法3薄膜计数法) 、 特定微生物计数法
(2)测定生长量法: 重量法、 光密度法、 元素法、 细胞物质含量法、 其它生理生化指标法
22间歇培养: 将少量微生物接种于一定量的液体培养基内, 在适宜的温度下培养, 在培养过程中不加入也不取出培养基和微生物。
连续培养: 恒浊连续培养 恒化连续培养( 停留时间ＲＴ必须大于倍增时间ＤＴ)
23生长曲线: 定时取样测定活微生物的数目或重量的变化, 以活微生物的数量或微生物重量为纵坐标, 以培养时间为横坐标, 从而绘制出的曲线
三个阶段, 按重量绘制生长曲线: 生长率上升阶段, 生长率下降阶段, 内源呼吸阶段。
四个时期( 按数目的对数绘制曲线)
缓慢期: 菌体体积快增, 细胞生理活性活跃。
对数期: 分裂速度迅速增加。
稳定期: 生长繁殖速度下降, 菌体死亡数上升, 相等, 活菌数平衡且最大。
衰亡期: 死亡速度大于繁殖速度, 进行内源呼吸。
24常规活性污泥为什么利用稳定期的微生物而不用对数期的微生物?
( 1) 对数期微生物要求的营养物质浓度高, 因此出水有机物浓度的绝对值也相对高, 不易达到排放标准。
( 2) 对数期的微生物沉淀性差, 致使出水水质差。
( 3) 稳定期的微生物扔有相当的代谢能力, 去除有机物的效果依然好。
( 4) 稳定期的微生物体内积累了大量贮存物强化了微生物的生物吸附能力, 自我絮凝、 聚合能力强, 泥水分离效果好, 出水水质好。
25延时曝气法处理低浓度有机废水为什么利用衰亡期的微生物?
( 1) 污水有机物浓度较低, 不能满足稳定期微生物的营养需求, 处理效果不好。
( 2) 延时曝气时间, 以增大进水量, 提高有机负荷, 满足微生物营养需求, 使微生物长期处于内源呼吸期, 污泥量少, 且稳定。
26生物膜: 是一种不可逆的粘附于固体表面的, 被微生物胞外多聚物包裹的有组织的微生
物群体。
驯化: 定向培育即经过有计划, 有目的地控制微生物的生长条件, 使微生物遗传性向人类需要的方向发展, 在污水处理中, 这种定向培育过程称为驯化。
变异: 基因突变和基因重组
27微生物的保藏与复壮:
保藏: ( 1) 斜面保藏 ( 2) 石蜡油封藏法 ( 3) 载体保藏 ( 4) 冷冻干燥保藏
复壮: 纯种分离, 经过寄生体进行复壮, 淘汰衰退的个体
28微生物之间的关系有: ( 1) 互生关系( 氧化塘中藻类与细菌之间的双方互利)
( 2) 共生关系( 3) 拮抗关系
30好氧生物分解特点: 速率快, 程度彻底, 能量利用率高, 细胞转化率高
好氧生物分解: 氧+有机物+好氧微生物( 包括兼性微生物, 主要是好氧细菌成兼性细菌)
厌氧生物分解: 有机物+厌氧微生物( 包括兼性微生物) , 主要是厌氧菌( 包括兼性菌)
31共代谢现象: 指有些有机化合物单独存在时不能进行生物分解, 但在与其它有机化合物同时存在时能够进行生物分解的现象。
32硝化作用: 氨在硝化细菌的呼吸过程中先氧化成亚硝酸再氧化成硝酸, 这种由氨氧化成
硝酸的过程称为硝化作用。
反硝化作用: 硝酸盐在缺氧的情况下可被厌氧菌作用而还原成亚硝酸盐和氮气等, 这一过程称为反硝化作用。
氨化作用: 微生物分解有机氮化物产生氨的过程。产生的氨, 一部分供微生物或植物同化, 一部分被转变成硝酸盐。
33硫化作用: 由硫磺细菌和硫化细菌引起, 将硫化氢氧化成硫磺和硫酸的过程。
反硫化作用: 利用硫酸盐还原菌在缺乏氧气和有机物存在的条件下, 使硫酸盐转化成硫化氢。
34激活作用: 生物分解产物的毒性大于原化合物时的生物分解作用, 称激活作用。
35污水中有机污染物的生物分解性评价: BOD, COD, TOC, 根据BOD/COD的比值来预测
污水中有机污染物的生物分解性。
36好氧和厌氧生物处理-----根据污水生物处理对氧气的要求。
好样处理---附着型----生物滤池; 悬浮型---活性污泥法中的曝气池。
活性污泥中的微生物主要有假单细胞菌等细菌, 还有钟虫等原生动物, 及轮虫等后生动物。

37生物膜法( 生物滤池)
微生物: 生长在生物滤池中的细菌大多数是革兰氏阴性菌, 其中很多能形成菌胶团。 丝壮细菌则有球衣细菌等。在生物滤池下层主要是硝化细菌, 真菌有镰刀霉等以及多种酵母菌。藻类仅生长在滤池表面。原生动物最常见的有钟虫等纤毛类原生动物。另外还有一些其它种类的小型动物, 如轮虫甚至苍蝇等小动物也会在滤池内生长繁殖。
处理污水一般多用好氧法, 处理污泥则用厌氧法。若处理高浓度有机污水。先厌氧后好氧。
38、 大型水生植物: 挺水、 漂浮、 浮叶根生和沉水植物——四种生活型
大型水生植物的水质净化作用:
1促进悬浮物质的沉降;
2吸收、 分解污染物, 对氮磷的吸收, 对重金属的吸收, 对有机物的吸收与降解;
3抑制藻类生长: 资源竞争抑制, 释放抑藻化感物质。

39水体自净过程: 指受污染的水体自然地恢复原样的现象。
水体自净过程:
阶段一: 有机物进入河流, 有机物浓度↑, 异养菌数量↑, DO↓;
阶段二: 有机物浓度↓, 异养菌数量↓, 原生动物数量↑;
阶段三: 有机物浓度↓, 异养菌数量↓, 原生动物数量↓, 藻类数量↑, DO↑。
变化一: 有机污染物浓度由高降至低;
变化二: 生物相发生一系列变化: 异养菌↑→原生动物数量↑→藻类↑;
变化三: DO的变化: DO↓→DO↑→恢复原有水平。
40水中病原细菌: 致病性大肠杆菌, 伤寒杆菌( 沙门) , 痢疾杆菌( 志贺) , 霍乱弧菌, 军
团菌, 黄链球菌。
共同特点: 不生芽孢和荚膜, 革兰氏阴性反应。
41水中病原生物---两虫: 隐孢子虫和贾第鞭毛虫简称”两虫”, 是新型致病性原生动物。
42大肠菌群作为卫生指标的意义:
①因为大肠菌群的生理习性与伤寒杆菌、 副伤寒杆菌和痢疾杆菌的生路特性较为相似。
在外界生存时间也与上述病原菌基本一致, 而肠球菌的抵抗力弱, 生存时间比病原菌短, 水中若未检出肠球菌, 也不能说明未受粪便污染。
②产气荚膜杆菌因为有押宝, 能在自然环境中长期生存, 它的存在不足以说明水是最近被粪便污染的。
③ 肠菌群在人的粪便中数量很大。
④ 检验大肠菌群的数量比不复杂。
43常见的检验大肠菌群的方法---发酵法和滤膜法。

Ｅｘｔｅｎｄ
常见的藻类有: 绿藻、 硅藻、 金藻。
原生动物有无性繁殖及有性繁殖, 无性繁殖为二分裂和复分裂繁殖。绝大部分原生动物能够形成休眠体( 又称孢囊) , 以抵抗不良环境, 至环境条件适宜时又复萌发长出新细胞。
孢囊: 产生原因: 当原生动物周边化境恶化时, 如缺水、 干燥、 水温过低、 DO不足; 形成过程: 虫体变小, 直到伸缩泡消失, 会分泌出果胶类物质, 子体表面最后凝固形成孢囊。
常见原生动物的种类: 肉足类、 鞭毛类、 纤毛类。
能量代谢是新陈代谢的核心问题, 对微生物而言, 她们能利用的最初能源有三大类: 有机物、 还原态无机物和光能; 有机物被化能异养微生物经过呼吸作用氧化为ATP; 还原态无机物被化能自养微生物经过呼吸作用氧化为ATP; 光能营养型微生物经过光能磷酸化将光能转化为化学能。
微生物的呼吸类型: 根据基质脱氢后其最终受氢体的不同, 微生物的呼吸作用可分为好氧呼吸、 厌氧呼吸和发酵。
间歇培养生长曲线: 间歇培养: 将少量微生物接种于一定量的液体培养基内, 在适宜的温度下培养, 在培养的过程中不加入也不取出培养基和微生物, 这就是间歇培养;
生长曲线: 在间歇培养中, 定时取样测定活性微生物数目或重量的变化, 以微生物个数或微生物重量为纵坐标, 培养时间为横坐标, 即可绘制出一曲线即微生物的生长曲线。整个曲线可分为三部分: 生长率上升阶段( 对数生长阶段) 、 生长率下降阶段及内源呼吸( 内源代谢) 阶段。
微生物生长曲线可分为: 缓慢期、 对数期、 稳定期、 衰亡期。
生物膜形成的三个阶段: 细胞粘附、 生物膜的发展、 细胞膜成熟与脱落。
微生物的驯化: 定向培育即经过有计划、 有目的的控制微生物的生长条件, 使微生物遗传性向人类需要的方向发展。在污水生物处理中, 这种定向培育过程称为驯化。
菌种的退化: 菌种在培养或包藏的过程中, 由于自发突变的存在, 出现某些原有优良成产性状的劣化, 遗传标记的丢失等现象成为菌种的退化。
土壤微生物区系: 指在某一特定环境和生态条件下, 土壤中所存在的微生物种类、 数量以及参与物质循环的代谢活动强度。
微生物之间的相互关系: 互生、 共生、 拮抗、 寄生。
氧化塘中藻类与细菌之间的关系就是互生关系双方面互利的例子。
有机物生物分解的特点: 逐步分解; 产生中间代谢产物( TCA或合成代谢) ; 产生微生物细胞。
根据是否在有氧气存在的条件下进行, 生物分解可分为好氧生物分解和厌氧生物分解。
好氧分解的特点: 分解速率快, 分解程度彻底, 能量利用率高, 细胞转化率高。厌氧分解的特点与好氧相反。
生物分解性: 正确评价有机物的生物分解难易程度。
异源基团: 能使生物分解性降低的基团。
微生物之间的相互作用: 协同、 抑制、 捕食作用。
生物浓缩: 生物个体或处于同一营养水平的生物种群, 从环境中吸收并蓄积某种元素和化合物, 使体内该物质的浓度超过环境中浓度的现象, 又称生物富集。
生物浓缩系数( BCF) : 表征生物浓缩的程度浓缩系数越大生物浓缩的程度越高。
BCF=物质在生物体内的浓度/物质在环境介质中的浓度
生物积累: 指同一生物个体在不同的生长发育阶段, 生物浓缩系数不断增加的现象。
生物放大: 指生态系统中, 某种化学物质的生物浓缩系数在同一食物链上, 由低位营养级生物到高位营养级生物逐级增大的现象。
根据微生物的利用形态, 生物处理单元基本上可分为附着生长型和悬浮生长型。
活性污泥微生物主要有细菌、 真菌( 酵母菌和霉菌) 、 藻类、 原生动物( 鞭毛虫和纤毛虫) 、 微型后生动物( 轮虫和线虫) 等。
参与厌氧生物处理的微生物有: 不产甲烷微生物和产甲烷微生物。
不产甲烷微生物有: 发酵细菌、 产氢产乙酸细菌、 同型产乙酸细菌群。
产甲烷微细菌( 严格厌氧的古菌)
两虫: 隐孢子虫和贾第鞭毛虫
指示微生物应具备的特征: 1、 仅存在于粪便等污染源中, 且数量较多; 2、 与病原微生物的生理特性相似; 3、 在洁净水体中不存在、 与病原微生物在外界的存活能力相似; 4、 在宿主外不繁殖; 5、 容易检测。
水污染监测中常见的主要指示微生物: 细菌总数、 大肠菌群等。
细菌总数主要作为判断被检水样污染程度的标志, 评价水质清洁度和考核净化消毒效果的指标, 细菌总数增多说明水被有机物污染程度大。
大肠杆菌: 水质污染的指标, 也是判断饮水消毒效果的指标, 可作为致病菌污染的指示剂。
检验大肠菌群的方法: 发酵法和滤膜法。、
水体富营养化: 氮、 磷等营养物质大量向水体中不断流入, 在水体中过量积聚, 致使水中营养物质过剩的现象。
微生物呼吸作用的类型和特点:
好氧呼吸: 基质脱氢后, 脱下的氢经完整的呼吸链传递, 最终被外源分子接受, 产生水并释放ATP形式的能量。
厌氧呼吸: 基质按常规途经脱氢后, 经部分呼吸链传递氢, 最终由氧化态无机物或有机物受氢, 并完成氧化磷酸化产能反应。
发酵: 基质脱氢后产生的还原力未经呼吸链传递而直接交给内源中间代谢产物, 以实现基质水平磷酸化产能。
甲基化汞的是激活作用。
影响活性污泥丝状膨胀的因素( 温度　ＤＯ　可溶性有机物及其种类　有机物浓度　ｐｈ)
曝气池( 控制污泥负荷　控制营养比例　控制ＤＯ浓度　加氯或臭氧　投加混凝剂)
×评价生物可降解性的常见方法有哪些
ＢＯＤ　ＣＯＤ　ＴＯＣ　ＢＯＤ５／ＣＯＤｃｒ的比值预测污水中有机污染物的生物分解性
ＢＯＤ５／ＴＯＣ预测可生物处理性
湖泊富营养化的危害:
1. 危害水域生态环境, 影响栖息生物的生存, 造成水产养殖损失。
2. 导致水生生态系统的失衡。
3. 破坏水域生态景观, 影响旅游观光。
4. 影响自来水厂的生产和自来水的质量, 威胁人类身体健康。
入侵植物:
指因人为或自然原因, 从原来的生长地进入另一个环境, 并对该环境的生物, 农林牧渔业生产造成损失, 给人类健康造成损害, 破坏生态平衡的植物。
危害: 争夺本地植物的生存空间, 破坏原有生态系统。影响正常的生产活动, 造成严重经济损失。
影响水环境质量。
控制: 人工及机械清理 化学防治 生物控制 开发应用途径, 变害为宝