污染控制工程中微生物學(xué)基本知識.ppt

第三章 污染控制工程中微生物學(xué)基本知識,第一節(jié)：廢水好氧處理微生物 第二節(jié)：廢水厭氧處理微生物 第三節(jié)：固體廢棄物生物處理的主要微生物 第四節(jié)：環(huán)境因子對微生物處理效果的影響 第五節(jié)：微生物生長曲線及其應(yīng)用,第一節(jié) 廢水好氧生物處理微生物,細菌 真菌 微型動物 微型藻類,細菌（Bacteria）,細菌是一類細胞細而短（細胞直徑約0.5m，長度約0.55m）、結(jié)構(gòu)簡單、細胞壁堅韌、以二等分裂方式繁殖和水生性較強的原核微生物,是給水與廢水處理中最重要的一類微生物，廢水處理的主力軍！,細菌的個體形態(tài)和大小,1.細菌的形態(tài) （1）球狀 （2）桿狀 （3）螺旋狀 （4）絲狀（僅有少數(shù)）,球菌,葡萄球菌,右圖自上而下： 雙球菌、鏈球菌、四聯(lián)球菌、八疊球菌、葡萄球菌,桿菌,細胞呈桿狀或圓柱形，一般其粗細（直徑）比較穩(wěn)定，而長度則常因培養(yǎng)時間、培養(yǎng)條件不同而有較大變化。,桿菌的幾種形態(tài),球桿菌,鏈桿菌,雙桿菌,細菌的大小以m計， 如：大腸桿菌（E.Coli）長2 m，寬0.5 m ，1500個相當(dāng)一粒芝麻長,2 .細菌的大小,細菌的細胞結(jié)構(gòu),細菌是單細胞微生物。 所有細菌的結(jié)構(gòu)：細胞壁，原生質(zhì)體。 原生質(zhì)體包括：細胞質(zhì)膜，細胞質(zhì)及其內(nèi)含物，擬核 部分細菌的特殊結(jié)構(gòu)：芽孢、鞭毛、莢膜、粘液層、菌膠團、衣鞘及光合作用片層,細菌細胞構(gòu)造模式圖,在細菌細胞內(nèi)，雖然沒有細胞核，仍然有核物質(zhì)，核物質(zhì) DNA 盤繞成一團，用染色方法可以看到，稱擬核。,酵母菌的形態(tài),基本形態(tài)：球形、卵圓形、臘腸形、橢圓形等。 特殊形狀：假菌絲。 假菌絲是由酵母菌在繁殖時子細胞沒有脫離母體而與母細胞線連成鏈，形成假絲狀。,假絲酵母菌與白地霉(1.細胞；2.假菌絲),酵母菌的大小,比細菌的單細胞個體要大得多，一般直徑為15微米，長約530微米。 如釀酒酵母(Saccharomyc es cervisiae)細胞大小為2.510m4.521m。,酵母菌的細胞結(jié)構(gòu),酵母菌細胞結(jié)構(gòu)模式圖,1.菌膠團細菌 （1）形成、種類： 由于微生物對于底物的選擇性不同，隨著廢水的種類不同而異 （2）作用：吸附 （3）菌膠團形成機理： 膠體機制學(xué)說/纖維素學(xué)說（含碳的多糖類基質(zhì)）,廢水處理的主力軍：細菌,（4）菌膠團細菌的作用 I. 是構(gòu)成活性污泥凝絮體的主要成分 II. 有很強的吸附、氧化分解有機物的能力 III. 保護作用，防止被微型動物所吞噬，在一定程度上免受毒物的影響 IV. 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離,1.菌膠團細菌,2.絲狀細菌 是活性污泥的重要組成部分，但含量相對較少 有很強的氧化分解有機物的能力，起到一定的凈化作用 廢水處理主要利用微生物的同化作用，是否有利于細菌的分離取決于細菌轉(zhuǎn)化有機物的能力,廢水處理的主力軍：細菌,存在環(huán)境與水質(zhì)有關(guān)：高碳、低pH條件工業(yè)廢水中，存在少量真菌 對于某些有機物具有獨特的降解能力，但可能造成污泥膨脹（真菌的量很大時） 世代遺傳周期長，適應(yīng)能力不如細菌,真菌,微型動物,占污泥總生物量的5%-10%或沒有（在一些工業(yè)廢水中），體形較大，易于與微生物區(qū)分，部分微型動物如輪蟲，通常在水質(zhì)較好時出現(xiàn)，在廢水處理中起到“指示微生物”作用。,原生動物的一般特征,1.概念 動物中最原始、最低等、結(jié)構(gòu)最簡單的單細胞動物。 動物學(xué)中列為原生動物門。,淡水阿米巴（變形蟲）,2.大小 10300m 3.細胞結(jié)構(gòu) 單細胞生物，無細胞壁，有細胞膜、細胞質(zhì)，有分化的細胞器，細胞核有核膜,4.功能 有獨立生活的生命特征和生理特征。 如：攝食、營養(yǎng)、呼吸、排泄、生長、繁殖、運動即對刺激的反應(yīng)等 各種功能由相應(yīng)的細胞器執(zhí)行。,根據(jù)藻類的光合色素的種類、個體形態(tài)、細胞結(jié)構(gòu)、生殖方式和生活史等分為10門： 原核：藍藻門 真核：裸藻門、綠藻門、輪藻門、金藻門、黃藻門、硅藻門、甲藻門、紅藻門及褐藻門,微型藻類,能有效去除廢水中的N和P！,依靠光合作用完成能量和物質(zhì)的代謝,生長環(huán)境,生長在有機物豐富的靜止水體或緩慢的流水中，對溫度的適應(yīng)范圍廣，大量繁殖時形成綠色、紅色或褐色的水華,是水體富營養(yǎng)化的指示生物,石莼,綠管滸苔,團藻,錯綜根枝藻,刺松藻,不同形狀的綠藻,綠藻是藻類生理生化研究的材料及宇宙航行的供氧體,綠藻在水體自凈中起凈化和指示生物作用,一、厭氧微生物的研究發(fā)展簡史,1630年，海爾曼首次發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)厭氧消化產(chǎn)生甲烷氣體； 1901年，荷蘭學(xué)者索琴觀察到低級脂肪酸可轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳； 1947年，荷蘭學(xué)者施納倫分離出產(chǎn)甲烷菌的純培養(yǎng)物，即甲酸甲烷桿菌和巴氏甲烷八疊球菌；,第二節(jié) 廢水厭氧生物處理微生物,二、厭氧生物處理微生物的主要類群,1.產(chǎn)酸細菌作用： 將有機物轉(zhuǎn)化為小分子量的有機酸、醇等物質(zhì)；（對付大分子有機物） 2.產(chǎn)甲烷細菌作用： 將小分子有機酸、醇等物質(zhì)進一步轉(zhuǎn)變?yōu)镃O2和CH4；（對付低碳的小分子有機物）,三、產(chǎn)酸菌的種類和特征,產(chǎn)酸細菌包括專性厭氧菌和兼性厭氧菌，約18個屬、50多種。 一般滿足產(chǎn)甲烷菌的消化池條件均能保證產(chǎn)酸菌的正常生長。,（1）甲烷細菌具有高度?；?嚴格的厭氧生長條件，只能通過還原CO2形成甲烷途徑獲得生長能量，還原過程中氫或甲酸鹽為電子供體； （2）甲烷細菌對底物的要求極為嚴格 甲烷細菌只能從C1化合物或乙酸與H2產(chǎn)生甲烷。C2以上的醇和C3以上的酸必須在與產(chǎn)甲烷菌共生的非甲烷細菌作用下轉(zhuǎn)變?yōu)镃1化合物、乙酸或H2，才能被甲烷細菌利用產(chǎn)生甲烷； （3）甲烷菌世代時間較長，一般4-6d繁殖一代。,四、甲烷細菌的種類和特性,五、厭氧微生物群體間的關(guān)系,1.不產(chǎn)甲烷細菌為產(chǎn)甲烷細菌提供生長和產(chǎn)甲烷所需要的基質(zhì) 2.不產(chǎn)甲烷菌為產(chǎn)甲烷菌創(chuàng)造適宜的氧化還原條件 3.不產(chǎn)甲烷菌為產(chǎn)甲烷菌清除有毒物質(zhì) 4.產(chǎn)甲烷菌為不產(chǎn)甲烷菌生化反應(yīng)解除反饋抑制 5.不產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)甲烷菌共同維持環(huán)境中適宜的pH值,六、顆粒污泥,最重要的特征：具有高的沉降速度和高的比產(chǎn)甲烷活性 具有相對規(guī)則的球形或橢圓形外觀，成熟的污泥表面清晰，色黑或黑灰，直徑多在0.5-5.0mm； 表面有孔隙，為底物、營養(yǎng)物質(zhì)和氣體的通道（每一個顆粒便是一個完整的系統(tǒng)）； 產(chǎn)酸菌和產(chǎn)甲烷菌交錯分布，水解菌和產(chǎn)酸菌在顆粒外圍居多，產(chǎn)甲烷菌多分布在顆粒