水处理生物学总复习 13页

水处理生物学总复习第一章绪论1什么是微生物？包括一群个体微小的、结构简单的无细胞形态或单细胞或多细胞的生物。一般在显微镜下才能看到。大多为单细胞。2微生物的共同特性有哪些？1个体小，形态简单；2分布广，种类多；3繁殖快，数量大；4比值大，代谢强5适应强，易变异。为什么微生物较其他生物容易变异呢？多数微生物为单细胞，结构简单，整个细胞直接与环境接触，易受环境因素影响，引起遗传物质DNA的改变而发生变异，由于数量庞大，也可以在短时间内出现大量变异后代，当环境变化时，微生物会大量死亡，活下来的微生物往往会发生结构和生理特性的变异以适应变化了的环境。3微生物命名常用的双命名法的主要规定？依照国际命名法则——林奈CarlvonLinne的“双名法”。。例如，枯草芽孢杆菌的学名为BacillussubtilisCohn属名种名命名人4微生物的分类单位？界、门、纲、目、科、属、种。“种”为最基本的命名单位第二章原核微生物1细菌有哪几种基本形态？自然界中常见的形态？基本构造？球状菌杆状菌螺旋状菌球状菌：呈现球状，按期排列的形式，又可分为数种。一般直径为0.5~2单球菌分裂后的细胞分散而单独存在的球菌.双球菌分裂后两个球菌成对排列的为双球菌.链球菌分裂是沿一个平面进行，分裂后细胞排列成链状四联球菌分裂是沿两个相垂直的平面进行，分裂，分裂后每四个细胞在一起呈田字形.八叠球菌按三个互相垂直的平面进行分裂后，每八个球菌在一起成立方体形葡萄球菌分裂面不规则，多个球菌聚在一起，像一串串葡萄杆状菌：常呈现短杆（球杆）状一般长1~5，宽度0.5~1多数单个存在，也有成链状螺旋菌：宽度常在0.5~5之间，长度则因为种类的不同而有很大的差异（5~15）螺菌：呈多弯曲弧菌：呈弓形自然界中杆菌最常见，球菌次之，而螺旋菌最少。一般，幼龄菌和生长条件适宜时，菌体形态正常；老龄菌或在生长条件改变时，细菌出现畸形。2细菌革兰氏染色原理及步骤?关键步骤？革兰氏染色法（Gramstain)：细菌的鉴别性染色。是一种经验染色法。是丹麦医生革兰（HansChristianGram)于1884年采用。\n原理：G(-)细胞壁的脂类含量高，肽聚糖含量很低，用酒精脱色时，脂类物质被酒精溶解，增加了细胞壁的孔径及通透性，很容易被脱色。G(+)细胞壁的脂类含量极低，肽聚糖含量高，酒精既是脱色剂又是脱水剂，使肽聚糖脱水缩小细胞壁的孔径，降低了通透性，阻止酒精进入细胞，不易被脱色。3菌胶团、芽孢、荚膜、菌落的概念.菌胶团：许多细菌的荚膜融合为一团胶状物，内含多数细菌。形状：分枝状、垂丝状、球状、椭圆形、蘑菇形、片状菌胶团（zoogloea）是活性污泥、生物膜的重要组成部分活性污泥：废水生物处理构筑物曝气池内形成的污泥活性污泥性能的好坏,主要根据菌胶团多少、大小及结构的紧密度、性能来确定。污水处理要求菌胶团结构紧密，吸附、氧化、沉降性能良好。区分新老菌胶团新生的菌胶团：颜色较浅，无色透明，有旺盛的生命力，氧化分解有机物的能力强。老化的菌胶团：吸附了许多杂质，颜色较深，看不到细菌单体，像一团烂泥，生命力较差荚膜：细胞壁表面的粘性物，有一定外形，很厚，相对稳定附着在细胞壁外。是细胞构造的一部分。水90%其次多糖等物质。荚膜的功能：保护菌体（防止干燥），免受吞噬细胞吞噬；营养缺乏时，可做C、N源利用；废水处理中，荚膜有生物吸附作用芽孢:某些细菌在生长发育的某一阶段在菌体内形成的圆形或椭圆形的休眠体。形成：部分原生质浓缩失水形成。特点：a细胞壁厚，难染色 b水分少，40% c对热、干燥、毒物、紫外线有很强的抗性 d代谢活力弱芽孢不易着色，但可用孔雀绿染色。菌落（Colony）：单个菌体在固体平面培养基上生长繁殖时形成肉眼可见的群体。细菌菌落形态特征的描述（选孤立菌落）：形态、大小边缘、隆起光泽、质地颜色等。细菌菌落一般特点：凝胶状、表面较光滑、湿润、与培养基结合不紧密，易挑取，正反颜色一致。菌落的作用:分离纯培养,计数.注明：单一菌落由一个菌体繁殖而成4细菌的一般结构包括？细胞膜的主要作用？细菌有哪些特殊结构，其作用?为什么具有芽孢的细菌能够抵抗不良的环境?细胞的一般结构包括细胞壁和原生质体两部分细胞膜的作用：维持渗透压梯度和溶质转移 参与细胞壁生物合成 能量代谢的中心 鞭毛的着生和生长点\n细菌的特殊结构：1荚膜（capsule）保护菌体（防止干燥），免受吞噬细胞吞噬； 营养缺乏时，可做C、N源利用； 废水处理中，荚膜有生物吸附作用。2芽孢（sporeorendospore） 3鞭毛（flagella）作用：“运动”器官。 注：鞭毛易失去，失去后不再长出。 4菌毛（纤毛）（pili）作用：遗传物质的通道 使菌体附着于物体表面 注：不使菌体运动，周身分布，常受损脱落、更新 5菌胶团在污水生物处理中有何特殊意义？6原核、真核细胞的主要区别（细胞壁、核膜）？项目原核细胞真核细胞大小约1-5µm一般>5µm细胞壁常含几种聚合物，大多为肽聚糖无肽聚糖细胞膜向内凹形成中间体等无中间体线粒体细胞质内无线粒体有叶绿体无光合作用种类有细胞核膜无有DNA排列附着于细胞膜上附着于核膜上7放线菌菌丝分为哪几部分？作用？根据形态功能分： （1）营养菌丝：吸收水分、养料 排泄代谢产物 产水溶性或脂溶性色素。水溶性色素使培养基呈现颜色。脂溶性色素使菌落呈现颜色（2）气生菌丝：在培养基外，向空中生长 弯曲、直形等 吸收输送营养，形成孢子丝。（3）孢子丝：直形、波浪状、螺旋状。 左右旋、轮生 （4）分生孢子：生长在孢子丝上。球形、椭圆形、杆形 呈白、黄、绿、淡紫、蓝、褐、灰等色。 \n第三章古菌1古菌的概念？生物划分为哪三界？在分类地位上与真细菌和真核生物并列为三域。并且在进化谱系上更接近真核生物。在细胞构造上与真细菌较为接近，同属原核生物。多生活于一些生存条件十分恶劣的极端环境中，例如高温、高盐、高酸等。2产甲烷菌 第四章真核生物1简述酵母菌、真菌、藻类、原生动物在水处理中的作用。酵母菌废水处理：利用酵母菌处理废水利用酵母菌从废水中提取蛋白资源真菌的作用：污水中含节水霉，净水中无霉菌。 起结合生物膜的作用。 镰刀霉可有效氧化无机氰化物。 在固体废弃物的资源化及处理过程中起作用。 在活性污泥中大量繁殖，可引起污泥膨胀。 藻类：给水工程：有一定的危害性大量繁殖：产生气味  水有颜色  影响过滤 排水工程：大量繁殖，会造成富营养化污染。N、P是藻类生长的关键元素。含N、P合成洗涤剂的水引起水体富营养化，需深度处理！污水养殖藻类：（1）收获有营养价值的藻类(螺旋藻）。 （2）净化污水。氧化塘示例：2原生动物的营养方式？动物性营养：吞食其它生物体（细菌、酵母菌、霉菌、藻类、比自身小的原生动物）和有机颗粒。—大多数原生动物植物性营养：有光合色素的原生动物，在光照下，将CO2、H2O合成细胞的有机物质。在原生动物中占少数，如植物性鞭毛虫。腐生性营养：某些无色鞭毛虫及寄生的原生动物，借助体表原生质膜吸收环境中或宿主中的可溶性有机物。 3霉菌菌丝的特点及功能？ 菌丝有两部分 （1）营养菌丝： \n伸入营养物质内吸收养料 （2）气生菌丝： 伸入空气中形成孢子4污泥驯化成熟的指示生物？ 5酵母菌细胞壁含的主要物质？主要的繁殖方式？ 细胞壁：组分为葡聚糖、甘露聚糖、蛋白质及脂类，有的含少量几丁质（一）无性繁殖（常见） 芽殖（主要） 裂殖 产生无性孢子 （二）有性繁殖（少见)根据能否进行有性繁殖，可将酵母菌分为： 假酵母：只有无性繁殖过程。 真酵母：既有无性繁殖，又有有性繁殖过程第五章病毒1病毒的概念？ 是一类比较原始的、无细胞结构的、在特定活细胞内具有生命特征，能够自我复制的寄生生物。病毒的特点：（1）无细胞结构 （2）组成成分为核酸和蛋白质 （3）只含一种核酸。RNA或DNA。 （4）严格活细胞寄生生活。2病毒的基本结构及化学组成？ 多数病毒的组成结构:衣壳：成分蛋白质，包在外部。 核髓：成分核酸，在内部。 衣壳和核髓组成核衣壳 少数病毒组成结构:衣壳核髓囊膜刺突 病毒的化学组成:基本组成组分是蛋白质和核酸。（1）蛋白质:a、构成病毒的外壳(衣壳)，保护病毒核酸； b、决定病毒感染的特异性； c、使病毒与敏感细胞表面特定部位有特异亲和力，使病毒牢固的吸附在敏感细胞上； d、病毒蛋白质还具有致病性、毒力及抗原性。（2）核酸：病毒核酸：RNA或DNA。动物病毒：有的含DNA，有的含RNA。\n植物病毒：大多数含RNA，少数含DNA。噬菌体：大多数含DNA，少数含RNA。病毒核酸的功能：决定病毒遗传、变异和对敏感宿主细胞的感染力。 （3）其它组分：类脂质、糖脂、糖蛋白、核酸多聚酶等。3简述病毒的繁殖过程。 1吸附 2侵入 3复制 4装配 5释放4烈性噬菌体、温和噬菌体、溶源现象、溶源性细菌的概念。 噬菌体：寄生在原核生物体内的病毒。烈性噬菌体：侵入寄主细胞后，迅速繁殖，能引起寄主细胞的裂解和死亡。温和噬菌体：侵入宿主细胞后，其核酸附着并整合到宿主细胞的核酸上，和宿主细胞的核酸同步复制，并随宿主细胞分裂而带到子代宿主细胞内，宿主细胞不裂解。这一现象称为溶源现象。 溶源性细菌：被温和噬菌体侵染的细菌。 溶源性是遗传特性，溶源性细菌的子代一般也是溶源性的。 溶源性可发生变异。即溶源性细菌中的噬菌体核酸可自发脱离细菌的核酸，进行复制，引起细菌裂解而释放出成熟噬菌体。第六章微生物的生理特性1微生物有哪几种营养类型？其划分依据、主要区别和代表性微生物？ 根据微生物所需碳源和能源的不同，营养类型分四类： 光能无机营养型 化能无机营养型 光能有机营养型 化能有机营养型\n2微生物所需的6种营养物质？主要功能？生长因子的概念？包括什么？ 1碳源提供细胞碳素来源的营养物质。2….氮源提供细菌细胞氮素来源的营养物质3能源提供微生物生命活动最初能量来源的营养物质和辐射能。 4无机盐构成微生物细胞的各种组分； 酶的组分及激活剂； 维持适宜的渗透压； 自养型细菌的能源。 5生长因子某些微生物在生长过程中不能利用简单的碳、氮源自身合成，同时又是正常代谢必需的有机物。6水营养物质的溶剂，而后被吸收。 参与生物化学反应。 运输物质的载体。 维持和调节机体的温度。生长因子包括：氨基酸类嘌呤、嘧啶类维生素类 3培养基的概念及分类？菌落的概念？ 概念：人工配制的适合于不同微生物生长繁殖或积累代谢产物的营养基质。培养基的配制原则 △根据不同需要配制不同的培养基 细菌：牛肉膏蛋白胨培养基真菌：马铃薯糖培养基放线菌：高氏一号培养基 \n△理化条件适宜（pH值、渗透压、氧化还原电位等条件） △物美价廉 △营养协调（各营养物质的浓度及配比） (1)根据物理状态分类 液体培养基：不加凝固剂。水处理中的废水。发酵工业。 半固体培养基：液体培养基中加入0.5-1%的凝固剂。观察细菌的运动状态等。 固体培养基：液体培养基中加入2%左右的凝固剂。分离、鉴定、计数、菌种保藏。凝固剂：琼脂、明胶、硅胶 （2）根据化学组成分类▲天然培养基：动、植物、细菌或它们的提取液。如酸奶、饮料酒、腐乳、酱类的发酵生产 特点——化学组分不知道，营养丰富，配制容易。 ▲合成培养基：完全以化学药品配制而成。如KH2PO4、NaCl 特点——组分确定 ▲半合成培养基：天然成分和化学药品都有。3）根据用途分类◆鉴别培养基：根据微生物的代谢反应或其产物的反应特性而设计的，可借助肉眼直 接判断微生物种类的培养基。 ◆选择培养基：按照某种微生物特殊营养要求专门设计。分离的微生物由劣势种变为 优势种。 ◆加富培养基：根据营养要求人为地强化投加多种营养物质，以促进微生物大量生长。4营养物质吸收和运输的途径和特点？ 1．单纯扩散：通过蛋白质小孔物质顺浓度差运输 运动过程不耗能 被运输物质的分子结构不发生变化 水、气体和甘油等的运输模式不是细胞主要的吸收途径2．促进扩散：通过载体蛋白与单纯扩散特点相似，细胞膜上蛋白做载体 对转运物质有选择性3．主动运输：微生物吸收营养的最主要方式 需要能量 可以逆浓度差进行 需要载体蛋白参与4.基团转位：与主动运输非常相似被吸收的营养物质与载体蛋白发生化学反应，因此物质结构有所改变\n5营养、营养物的概念？ 营养：是指生物体从外部环境中摄取对其生命活动必需的能量和物质，以满足正常生长和繁殖需要的一种基本生理功能。营养物质：可被微生物吸收利用的物质。6呼吸作用概念？微生物的呼吸类型及特点？ 呼吸作用的本质：生物的氧化和还原的统一过程。即，在生物氧化中，呼吸基质脱下的氢和电子经载体传递，最终交给受体的生物学过程。 7微生物的呼吸类型在废水生物处理中如何应用？活性污泥法和生物滤池 利用好氧微生物或兼性微生物进行好氧呼吸，分解物质彻底。产物是没有异味的物质，不破坏正常环境。供应氧气，设备复杂。 厌氧消化法 利用厌氧微生物和兼性微生物的厌氧呼吸对有机污泥和高浓度有机废水进行发酵。分解物质不彻底，产物有臭味。没有氧气，需要时间长，设备简单。\n1为什么用大肠菌群作为检验水的卫生指标？我国卫生部门对自来水的微生物总菌量和大肠杆菌量有何规定？ （1）大肠菌群的生理习性与病原菌相似，并且外界存活时间基本一致；肠球菌在外界存活时间比病原菌短；产气肠杆菌存活时间长。 （2）大肠菌群在人粪便中数量很大。健康人5000万个/克粪便生活污水3万个/毫升 （3）检验技术不复杂。 我国《城市供水水质标准》CJ/T206-2005中关于生活饮用水的细菌标准的具体规定如下： 1细菌总数:不超过80CFU/ml。 2大肠菌群数:每100ml水样中不得检出。 3耐热大肠菌群：每100ml水样中不得检出。2在用发酵法检验水中大肠菌群时，选用葡萄糖和乳糖作为检测有机物，检出的菌有什么不同？ （1）葡萄糖作为检测用有机物温度：43℃~45℃检出：大肠杆菌、副大肠杆菌。产气杆菌、枸橼酸盐杆菌不能检出。（2）乳糖作为检测用有机物温度：37℃检出：大肠杆菌、产气杆菌。副大肠杆菌不能检出副大肠杆菌分解乳糖缓慢或不能分解3水体中的主要病原菌？ 水中常见的病原细菌:伤寒杆菌痢疾杆菌霍乱弧菌致病性大肠杆菌军团菌粪链球菌4氯消毒的原理？有效氯？ 次氯酸是中性分子，可扩散到带负电的微生物细胞表面，深入微生物体内，借氯原子的氧化作用破坏体内的酶，使微生物死亡。有效氯：凡是化合价高于-1的氯化物都有氧化能力。 有效氯表示氯化物的氧化能力。起氧化作用的是：HOCl中性，扩散渗透进入细胞，杀死细菌。 OCl-负电，细菌细胞带负电，相斥，难起消毒作用。 \n1生长曲线概念？微生物生长曲线的分期及各期的特点。微生物的生长曲线：将少量纯菌接种到一定量的液体培养基内，在适宜的温度下培养，并定时取样测定活微生物的数目和重量的变化，以活微生物个数的对数或活微生物重量为纵坐标，以培养时间为横坐标作图，所得的曲线即为微生物的生长曲线。以活微生物数目的对数绘制的生长曲线1适应期（缓慢期）初：生长率上升阶段初期，微生物适应新的环境，产生诱导酶，一般不进行分裂故细菌数目不增加，体积增长快。后：个别菌体繁殖，个数少许增加。曲线平缓。大量诱导酶的合成。 应用：缩短此期，提高设备利用率用处于对数期的活性污泥接种2对数期:分裂快，数目增多.活菌数≈总菌数.曲线直线上升.此时细胞的大小、组成、生理特征等均趋于一致，代谢活跃，生长速率高，代时稳定。 应用：＊接种用的好种子＊代谢、生理研究的好材料3稳定期：“储存物积累，养料消耗多。芽孢形成，抗生素产生。繁殖速率下降，死亡速率上升。新增菌≈死亡菌曲线平坦应用：发酵产物形成的重要时期（抗生素、氨基酸等），生产上应尽量延长此期，提高产量。4衰老期：菌体死亡速度大于繁殖速度。:死亡菌＞活菌数。自溶。内源呼吸曲线下降 二）以活微生物重量变化绘制的生长曲线生长率上升阶段（对数生长阶段）：适应期、对数期 初：菌体个数不增加，菌体体积增大后：生长率达最高，分解速率最大。食料：供〉求生长率下降阶段：稳定期细菌代谢产物大量积累。环境不利于细菌生长食料：供〈求。食料的不足抑制了细菌的生长内源呼吸阶段：衰亡期内源呼吸：用菌体内的储存物、酶作为营养源。消耗自身。细菌重量减少（内源呼吸、细菌死亡）菌体出现畸形。2如何将微生物的生长曲线用于废水生物处理的应用中？大多数活性污泥处理系统运行范围是：生长率下降阶段。部分在生长率上升阶段后期。延时曝气及污泥消化在内源呼吸阶段。 生长率上升阶段：微生物繁殖快，活力强，但是不容易凝聚沉淀。需要充足的食料供给，处理后的废水有机物浓度较高，出水水质不好。 生长率下降阶段：积累代谢产物，如异染颗粒、肝糖粒等，产生粘性物质，污泥代谢活性及凝絮沉降性好。（传统活性污泥运行范围） 内源呼吸阶段：特殊水处理场合。间歇培养：生长曲线的绘制。连续培养：实际废水处理。用间歇培养的概念作为借鉴。3微生物数量及生长量的测定方法？（只掌握方法名称，方法具体内容不用掌握）计数法：显微镜直接计数法，荧光染色计数法，活菌计数法，特定微生物计数法侧生长量法：重量法，光密度法，元素发，细胞物质含量法，其他生理生化指标法4遗传变异的基本概念、DNA的复制？遗传性：M将生长发育所需的营养类型、环境条件及其他形态（形态、结构、生理生化特型）传给后代，并相对稳定的一代一代传下去，这就是M的遗传性。变异性：遗传性可改变的一面。M为适应新的环境条件而改变自己的某些属性，产生适应新环境的酶，从而适应了新环境并生长良好，即为遗传的变异性。\n1生态系统、生态平衡等的概念 生态系统：生物群落及其生存环境共同组成的动态平衡系统 生态平衡：生物与生物、生物与环境之间的相互关系（称为生态系统），在一定的时间内和一定条件下的动态平衡，叫生态平衡。2微生物之间的相互关系？概念？ 互生：两种不同生物，当其生活在一起时，可以由一方为另一方提供或创造有利的生活条件 双方面有利的互生关系：氧化塘中的藻类和细菌。单方面有利的互生关系:生物处理构筑物中的氨化细菌、亚硝酸细菌、硝酸细菌。共生：两种不同种的生物共同生活在一起，互相依赖，形成一个相互分工的生理整体。如藻类和真菌为共生关系，形成地衣。这种关系并不普遍。拮抗：一种微生物产生不利于另一种微生物生存的代谢产物，该代谢产物能使另一种微生物生长受抑制甚至死亡。此外，一种微生物还可以以另一种微生物为食料。寄生：一个生物生活在另一个生物体内，取得营养以生长和繁殖。但使后者受到损害。前者称为寄生物，后者称为寄主如噬菌体和细菌。3污染水体净化过程中各种微生物的演变规律？（1）水体刚受到污染，细菌数目开始增多，但量少，有较多的鞭毛虫；（2）细菌量多时，游泳型纤毛虫的量大于动物性、植物性鞭毛虫； （3）细菌数目减少时，固着型纤毛虫增多，游泳型纤毛虫减少； （4）随着水体的不断被净化，细菌数量不断减少，当极少时，只有轮虫后生动物存在。\n1生物脱氮除磷的机理？ 脱氮：污水中的含氮有机物，在生物处理过程中被异养型微生物氧化分解，转化为氨氮，然后由自养型硝化细菌将其转化为NO3-，最后再由反硝化细菌将NO3-还原为N2。除磷：聚磷菌一类的细菌，可以过量地、超出其生理需要地从外部摄取磷，并将其以聚合形态储存在体内，形成高磷污泥。将高磷污泥排出系统，就可以实现污水除磷。 生物除磷分两步进行：聚磷菌的放磷（厌氧条件）聚磷菌的磷过量摄取（好氧条件）2氨化、硝化、硝化细菌、反硝化的概念。 1氨化作用：有机氮转变为氨氮过程称为氨化作用2硝化作用：氨在好氧硝化细菌的呼吸过程中转变为亚硝酸，然后转变为硝酸的过程称为硝化作用。 3硝化细菌：氨氧化菌、亚硝酸氧化菌。两类细菌总称硝化菌。 硝化菌是G(-)菌、自养菌、好氧菌、偏好中性或偏碱性。对毒物敏感。4反硝化作用：硝硝酸盐在缺氧条件下，被反硝化细菌还原成NO2-或N2的过程。5厌氧消化的三阶段4类群理论： 3阶段：1）发酵细菌作用阶段（水解发酵阶段）2）产醋酸细菌作用阶段（产氢、产乙酸阶段）3）产甲烷阶段 4类群：发酵细菌产氢产乙酸细菌同型产乙酸细菌群产甲烷细菌4活性污泥法处理污水的原理、影响因素及运行控制？ 原理：在人工充氧条件下，对污水和各种微生物群体进行连续混合培养，形成活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。影响因素：有害物质浓度，温度，PH值，溶氧量，营养物质运行控制：1不凝聚：控制好溶氧、PH或冲击负荷，不要曝气过度2微小絮体：泥龄不要太长，控制合适的有机负荷3起泡沫：采用减少泥龄、增加剩余污泥排放量的方法进行控制4丝状菌污泥膨胀：控制污泥负荷、营养比例、DO度，加氯、臭氧或过氧化氢，加混凝剂5非丝状菌污泥膨胀5污化系统的划分及多污带的主要指示生物？ 1多污带：贝日阿托氏菌、球衣细菌、颤蚯蚓、摇蚊幼虫、蜂蝇幼虫2α—中污带：天蓝喇叭虫、美观单缩虫、椎尾水轮虫、臂尾水轮虫、大颤藻、菱形藻3β—中污带：水花束丝藻、帆口虫4寡污带：水花鱼腥藻、大变形虫