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1、水处理与微生物水处理与微生物绪论绪论好好氧处理主要微生物类群氧处理主要微生物类群厌厌氧处理主要微生物类群氧处理主要微生物类群废废水处理中的原生动物水处理中的原生动物绪论绪论微生物的微生物的定义定义：所所有形体微小单细胞的，或个体结构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。微镜才能观察到的低等生物的通称。微生物的微生物的分类分类：1 1、原核微生物、原核微生物由原核细胞构成的微生物。由原核细胞构成的微生物。包括细菌、放线菌、鞘细菌、滑动细菌、包括细
2、菌、放线菌、鞘细菌、滑动细菌、蓝细菌、光合细菌。蓝细菌、光合细菌。2 2、真核微生物、真核微生物由真核细胞构成的微生物。由真核细胞构成的微生物。包括真菌、藻类、原生动物、后生动物。包括真菌、藻类、原生动物、后生动物。3 3、病毒、病毒不具备细胞结构。不具备细胞结构。原核细胞原核细胞：凡是细胞核发育不完全，仅有一个：凡是细胞核发育不完全，仅有一个核物质高度集中的核区（叫拟核结构），不具核物质高度集中的核区（叫拟核结构），不具核膜，核物质裸露，与细胞质没有明显的界限，核膜，核物质裸露，与细胞质没有明显的界限，没有分化的特异细胞器，只有膜体系的不规则没有分化的特异细胞器，只有膜体系的不规则泡沫结构，
3、不进行有丝分裂的细胞。泡沫结构，不进行有丝分裂的细胞。真真核细胞核细胞：凡是具有发育完好的细胞核，有核：凡是具有发育完好的细胞核，有核膜（使细胞核与细胞质具有明显的界限），有膜（使细胞核与细胞质具有明显的界限），有高度分化的特异细胞器（如线粒体、叶绿体、高度分化的特异细胞器（如线粒体、叶绿体、高尔基体等），进行有丝分裂的细胞。高尔基体等），进行有丝分裂的细胞。微生物的微生物的特点特点：1 1、个体微小、分布广泛、个体微小、分布广泛2 2、种类繁多、代谢旺盛、种类繁多、代谢旺盛3 3、繁殖快速、易于培养、繁殖快速、易于培养4 4、容易变异、利于应用、容易变异、利于应用微生物在给水排水工程中的作用
4、：微生物在给水排水工程中的作用：1 1、给水：、给水：评评价给水水质的一个重要内容就是水的卫生价给水水质的一个重要内容就是水的卫生细菌学标准。水的病原微生物主要的传播媒细菌学标准。水的病原微生物主要的传播媒介，所以给水工作者都应具备水的卫生细菌介，所以给水工作者都应具备水的卫生细菌学知识，了解水中病原微生物的生长及传播学知识，了解水中病原微生物的生长及传播规律，进而掌握消毒和杀菌的方法，以保证规律，进而掌握消毒和杀菌的方法，以保证饮水卫生，防止疾病蔓延。水中往往存在致饮水卫生，防止疾病蔓延。水中往往存在致突变污染物，这些物质可以利用微生物检测突变污染物，这些物质可以利用微生物检测出来。同时，可
5、利用工程菌形成固定化生物出来。同时，可利用工程菌形成固定化生物活性炭，来消除水中的微量有机物；利用微活性炭，来消除水中的微量有机物；利用微生物生产生物絮凝剂，取代无机和有机絮凝生物生产生物絮凝剂，取代无机和有机絮凝剂，以进一步提高饮用水水质。剂，以进一步提高饮用水水质。2 2、排水：、排水：排排水工程主要是对废水进行处理，去除废水水工程主要是对废水进行处理，去除废水中的各种污染物，达到无害化的目的。废水中的各种污染物，达到无害化的目的。废水处理有物理、化学、生物等多种方法，其中处理有物理、化学、生物等多种方法，其中生物处理法占有很重要的地位。由于生物处生物处理法占有很重要的地位。由于生物处理法
6、具有高效、经济等优点，因此被普遍采理法具有高效、经济等优点，因此被普遍采用。生物处理法主要包括活性污泥法、生物用。生物处理法主要包括活性污泥法、生物膜法、自然处理法、厌氧消化法等。在实际膜法、自然处理法、厌氧消化法等。在实际处理中，可以根据被处理的废水性质以及各处理中，可以根据被处理的废水性质以及各种处理法的特点来选择较为适宜的组合式处种处理法的特点来选择较为适宜的组合式处理工艺。另外，在受污染水体的生物修复技理工艺。另外，在受污染水体的生物修复技术中，微生物起着极为重要的作用。术中，微生物起着极为重要的作用。好氧处理主要微生物类群好氧处理主要微生物类群活性污泥和生物膜中存在的微生物，几乎包括
7、活性污泥和生物膜中存在的微生物，几乎包括了微生物的各个类群，其中属于原核生物的有了微生物的各个类群，其中属于原核生物的有细菌、放线菌、蓝细菌，属于真核生物的有原细菌、放线菌、蓝细菌，属于真核生物的有原生动物、多细胞的微型动物、酵母菌、丝状细生动物、多细胞的微型动物、酵母菌、丝状细菌以及单细菌藻类等，此外，还有病毒和立克菌以及单细菌藻类等，此外，还有病毒和立克次氏体。在多数情况下，主要微生物类群是细次氏体。在多数情况下，主要微生物类群是细菌，特别是菌，特别是异养型细菌异养型细菌占优势。占优势。一、活性污泥关于活性污泥中细菌的种类和各类细菌的数目，关于活性污泥中细菌的种类和各类细菌的数目，曾有过很
8、多报道，但研究的结果往往诧异很大。曾有过很多报道，但研究的结果往往诧异很大。其中一个很重要的原因就是因为活性污泥中的其中一个很重要的原因就是因为活性污泥中的细菌都包埋在絮凝体内，所以，存在着如何把细菌都包埋在絮凝体内，所以，存在着如何把活性污泥中的凝絮体解离，全部以游离细菌存活性污泥中的凝絮体解离，全部以游离细菌存在的问题。在的问题。从目前所报导的资料来看，活性污泥中的主要从目前所报导的资料来看，活性污泥中的主要菌群有：假单胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌群有：假单胞杆菌属、产碱杆菌属、无色杆菌属、微杆菌属、黄杆菌属、动胶菌属、芽孢菌属、微杆菌属、黄杆菌属、动胶菌属、芽孢杆菌属、节杆菌属、不动细
9、菌属、微球菌属、杆菌属、节杆菌属、不动细菌属、微球菌属、气杆菌属、棒状杆菌属、丛毛单胞菌属、杆菌气杆菌属、棒状杆菌属、丛毛单胞菌属、杆菌属、诺卡式菌属、球衣细菌属、短杆菌属、亚属、诺卡式菌属、球衣细菌属、短杆菌属、亚硝化单胞菌属、蛭弧菌属、粪大肠菌属、贝式硝化单胞菌属、蛭弧菌属、粪大肠菌属、贝式硫菌属、柄细菌属、噬纤维菌属等。硫菌属、柄细菌属、噬纤维菌属等。不少学者对活性污泥中细菌数量进行了统计，不少学者对活性污泥中细菌数量进行了统计，曝气池中活性污泥不但细菌种类多，数量也非曝气池中活性污泥不但细菌种类多，数量也非常巨大，细菌总数大约有常巨大，细菌总数大约有10108 810101010个个/
10、mLmL。干。干污泥中细菌数量可达污泥中细菌数量可达10101010个个/g/g。活性污泥中的。活性污泥中的杆菌多于球菌，革兰氏阴性杆菌多于革兰氏阳杆菌多于球菌，革兰氏阴性杆菌多于革兰氏阳性杆菌。不同种类的细菌形成的菌胶团形状不性杆菌。不同种类的细菌形成的菌胶团形状不一样，外界环境条件也影响形成菌胶团的形状。一样，外界环境条件也影响形成菌胶团的形状。菌胶团革兰氏染色法革兰氏染色法：先用碱性染料结晶紫染色，再：先用碱性染料结晶紫染色，再加碘液媒染，然后用酒精脱色，最后以复染液加碘液媒染，然后用酒精脱色，最后以复染液（沙黄或蕃红）复染。（沙黄或蕃红）复染。凡凡是能够固定结晶紫与碘的复合物而不被酒精
11、是能够固定结晶紫与碘的复合物而不被酒精脱色者，仍呈紫色，称为脱色者，仍呈紫色，称为革兰氏阳性革兰氏阳性（G G+）细）细菌；凡能被酒精脱色，经复染着色，菌体呈红菌；凡能被酒精脱色，经复染着色，菌体呈红色，称为色，称为革兰氏阴性革兰氏阴性（G G）细菌。）细菌。二、生物膜生物膜中的细菌种群与活性污泥的较相似，但生物膜中的细菌种群与活性污泥的较相似，但真菌种群数量大增，这是由于当采用活性污泥真菌种群数量大增，这是由于当采用活性污泥法处理某些工业废水时，易出现大量丝状微生法处理某些工业废水时，易出现大量丝状微生物（如真菌、放线菌），因而常采用生物膜法。物（如真菌、放线菌），因而常采用生物膜法。此外，
12、由于生物膜法运行中环境条件较差，常此外，由于生物膜法运行中环境条件较差，常出现缺氧条件，因而也促使了真菌的大量繁殖。出现缺氧条件，因而也促使了真菌的大量繁殖。尽管如此，由于真菌对某些有机物的代谢能力尽管如此，由于真菌对某些有机物的代谢能力高于细菌，因而利用存在大量真菌的生物膜法高于细菌，因而利用存在大量真菌的生物膜法是有一定优越性的。值得提出的是，霉菌的生是有一定优越性的。值得提出的是，霉菌的生物膜厚，且不易脱落，因而在设计和运行管理物膜厚，且不易脱落，因而在设计和运行管理中应考虑采取必要的措施。中应考虑采取必要的措施。厌氧处理主要微生物类群厌氧处理主要微生物类群废水厌氧处理的微生物类群，无论
13、是从种类和废水厌氧处理的微生物类群，无论是从种类和数量上都不如好氧处理的微生物类群多。在厌数量上都不如好氧处理的微生物类群多。在厌氧处理中微生物类群主要是细菌，分为两大类，氧处理中微生物类群主要是细菌，分为两大类，即兼性厌氧菌和专性厌氧菌。在厌气处理中发即兼性厌氧菌和专性厌氧菌。在厌气处理中发酵一开始可能有好氧细菌存在，这些细菌主要酵一开始可能有好氧细菌存在，这些细菌主要是从废水中带进处理装置的，在处理装置中能是从废水中带进处理装置的，在处理装置中能生活一段时间，当氧气用完后很快会死亡。生活一段时间，当氧气用完后很快会死亡。随后兼性好氧菌又活跃起来，主要有：产黄纤随后兼性好氧菌又活跃起来，主要
14、有：产黄纤维单胞菌、淀粉芽孢梭菌、丙酮丁醇芽孢梭菌、维单胞菌、淀粉芽孢梭菌、丙酮丁醇芽孢梭菌、蜡状芽孢杆菌、琥珀酸拟杆菌等。由于这些兼蜡状芽孢杆菌、琥珀酸拟杆菌等。由于这些兼性好氧菌的活动，造成挥发酸的积累，同时处性好氧菌的活动，造成挥发酸的积累，同时处理装置中氧化还原电位降低，专性厌氧菌开始理装置中氧化还原电位降低，专性厌氧菌开始活跃，它们利用兼性好氧菌的分解产物乙酸、活跃，它们利用兼性好氧菌的分解产物乙酸、乙醇、甲醇、乙醇、甲醇、COCO2 2，合成甲烷。，合成甲烷。主要专性厌氧菌有：脱硫弧菌属、硝酸盐还原主要专性厌氧菌有：脱硫弧菌属、硝酸盐还原细菌、脱氮硫杆菌、脱氮极毛杆菌、脱硫肠状细菌
15、、脱氮硫杆菌、脱氮极毛杆菌、脱硫肠状菌属、产甲烷杆菌属、产甲烷球菌属、产甲烷菌属、产甲烷杆菌属、产甲烷球菌属、产甲烷八爹球菌属、产甲烷螺菌属等。八爹球菌属、产甲烷螺菌属等。废水处理中的原生动物废水处理中的原生动物在活性污泥和生物膜中存在大量的原生动物和在活性污泥和生物膜中存在大量的原生动物和少数多细胞后生动物，它们是活性污泥和生物少数多细胞后生动物，它们是活性污泥和生物膜的重要组成部分。这些原生动物虽然不是废膜的重要组成部分。这些原生动物虽然不是废水生物净化中的主要力量，但也不可缺少。据水生物净化中的主要力量，但也不可缺少。据报导，活性污泥和生物膜中的大约有报导，活性污泥和生物膜中的大约有22
16、8228种原种原生动物，以生动物，以纤毛纲纤毛纲占绝对优势。由于原生动物占绝对优势。由于原生动物的形态和生理上的特点，因此在废水处理中起的形态和生理上的特点，因此在废水处理中起着非常重要的作用。着非常重要的作用。一、废水处理中主要原生动物类群在废水生化处理中存在着种类繁多、数量很大在废水生化处理中存在着种类繁多、数量很大的原生动物类群。但原生动物随着不同的水质、的原生动物类群。但原生动物随着不同的水质、不同季节和气候而变化。在活性污泥和生物膜不同季节和气候而变化。在活性污泥和生物膜中见到的原生动物比较见表格。中见到的原生动物比较见表格。分分 类类活性污泥活性污泥生物膜生物膜植鞭毛纲植鞭毛纲粗袋
17、鞭虫粗袋鞭虫+动鞭毛纲动鞭毛纲尾波豆虫尾波豆虫+活泼锥滴虫活泼锥滴虫+根足虫纲根足虫纲小变形虫目小变形虫目+普通表壳虫普通表壳虫+鳞壳虫属鳞壳虫属+分 类活性污泥生物膜纤毛纲纤毛纲有肋盾纤虫有肋盾纤虫+沟钟虫沟钟虫+小口钟虫小口钟虫+卑怯管叶虫卑怯管叶虫+集盖虫集盖虫+白钟虫白钟虫+法帽钟虫法帽钟虫+螅状独缩虫螅状独缩虫+莫氏游仆虫莫氏游仆虫+沟刺斜管虫沟刺斜管虫+珍珠映长虫珍珠映长虫+微盘盖虫微盘盖虫+八条纹钟虫八条纹钟虫+由表可知，生物膜中原生动物种群比活由表可知，生物膜中原生动物种群比活性污泥中多。性污泥中多。二、原生动物在废水处理中的作用1 1、促进菌胶团絮凝作用、促进菌胶团絮凝作用菌
18、菌胶团絮凝作用是废水生化处理中的重要过程，它决胶团絮凝作用是废水生化处理中的重要过程，它决定了废水生化处理工艺过程的连续性，并直接影响废定了废水生化处理工艺过程的连续性，并直接影响废水处理效果和出水水质。水处理效果和出水水质。实实验证明，纤毛虫有助于活性污泥絮体的形成，可使验证明，纤毛虫有助于活性污泥絮体的形成，可使废水中废水中CODCOD、BODBOD5 5值降低，减少出水的浑浊度。纤毛值降低，减少出水的浑浊度。纤毛虫能分泌粘性物质，促使菌胶团粘连起来，形成较大虫能分泌粘性物质，促使菌胶团粘连起来，形成较大的絮凝体。另外，有的纤毛虫还能分泌粘蛋白，能把的絮凝体。另外，有的纤毛虫还能分泌粘蛋白
19、，能把絮凝物再连接起来。絮凝物再连接起来。2 2、吞噬游离细菌和微小颗粒、吞噬游离细菌和微小颗粒在在废水生化处理中，原生动物能大量吞噬游离细菌废水生化处理中，原生动物能大量吞噬游离细菌或微小的有机颗粒和碎片。纤毛虫对游离细菌的吞或微小的有机颗粒和碎片。纤毛虫对游离细菌的吞噬能力是十分惊人的，很明显的起到了澄清水质的噬能力是十分惊人的，很明显的起到了澄清水质的作用，接种纤毛虫后，出水水质有明显的改善。作用，接种纤毛虫后，出水水质有明显的改善。原原生动物对处理生活废水去除病原菌的作用也很大，生动物对处理生活废水去除病原菌的作用也很大，当曝气池缺乏原生生物时，大肠杆菌去除率只有当曝气池缺乏原生生物时
20、，大肠杆菌去除率只有55%55%，有原生动物时，去除率高达，有原生动物时，去除率高达85%85%。3 3、分解代谢废水中的有机物、分解代谢废水中的有机物原生动物不仅能吞噬游离细菌和废水中的有机颗粒，原生动物不仅能吞噬游离细菌和废水中的有机颗粒，而且也能直接分解代谢一些可溶性的有机物。而且也能直接分解代谢一些可溶性的有机物。4 4、作为指示生物、作为指示生物因因为原生动物个体比细菌大，生态特点也容易在显为原生动物个体比细菌大，生态特点也容易在显微镜下观察，而且不同种类的原生动物都有各自所微镜下观察，而且不同种类的原生动物都有各自所需的生境条件，所以哪一类原生动物占优势，也就需的生境条件，所以哪一
21、类原生动物占优势，也就反映出相应的水质状况；原生动物对环境条件要求反映出相应的水质状况；原生动物对环境条件要求比细菌的苛刻，当水质或工艺参数发生变化时，原比细菌的苛刻，当水质或工艺参数发生变化时，原生动物的种群和数量也要发生变化。生动物的种群和数量也要发生变化。一般一般规律规律是：是：(1)1)着生的缘毛目多时，处理效果良好，出水着生的缘毛目多时，处理效果良好，出水BODBOD5 5和浊度低。和浊度低。(如小口钟虫、八钟虫、沟钟虫、如小口钟虫、八钟虫、沟钟虫、褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫褶钟虫、瓶累枝虫、微盘盖虫、独缩虫)这些缘毛这些缘毛目的种类都固定在絮状物上，并目的种类都固定在絮状物
22、上，并随之随之而翻动，其而翻动，其中还夹杂一些爬行的中还夹杂一些爬行的 栖纤虫、游仆虫、尖毛虫、栖纤虫、游仆虫、尖毛虫、卑气管叶虫等，这说明优质而成熟的活性污泥。卑气管叶虫等，这说明优质而成熟的活性污泥。(2)(2)小口钟虫在生活污水和工业废水处理很好时小口钟虫在生活污水和工业废水处理很好时往往就是优势菌种。往往就是优势菌种。(3)(3)如果大量鞭毛虫出现，而着生的缘毛目很少如果大量鞭毛虫出现，而着生的缘毛目很少时，表明净化作用较差。时，表明净化作用较差。(4)(4)大量的自由游泳的纤毛虫出现，指示净化作大量的自由游泳的纤毛虫出现，指示净化作用不太好，出水浊度上升。用不太好，出水浊度上升。(5
23、)(5)如出现主要有柄纤毛虫，如钟虫、累枝虫、如出现主要有柄纤毛虫，如钟虫、累枝虫、盖虫、轮虫、寡毛类时，则水质澄清良好，出水盖虫、轮虫、寡毛类时，则水质澄清良好，出水清澈透明，酚类去除率在清澈透明，酚类去除率在90%90%以上。以上。(6)(6)根足虫的大量出现，往往是污泥中毒的表现。根足虫的大量出现，往往是污泥中毒的表现。(7)(7)如在生活污水处理中，累枝虫的大量出现，如在生活污水处理中，累枝虫的大量出现，则是污泥膨胀、解絮的征兆。则是污泥膨胀、解絮的征兆。(8)(8)在在印染废水中，累枝虫则作为污泥正常或改印染废水中，累枝虫则作为污泥正常或改善的指示生物。善的指示生物。(9)(9)在石
24、油废水处理中钟虫出现是理想的效果。在石油废水处理中钟虫出现是理想的效果。(10)(10)过量的轮虫出现，则是污泥要膨胀的预兆。过量的轮虫出现，则是污泥要膨胀的预兆。变形虫变形虫太阳太阳虫虫草履虫草履虫轮轮虫虫寡毛虫寡毛虫线虫线虫钟虫钟虫漫游漫游虫虫吸管吸管虫虫固着型纤毛虫固着型纤毛虫游泳游泳型纤毛虫型纤毛虫累枝虫累枝虫污泥膨胀污泥膨胀为了正确判断水质及运行参数改变的原因，为了正确判断水质及运行参数改变的原因，生物相观察中必须根据原生动物的生物相观察中必须根据原生动物的种群变化种群变化、数量多少数量多少及及生长活性生长活性三方面状况综合考察；三方面状况综合考察；否则，将产生片面的结论。否则，将产生片面的结论。The EndThe EndThank UThank U