水处理微生物 13页

水处理生物学1、微生物指所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。第二章原核微生物定义：指一大类细胞核无核膜包裹，只存在称作核区的裸露DNA的原始单细胞生物。类型：即细菌(狭义的)、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体。第一节细菌一、定义：单细胞、个体微小、结构简单、没有真正细胞核的水生性较强的原核生物二、形态和大小球状、杆状、螺旋状三、细菌细胞的结构基本结构：细胞壁和原生质（细胞膜、细胞质及内含物、核质）1.2革兰氏染色机理经初染、媒染后，在细菌细胞的细胞壁及膜上结合了不溶于水的结晶紫和碘液形成大分子的紫－碘复合物。革兰氏阳性细菌（G＋）细胞壁较厚、肽聚糖含量较高和分子交联度较紧密，故用酒精脱色时肽聚糖网孔会因脱水而发生明显收缩，再加上它不含脂类，酒精处理也不能在胞壁上溶出大的空洞或缝隙，紫－碘复合物不能溢出细胞，仍阻留在细胞壁内，菌体显蓝紫色，而革兰氏阴性细菌（G－）菌的细胞壁较薄、细胞壁含有脂多糖，肽聚糖位于内层、含量较底且交联松散，用酒精脱色时肽聚糖网孔不易收缩，加上它的脂类含量高且位于外层，所以酒精处理后，类脂溶解，胞壁上就会出现较大的空洞或缝隙，紫－碘复合物溶出细胞壁，脱去了原来初染的颜色，当藩红或沙黄复染时，细胞就会呈现红色。1.3核区道尔顿：质量单位，1个道尔顿为氧原子量的1/161.4内含物是细菌新陈代谢的产物，或是贮备的营养物质。其种类与数量与细菌种类和培养条件有关，当某些物质过剩时，细菌就将其转化成贮藏物质，当营养缺乏时，他们又被分解利用（1）异染颗粒Ø用蓝色染料染色后，不呈蓝色而呈紫色。故称异染颗粒。Ø是无机偏磷酸盐的聚合物，是磷源和能源贮藏物，可降低细胞渗透压。（2）聚-β-羟基丁酸盐(PHB)Ø是细菌特有的一种碳源和能源贮藏物。Ø实质上是有机物在厌氧过程中形成的代谢产物。（3）肝糖和淀粉粒n都是碳源和能源的贮藏物。（4）硫粒Ø是元素硫的贮藏物。2特殊结构2.1荚膜\n有些细菌生活在一定营养条件下，会向细胞壁外分泌处一层黏性多糖类物质，根据其厚度、可溶性及其在细胞表面的存在状态可分为荚膜、微荚膜、粘液层和菌胶团。比较薄时，叫粘液层；相当厚时，叫荚膜。Ø菌胶团：当荚膜物质相融合成一团块，内含许多细菌时，称为菌胶团。菌胶团是活性污泥细菌存在的重要形式，有较强的吸附和氧化有机物的能力。将细菌包藏在胶体物质内，一方面对细菌的吞噬起保护作用，同时也增强了对不良环境的抵抗能力。Ø菌胶团的状态：新生的，颜色较浅，无色透明，生命力旺盛，氧化分解有机物的能力强；老化的，颜色较深，象一团乱泥。荚膜的主要功能（5条）n保护作用：免受干旱损伤，防止噬菌体吸附和裂解和宿主白细胞的的吞噬n作为通透性屏障和离子交换系统，保护细菌免受重金属离子伤害n贮藏养料，当营养缺乏时，可利用荚膜多糖作为碳源和能源物质n表面附着作用n细菌间的信息识别作用2.2芽孢尤其是饮用水的卫生检验过程和有毒污水生物处理过程中予于充分注意。五、细菌的群体特征——菌落n在固体培养基上以母细胞为中心的、肉眼可见的、有一定形态、结构特征的细胞集合体。第二节放线菌是一类主要呈现菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物。具有氧化分解氰化物的能力，对含氰污水的生物处理有很重要的意义。放线菌的形态和结构n营养菌丝（基内菌丝）：伸入营养物质内或漫生于营养物质表面吸取养料的菌丝。吸收营养n气生菌丝：营养菌丝发育到一定阶段，伸向空间形成气生菌丝，叠生于营养菌丝上，可覆盖整个菌落表面。n孢子丝:气生菌丝发育到一定阶段，其上可分化出形成孢子的菌丝，即孢子丝。第三节丝状细菌n铁细菌、硫细菌和球衣细菌又常叫丝状细菌。工程上常把菌体细胞能相连而形成丝状的微生物统称为丝状菌。1铁细菌：一般为自养的丝状细菌。一般能生活在含氧少但溶有较多铁质和二氧化碳的水中。他们能将其细胞内所吸收的亚铁氧化为高铁，从而获得能量，反应式如下：4FeCO3+O2+6H2O——4Fe(OH)3+4CO2+J铁细菌的存在对给水工程的影响细菌为了满足对能量的需要，必须氧化大量的亚铁，使之生成Fe(OH)3，这种不溶性的铁化合物排出菌体后就沉淀下来。产生大量的沉淀降低水管的输水能力使水发生浑浊并呈现颜色细菌吸收水中的亚铁，促使组成水管的铁质更多地溶于水中：加速钢管和铸铁管的腐蚀2硫磺细菌n一般也为自养的丝状细菌。硫磺细菌氧化硫化氢或硫磺为硫酸，同时同化二氧化碳，合成有机成分。\n2H2S+O2——2H2O+2S+J2S+3O2+2H2O——2H2SO4+JCO2+H2O——[CH2O]+O2n当水管中有硫磺细菌存在时，因有强酸产生，对于管道有腐蚀作用。n当环境中的硫化氢充足，在体内积累很多硫粒n当环境中的硫化氢不足，硫粒消失后，硫磺细菌死亡或是进入休眠状态第四节光合细菌（PSB）是具有原始光能合成体系的原核生物的总称。n在水处理上的应用光合细菌具有较强的分解和去除有机物的能力。处理废水，获得单细胞蛋白，得到新能源——氢第五节蓝细菌蓝细菌是一类含有叶绿素，无鞭毛，具有放氧性光合作用的大型原核生物。第六节其他原核微生物n支原体：是一类无细胞壁的介于独立生活和细胞内寄生的最小细胞形式的原核生物，介于细菌和病毒之间。n立克次氏体：是一类专性寄生于真核细胞内的G－原核微生物，无鞭毛，不运动，有细胞壁、不能独立生活。伤寒等n衣原体　是一类在脊椎动物细胞中专营能量寄生的小型G－原核生物。如沙眼衣原体。第一节真核微生物概述n定义：是一大类细胞核具有核膜，能进行有丝分裂，细胞质中存在线粒体或同时存在叶绿体等多种细胞器的生物。n种类：包括真菌、显微藻类、原生动物、微型后生动物第二节酵母菌（Yeast）酵母菌是一群单细胞的真核微生物，泛指能发酵糖类的各种单细胞的真菌。通常用于以芽殖进行繁殖单细胞真菌。在废水处理中的应用前景n可用于处理高浓度的有机废水，能快速分解某些有机物，去除COD与BOD产生大量酵母蛋白，可作为饲料蛋白。n可将大部分的烷烃转变成细胞物质。n对某些难降解的物质及有机毒物有很强的分解能力，如假丝酵母与丝孢酵母能分解废水中的酚。n酵母菌具有能将美蓝还原为无色的特点，能否将其应用在印染废水的生物处理值得研究。第三节霉菌（Mold）n霉菌是丝状真菌的一个俗称，通常指菌丝体发达又不产生大型子实体结构的真菌。是多细胞的腐生或寄生的丝状菌，具有一种由分枝的、丝状的菌丝所组成的叶状体。形态结构n营养菌丝和气生菌丝。n霉菌营养体的基本单位是菌丝，内部有隔膜。n霉菌菌丝直径约为2-10μm，比一般细菌和放线菌菌丝大几到几十倍。在废水处理中的应用前景\n1、霉菌对复杂有机物（纤维素、木质素等）具有很强的分解能力。2、霉菌既能产生有机酸，也能产生氨去调整酸碱度，某些种类可以生存于pH值1-10之间的环境，对工业废水的生物处理有重要的意义。3、镰刀霉等能有效地氧化分解无机氰化物（CN-）,去除率可达到90%以上。但对有机氰化物（腈）的处理效果则差些。4、在生物滤池的生物膜内，真菌能形成广大的网状物，可能起着结合生物膜的作用。5、在活性污泥中大量繁殖，会引起污泥膨胀。第四节藻类n具有光合作用的色素，并能独立生活的自养低等植物。种类很多，有单细胞，也有多细胞，有单个球状的，有球状排列成链或成团堆的，有丝状体的及其他形态的。藻类在给水排水工程中的作用(氧化塘)藻类群体溶解氧污水菌体光CO2+H2O+NH3细菌光合作用藻类光合作用1、危害：影响水质，影响水厂的过滤，可以产生臭味。2、藻类光合作用放出的氧气则可被好氧微生物利用，去氧化分解水中的有机污染物。废水处理的氧化塘主要是利用藻类来供应氧气的。作用见图。第五节原生动物n原生动物是有单个细胞构成的最原始、最低等的单细胞动物。体型微小，长约30－300μm三、原生动物在废水生物处理中的作用（一）对废水净化的影响1、对水中有机物的净化起一定的积极作用，但是以细菌为食，可能影响去除率。2、纤毛虫可促进生物絮凝作用。能分泌一些促进凝聚的糖类和黏朊。3、纤毛虫大量吞食细菌，特别是游离细菌，可改善生物处理法出水的水质。（二）作为指示生物不同种类的原生动物对环境条件的要求不同，对环境变化的敏感程度也不同，利用原生动物种群的生长情况，可以判断生物处理构筑物的运转情况及废水净化的效果。1、原生动物种类的组成\n初期：鞭毛虫和肉足虫；若钟虫出现，活性污泥已成熟，充氧正常；有柄纤毛虫数量最多时，污泥的性能良好；固着纤毛虫减少，游泳纤毛虫突然增加，说明处理效果将变坏。2、种类的数量变化在活性污泥的培养和驯化阶段中，原生动物的种类的出现和数量的变化往往按一定的顺序进行。当活性污泥法曝气池的有机负荷、曝气时间、有机物去除率等大幅度变化时，种类组成差别相当小，而各主要种类的数量变化很大。钟虫：充氧不正常；尾柄脱落：环境条件恶化；含硫废水：普通钟虫大大减少，等枝虫正常生活。3、各种群的代谢活力的变化环境适宜时，纤毛虫裂殖生殖；食物不足、有毒物质超过忍受限度，接合生殖。四、活性污泥中的原生动物的作用1、促进细菌活力，提高出水水质；2、分泌生长因子和降解胞外聚合物；3、优化基质的碳氮磷比率；4、导致细菌形态和生长方式的改变；5、促进营养物质和氧气的扩散；6、促进絮凝。四、病毒的繁殖吸附侵入与脱壳复制与合成装配与释放一、微生物的营养物质碳源，氮源，能源，生长因子，无机盐，水。2碳源：提供细胞组分或代谢产物中碳素来源的各种营养物有机碳源：蛋白质、氨基酸、核酸、糖类、有机酸、醇、脂等。异养微生物无机碳源：CO2、NaHCO3、CaCO3等。自养微生物A.构成细胞骨架和代谢物质中碳素的来源B.为微生物进行生命活动提供能量3氮源磷源与硫源分别提供核酸和蛋白质的合成原料有机氮源：蛋白质、蛋白胨、尿素、氨基酸、牛肉膏等无机氮源：NH3、铵盐、硝酸盐、N2等A.构成蛋白质和核酸的主要元素B.为细胞提供生命活动所需的能源。4能源能源包括：化学物质（有机物和无机物）和辐射能。5生长因子是一类调节微生物正常代谢所必需，但不能利用简单的碳、氮源自行合成的有机物通常包括维生素、氨基酸、碱基等6无机盐（矿质元素）主要可为微生物提供除碳、氮源以外的各种重要元素。大量元素：10-3~10-4mol/ml：P、K、Mg、Ca、S、Na；微量元素：10-6~10-8mol/ml：Fe、B、Cu、Zn、Mo、Co构成细胞的组成成分；酶的组成成分；酶的激活剂；维持适宜的渗透压；自养型细菌的能源。二、微生物的营养类型指根据微生物生长所需要的主要营养要素即能源和碳源的不同，而划分的微生物类型。\nn自养型微生物。没有有机物时，同化CO2n异养型微生物。利用有机物进行生长n光能营养型微生物。光照和厌氧条件下，利用光能生长。n化能营养型微生物。黑暗与好氧条件下，依靠有机物氧化产生的化学能生长1.光能无机营养型（光能自养型）：能以CO2为主要唯一或主要碳源，以光作为能源，进行光合作用获取生长所需要的能量2.光能有机营养型（光能异养型）：CO2不为主要或唯一的碳源；碳源也可来自有机物，以有机物作为电子供体，利用光能将CO2还原为细胞物质；在生长时大多数需要外源的生长因子；这类微生物能利用有机物迅速繁殖，常用于污水处理。属于这类营养类型的微生物很少。3.化能无机营养型（化能自养型）：生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用H2、H2S、Fe2+、NH2或NO2-等无机物作为电子供体使CO2还原成细胞物质。4.化能有机营养型（化能异养型）：有机物通常既是碳源也是能源。生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等。大部分细菌都以这种营养类型生活和生长。三、培养基培养基是指由人工配制的、适合微生物生长繁殖或产生代谢产物用的混合营养料。2、培养基的类型按用途分①基础培养基：在一定条件下含有某种微生物生长繁殖所需的基本营养物质的培养基，也称为基本培养基。2216E，营养琼脂②加富培养基和富集培养基是根据微生物的营养要求人为地强化投加多种营养物质，从而可大量促进微生物生长的培养基。用来培养营养要求比较苛刻的异养型微生物，或用于从环境中富集和分离某种微生物。如从黑鱼的肠道富集海洋酵母③鉴别培养基是一类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。④选择培养基按照某种或某些微生物的特殊营养要求而专门设计的培养基。用于将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基，TCBS四营养物质的吸收和运输方式n1、被动扩散：单纯扩散，简单的方式，许多小分子有机物、水分子的运送方式。顺着浓度差，不消耗能量，物质结构不发生变化n2、促进扩散：借助细胞膜上的一种蛋白质载体，对转运的物质有选择性，具有较高的专一性，浓度差与载体亲和力都会影响物质转运n3、主动运输：须提供能量、逆浓度差进行、需要载体蛋白参加。并通过细胞膜上特异性构象的变化，而使膜外环境中低浓度的溶质运入膜内的一种运送方式。为主要方式。n4、基团移位：既需特异性载体蛋白的参与，又需耗能的一种物质运送方式，其特点是溶质在运送前后还会发生分子结构的变化。第二节酶及其作用\n（2）酶活性的表示：1酶活性单位：在25℃，最适pH及基质浓度等条件下，在1min内转化1µmol基质的酶量。比酶活性：单位量酶蛋白所具有的酶活性单位数（3）在水处理中的应用常采用比酶活性判断不同来源污泥的活性大小，监测同一处理反应器在不同运行阶段的污泥活性及其变化1米门公式v-反应速度S-基质浓度Vm–最大反应速度Km–米氏常数，酶催化反应中中间复合物ES分解速度与生成速度常数之比米-门公式显示了反应速度与基质浓度之间的关系Km=S,Km与酶的种类，性质有关，与酶的浓度无关。Km值最小的基质一般称为该酶的最适基质或天然基质。酶促反应速度与酶浓度E。有关应用：P97图6-3，水处理中为了加快反应速度，往往尽可能多的培养细菌，提高酶浓度，从而提高污染物的去除率及反应器处理效率。三、微生物的呼吸类型（一）分类1微生物与氧气的关系：好氧微生物，厌氧微生物，兼性微生物2根据基质脱氢后，其最终受氢体的不同：如好氧呼吸，厌氧呼吸，发酵微生物呼吸类型1、好氧呼吸：最普遍又重要的生物氧化或产能方式，基质的氧化以分子氧作为最终电子受体。特点：基质脱氢后，脱下的氢经完整的呼吸链（或电子传递链）传递，最终被外源氧分子接受，产生水并释放ATP形式的能量，必须在有氧条件下完成氧化作用，是一种高效产能2、厌氧呼吸：无氧呼吸，指某些无机氧化物作为受氢体（电子受体）的生物氧化，在无氧条件下进行的，产能效率低的呼吸。特点:基质按常规脱氢后，经部分呼吸由氧化态无机物受氢，并完成氧化磷酸化产能反应，产能中等。方式n硝酸盐呼吸：反硝化作用，以有机碳和二氧化碳为碳源，硝酸盐作为最终电子受体。n硫酸盐呼吸：以乳酸和醋酸为碳源，SO42-作为最终电子受体。n碳酸盐呼吸：以乙酸为碳源，CO2和重碳酸盐作为最终电子受体。产甲烷细菌的无氧呼吸及其他细菌的无氧呼吸是污水厌氧生物处理的微生物学基础3、发酵：广义是任何利用好氧或厌氧微生物来生产有用代谢产物，或食品等产品的生产方式。\n狭义：指在无氧条件下，基质脱氢后所产生的还原力[H]未经呼吸链传递而直接交给某内源中间代谢产物，以实现基质水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。产能效率低第四节环境因素会微生物生长的影响一、温度：范围：生长范围温度广泛，5~85℃均有生长，大多在20~40℃之间。低温à休眠状态à生命不发育，4℃保存菌种。致死原理只要加热超过微生物致死的最高温度，微生物就会很快死亡。（1）高温：微生物细胞的基本成分是蛋白质，酶的主要成份也是蛋白质，加热后凝固变性。(2)湿热比干热易杀死微生物a.蛋白质含水多à加热时愈易凝固b.湿热所用的水蒸气的传导力穿透力比较强，更容易破坏蛋白质二、氢离子浓度：大多在6~8三、氧化还原电位四、干燥五、渗透压六、光及辐射：紫外线à265-266nm时的杀菌力最强à穿透力弱à只能杀死灭空气中及表面的微生物。七、化学药剂：灭菌：杀菌一切微生物及孢子消毒：杀灭病源微生物，而不能完全杀死非病原微生物及芽孢和孢子防腐：抑菌而非灭作用2.有机化合物：使蛋白质变性1）酚：使蛋白质变性+表面活性à破坏细胞膜的透性，使细胞内含物外溢高浓度à致死因子低浓度à抑菌酚：也叫石碳酸甲酚：杀菌能力强来苏儿：甲酚+肥皂的混合液2）醇：脱水蛋白质变性损害细胞膜50%~70%杀菌作用（70%最好）超过70%，会使细胞脱水而至硬化，阻止了酒精继续渗入细胞，因此蛋白质不会凝固福尔马林——37%~40%的甲醛水溶液5.表面活性剂：具有降低表面张力效应的物质称为表面活性剂，可影响细胞的生长与分裂6.染料碱性的显色基团带正电荷，而一般的细菌细胞带负电，与蛋白质结合起抑制作用，碱性三苯甲烷染料、孔雀绿、亮绿、结晶紫对细菌有很强的抑制作用。一、间歇培养少量微生物接种于一定量液体培养基内，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的培养方式1、间歇培养的生长曲线（1）微生图的生长曲线图7-1（按重量）分为三个阶段a上升阶段：初期菌体增大，数且不增加；后期：生长率达到最高，分解培养基中有机物的速率最高，受自身机理的限制b下降阶段：食料减少、有毒代谢产物的积累。食料不足成为抑制生长的主导因素。c内源呼吸阶段：微生物的重量减少，食料减少，菌体内的贮藏物质，甚至体内的酶都被当作营养物质加以利用，即细胞所合成的新物质已不足以补充因内源呼吸而耗去的细胞质。a·缓慢期：数目不增加，细胞生理活动活跃，体积增大很快，调整代谢\n分为四个阶段b·对数期：分裂速度迅速增加c·稳定期：繁殖速度下降，死亡数目上升，达到与新增殖的微生物相等，活菌数保持相对平衡，并处于最大值。食料减少，有毒代谢产物的积累。d·衰亡期：死亡速度大于繁殖速度，微生物进行内源呼吸（3）微生物的生长阶段与污水生物处理a·水处理中采用对数期或代谢旺盛的污泥进行接种（避免缓慢期的出现）增加接种量及采用同类型反应器的污泥接种可达到缩短缓慢期的效果b·对于稳定期的污泥，代谢活性和絮凝沉降性能均好。（传统活性污泥法）c·衰老期：特殊的处理场合，延时曝气及污泥消化（二）连续培养：倍增时间（世代时间）：微生物繁殖一代即个体数目增加一倍的时间。1、生物膜的定义和成份是微生物在有机体表面形成的高度组织化的多细胞结构。一种不可逆的黏附于固体表面的，被微生物胞外多聚物包裹的微生物群体。2、生物膜的生长过程黏附于表面à形成微生物菌落à细胞外多聚物包裹à成熟细胞黏附主要是通过微生物表面的生物大分子（胞外多聚糖）完成，特殊基因的转录是活跃的à是细胞外多聚糖合成所必须的。生物膜的发展（微生物菌落的生产）微生物黏附到表面à调整其基因表达à生长繁殖时分泌大量胞外多糖（EPS)àEPS粘结单个微生物à微生物因块（微菌落）à大量连接à生物膜。EPS合成增加，增加对抗生素的抗性，对紫外线抗性，遗传交换率，降解大分子物质的能力、二级代谢产物增加等的变化。生物膜成熟随着生长繁殖à生物膜变厚à形成成熟的生物膜。在微生物群落之间有开放的水通道，生物膜系统的诸多物质通过这种水通道的液体循环输送，可以运送养料、酶、代谢产物和排泄等。生物膜脱落成熟的生物膜可在内部调节机制或在外部冲刷力等作用下脱落，脱落的微生物à浮游生长状态à再黏附à形成新的生物膜3、生物膜的特征密度感应系统的功能：微生物通过监测其群体的细胞密度来调节其特定的基因表达，以保证生物膜中营养物质的运输和废物的排除，避免微生物过度生长而造成空间和营养物质缺乏。第二节微生物的遗传与变异质粒：是微生物染色体外或附加于染色体的携带有某种特异性遗传信息的DNA分子，目前仅发现于原核微生物和真核微生物的酵母。一般为小型环分子，也有的呈超螺旋和线形的构造。第三节遗传工程转座因子：可在染色体上不同部位之间移动的一段DNAü超级微生物：利用基因工程技术，把具有降解难降解物质的质粒剪切后，连接到受体细胞中，使之用以处理污水中难降解的物质。这种用人工方法选出的多质粒，多功能的新菌种称“超级微生物”。微生物之间的相互关系\n互生、共生、拮抗、寄生二、互生关系1·概念：两种不同的生物，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。2·应用：a·石油炼油厂废水àS、H2S、NH3、酚等à分解酚的细菌可耐受一定的限度的H2S，硫磺菌可将H2Sà营养元素Sb·氨化菌氨氧化菌硝酸菌之间互生↓有机氮分解为氨或NH4+à解毒à氨氧化菌提供氮素营养氨氧化菌à氨à亚硝酸à解毒à硝酸菌提供养料c·藻类→除去CO2→细菌提供O2第一节微生物对有机物的分解作用一、微生物作用的分类好养分解：有氧，好氧细菌厌氧分解：无氧，厌氧细菌二、生物处理的特点1、好氧分解：分解速度快、分解程度彻底、能量利用率高、转化为细胞的比例大。最终产物是CO2、水、NO32-、SO42-、PO43-盐，无臭而稳定。2、厌氧分解：最终产物是甲烷，CO2，NH3，H2S。由于散发了H2S等物质，废水会产生臭气，由于H2S与铁作用，形成FeS，分解的水往往呈现黑色。主要用于处理高浓度有机污水。H2S+FeàFeS黑色第二节有机物的生物分解性一、有机物的生物分解性评价方法1目的：正确评价有机物的生物分解难易程度，预测有机物在污水处理和生物净化装置中的去除效果。2分类Ø生物分解潜能试验：评价有机物是否具有被生物分解的潜在性Ø生物分解模拟试验：评价有机物在特定的环境条件下的生物分解性二、污水中有机物染物的生物分解性评1。污水中有机物浓度的表示方法：BOD、COD、TOC。2。污水的可生物处理性（水中有机物污染物的生物分解性）的表示方法：BOD5/CODCr和BOD5/DOC（溶解性有机碳）üBOD5/CODCr＞0.4~0.6可生物处理性好0.2＜BOD5/CODCr＜0.4含有难生物分解的有机物，较难生物处理BOD5/CODCr＜0.1有机物染物的生物分解性差，难以生物处理üBOD5/DOC＞1.2可生物处理性好0.3＜BOD5/DOC＜1.2含有难生物分解的有机物，较难生物处理BOD5/DOC＜0.3有机物染物的生物分解性差，难以生物处理第四节微生物对无机元素的转化作用\n应用：在混凝土沟渠中，H2S被硫磺细菌等氧化形成硫酸后，可使混凝土由于腐蚀受到损坏。SO42-还原菌集中在沟渠沉淀物中，为了减少可能形成的H2S,要求沟渠有适当的坡度和加强渠道的维护工作。一、污水的好氧生物处理过程1、过程：转化为无机物合成为微生物的细胞物质2、特点：适用于溶解的和胶体的有机物，去除80-95%的BOD3、种类：活性污泥、生物滤池、生物转盘、污水灌溉、生物塘二、活性污泥处理构物内的微生物1.常见微生物种类及作用活性污泥：生物反应池中繁殖的含有各种微生物群体的絮状体。活性污泥法：是在人工条件下，对污水中的各类微生物群体进行连续混合和培养，形成悬浮状态的活性污泥。利用活性污泥的生物作用，以分解去除污水中的有机污染物，然后使污泥与水分离，大部分污泥回流到生物反应池，多余部分作为剩余排出活性污泥系统。3.活性污泥法运行中微生物造成的问题a.常见故障的原因：污泥的絮体结构不正常造成的污泥膨胀，不絮凝、微小絮体，起泡沫和反硝化b.概念微结构絮体：较小絮体（直径<75μm）球形，较密实但相较易破裂，由絮体形成菌组成易被剪切成小颗粒。但剪切下的小颗粒需较长的沉淀时间，导致出水的BOD值高，浊度上升。宏结构絮体：当丝状微生物出现时，微生物凝聚在丝状微生物周围，形成较大的不规则絮体，较强的抗剪切强度。C·污泥沉降问题的原因（1）不凝聚：微结构絮体不稳定而破裂；过度曝气形成的紊流将絮体剪切成碎块；细菌不能凝聚成絮体,成为游离个体或非常小的丛生块。原因：DO低，pH低，冲击负荷<0.4kg/kg.d（2）微小絮体：由于长泥龄（＞5-6d），低有机负荷（<0.2kg/kg·d）而形成的，在延时曝气系统发生。（3）起泡沫：洗涤剂（白）与细菌（棕色）造成的。由于丝状微生物（诺卡氏菌属）超量生长，曝气系统的气泡又进入某群体而形成的，但却不会造成污泥沉降质量问题。这种泡沫以一种密实稳定的泡沫或者一层厚浮渣的形式浮于池面上。气泡使污泥上浮还有可能是反硝化作用。对策：减小泥龄，用增加剩余污泥量的方法将诺卡氏菌属冲洗处理系统。（4）丝状菌引起的污泥膨胀：一种丝状菌在絮体中大量生长以致影响沉降的现象。对策：控制污泥负荷：0.2-0.45kg/（kg·d）正常控制营养比例：BOD：N:P=100：5：1控制DO浓度：2.0mg/L以上加氯O3H2O2投加混凝剂：石灰FeCl3或高分子絮凝剂（5）非丝状细菌引起的污泥膨胀：当游离细菌产生菌胶团基质时，导致污泥膨胀由于絮体微结构中产生了大量胞外多聚物，具有糊状成果冰样的外观。（印度墨水反染色法检测，抗拒侵染贯穿）3、生物膜的结构\n.生物膜有两部分组成：接触滤料的附着生物体，和吸附在生物体上的液膜。升流式厌氧污泥层（UASB)反应器由有规律分布的细菌组成外层：发酵细菌、氢营养型产甲烷细菌内层：乙酸营养型产甲烷细菌，产氢气产乙酸细菌污泥是颗粒污泥，是一种团粒结构，由许多种类的细菌组成，产甲烷活性与良好的沉降性能。第五节生物处理法对污水水质的要求好氧生物处理：C:N:P=100:5:1若工业废水中缺少微生物，可以投加生活污水、粪便或接种微量元素第十三章水的卫生细菌学第二节水质生物学质标3·指示微生物应具备的特性（1）仅存于粪便类污染源中，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4·常用的指标：大肠菌群，粪大肠菌群，粪链球菌和产气荚膜梭菌等（表13-5）（指示意义、优缺点）二、病原菌指示微生物不直接检验水中的病原菌，而是测定水中是否有肠道正常细菌的存在。1·大肠菌群（1）作为卫生指标的意义：a肠道正常细菌有三类：大肠菌群，肠球菌，产气荚膜杆菌；b选用大肠菌群，是因其生理习性与伤寒杆菌，副伤寒杆菌和痢疾杆菌等病原菌的生理特性较为相似，在外界生存时也与上述病原菌基本一致；c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；d产气荚膜杆菌，因为有芽孢，能在自然环境中长期生存它的存在也不足以说明是最近被便类污染的。e大肠菌群在人的粪便中的数量很大，容易检测。（2）检验方法国际有两种：葡萄糖或甘露醇发酵：43-45副大肠杆菌乳糖：37℃，大肠埃希氏杆菌，产气杆菌2·粪大肠菌群：粪大肠菌群数与粪便中大肠杆菌数直接相关，而且在外环境中粪大肠菌（耐热性大肠菌群）不易繁殖，因此作为指示菌群更具有意义。（能在44~45℃发酵乳糖的大肠菌群）3·饮用水细菌卫生标准细菌总数：不得超过100CFU/mL(colonyformineunit菌落形成单位)大肠菌群数：每100ml不得检出耐热性大肠菌群数：每100ml不得检出五、病毒性原生动物指标\n1·英国：连续24h采样后检测，每10L水中不得检测出超过1个隐孢子虫的卵囊2·美国：地表水处理法：隐孢子虫和贾第鞭毛虫的最大污染水平指标值为0个一般要求：贾第鞭毛虫去除率达到3log隐孢子虫除去率达到2log3·我国：2005.6.1《城市供水水质标准》：2虫<1个/10L第四节水中病原微生物的控制2·余氯：氯加入水后，一部分被能与氯化合的杂质消耗掉，剩余的部分为余氯。生活饮用水卫生标准规定，加氯30分钟后，应该不低于0.3mg/L，集中式给水除水厂应符合上述要求外，管网末梢水的游离性氯不应该低于0.05mg/L三、臭氧消毒：3·优点：同时可分解有机污染物，脱色。消毒副产物少，具有较低的健康和生态风险。缺点：自我分解，生成有毒性的溴酸根，消毒效果不持久，要添加含氯消毒剂。四、紫外线消毒1·范围：细菌，原生动物2·优点：新型消毒技术，快速，高效，不会产生有害副产物。3.缺点：没有持续的消毒效果。五、其它消毒方法1·碘液消毒法：天然水源的消毒中，碘的剂量在0.3-1mg/L之间2·重金属消毒(Ag-):缺点是杀菌慢，成本高。由重金属引起的健康风险高。3·KDF（金属合金滤料）消毒：是一种无毒、多功能、可再生的铜锌金属合金体，被作为过滤应用于饮用水、地下水、工业冷却水处理等方面。作用：除去水中的微生物，藻类，余氯，重金属，铁锰，H2S有机物，氯化物等污染物质具有一定的净化效果，并具有抑制硬垢产生的功效。4·超声波消毒：原生动物，细菌。