【正文】 引言一、水處理微生物學(xué)的研究對象 微生物（microorganism）：是個(gè)體很小的生物，其大小用um（微米）度量，肉眼看不見，只有在顯微鏡下放大以后，才能看到的低等生物。 微生物學(xué)：研究微生物的形態(tài)、分類和生理等特性；研究它們的生存環(huán)境條件；研究它們在自然界物質(zhì)轉(zhuǎn)化中所起的作用；研究控制它們生命活動(dòng)的方法。 水處理微生物學(xué)：研究水微生物的形態(tài)、生理特性和控制方法；研究水微生物在水處理中的作用機(jī)理和規(guī)律；研究水微生物的檢驗(yàn)方法；判定水體污染和自凈能力以及水處理效果的好壞。二、水中常見微生物的類型及特點(diǎn) 微生物的名稱和分類 (1)界―門―綱―目―科―屬―種 微生物的名用二個(gè)拉丁語拼寫，第一個(gè)是屬名，詞首字母大寫,第二個(gè)是種名,如：Escherichia coli 大腸桿菌 屬名相當(dāng)于我們的姓，種名相當(dāng)于名。 (2)生物系統(tǒng)分類 見圖(11)微生物的動(dòng)植物屬性 細(xì)菌類不能進(jìn)行光合作用，不能運(yùn)動(dòng)，但屬于植物。植物和動(dòng)物的本質(zhì)區(qū)別見(表1)：圖(11) 新生動(dòng)物 動(dòng)物界 中生動(dòng)物生物界 原生動(dòng)物 種子植物 植物界 羊齒植物 分裂菌類 細(xì)菌類 苔蘚植物 菌 類 葉狀植物 地 衣 類 真菌類藻 類表1:植物(細(xì)菌類)和動(dòng)物(原生動(dòng)物)的不同點(diǎn)植物動(dòng)物能量來源光合作用有機(jī)物葉綠素有無主要儲(chǔ)存物淀粉糖原固態(tài)食物不可可運(yùn)動(dòng)性沒有有細(xì)胞壁有無細(xì)胞分裂方式沿橫軸分裂為2沿縱軸分裂為2類型 非細(xì)胞形態(tài)的微生物—病毒 細(xì)菌水中微生物 原核生物 放線菌 細(xì)胞形態(tài)的微生物 藍(lán)藻 藻類 酵母菌 真核生物 真菌 霉菌 肉足類 原生動(dòng)物 鞭毛類 纖毛類 后生動(dòng)物 輪蟲 線蟲 (1)病毒：使用光學(xué)顯微鏡看不見，（）必須使用超顯微鏡或電子顯微鏡。 (2)原核生物：具用原核細(xì)胞的生物，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，細(xì)胞的核發(fā)育不完全，只是一個(gè)核物質(zhì)高度集中的核區(qū)（擬核、似核），不具核膜，核物質(zhì)裸露，與細(xì)胞質(zhì)沒有明顯的界限，沒有分化的特異的細(xì)胞器，只有膜體系的不規(guī)則泡沫結(jié)構(gòu)，不進(jìn)行有絲分裂。(3)真核生物：具有真核細(xì)胞的生物，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，有發(fā)育完好的細(xì)胞核，有核膜使細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)有明顯界限，有高度分化的特異細(xì)胞器，進(jìn)行有絲分裂。微生物的五大特點(diǎn)(1)個(gè)體小，面積大；(2)吸收快，轉(zhuǎn)化快； (3)生長旺，繁殖快；幾十分鐘內(nèi)可繁殖一代，按一個(gè)分裂為兩個(gè)；(4)適應(yīng)強(qiáng)，易變異；適應(yīng)外界環(huán)境能力強(qiáng)；(5)分布廣，種類多；微生物無處不在；三、 微生物在給水排水工程中的作用給水工程中去除病原微生物，滿足供水水質(zhì)要求；污水處理中的生物處理法利用微生物降解有機(jī)物，,迄今為止,仍是有機(jī)污水處理的主力軍； 水處理的微生物檢查是生物處理功能判斷的重要指標(biāo)； 微生物在水體自凈中的作用； 土壤的自凈作用；第一章 細(xì)菌的形態(tài)和結(jié)構(gòu)一、 細(xì)菌：是微小的，單細(xì)胞的沒有真正細(xì)胞核的原核生物。二、 細(xì)菌的外形（個(gè)體形態(tài)）有三種 ：球菌，桿菌，螺旋菌。 1 球菌 2 桿菌 3 螺旋菌單球菌 雙球菌 球菌 鏈球菌 四聯(lián)球菌 八疊球菌 葡萄球菌 產(chǎn)甲烷球菌—2 um 大腸桿菌桿菌 傷寒桿菌 產(chǎn)甲烷桿菌尺寸大?。洪L1—5 um —1 um螺旋菌（只有一個(gè)彎曲的螺旋菌稱弧菌） 尺寸大小：長5—15 um —5 um 細(xì)菌細(xì)胞的結(jié)構(gòu) 基本結(jié)構(gòu) 細(xì)菌的結(jié)構(gòu) 特殊結(jié)構(gòu)：一部分細(xì)菌所特有一、基本結(jié)構(gòu) 細(xì)胞壁 細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu) 細(xì)胞膜 原生質(zhì)體 細(xì)胞質(zhì) 核質(zhì) 內(nèi)含物 細(xì)胞壁細(xì)胞壁在菌外的最外層，又稱外膜，膜薄無色而透明，具有高度的堅(jiān)韌和強(qiáng)性，起保護(hù)細(xì)胞及維護(hù)細(xì)胞外形的功能。細(xì)胞壁是鞭毛的支點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鞭毛運(yùn)動(dòng)。細(xì)胞壁上有很多微小的小孔，直徑為1nm溶解性物質(zhì)能夠通過。細(xì)胞壁厚度為10—20nm，約占菌體干重的10—25％。1884年丹麥病毒學(xué)家Gram提出染色法（革蘭氏染色法）的操作過程：結(jié)晶紫初染—碘液媒染—酒精脫色—番紅或沙黃復(fù)染—結(jié)果：G+：初染結(jié)晶紫的藍(lán)紫色（顏色不變） G：初染色消退，帶上了復(fù)染色 原因是G+和G細(xì)菌具有絕然不同的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu) 革蘭氏陽性與陰性菌細(xì)胞壁比較細(xì)胞膜（1）細(xì)胞膜是一層緊貼著細(xì)胞壁內(nèi)側(cè)，柔軟而富有彈性的半滲透性薄膜，厚約7—8 nm，占細(xì)胞干重的10％（2） 成分：蛋白質(zhì)60—70％ 脂類20—30％ 糖類2％（3） 功能a控制細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物）的運(yùn)送和交換；b維護(hù)細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓；c合成細(xì)胞壁組合和夾膜的場所；d進(jìn)行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地；e許多代謝酶和運(yùn)輸酶以及電子呼吸鏈組分的所在地；f鞭毛的著生和生長點(diǎn)細(xì)胞質(zhì)（1） 特點(diǎn)：細(xì)胞質(zhì)是細(xì)胞膜以內(nèi)，核質(zhì)以外的物質(zhì)，是一種無色透明而粘稠的膠體。（2） 成分：水、蛋白質(zhì)、核酸和脂類（3） 功能：細(xì)胞質(zhì)內(nèi)具有各種酶系統(tǒng)，能不斷的進(jìn)行新陳代謝活動(dòng) 核質(zhì)（1） 特點(diǎn)：一般細(xì)菌具有分散而不固定形態(tài)的核質(zhì)，核的結(jié)構(gòu)和形態(tài)都比較原始。（2） 成分：DNA（脫氧核糖核酸）（3） 功能: DNA是細(xì)菌遺傳物質(zhì) 內(nèi)含物（1）特點(diǎn)：內(nèi)含物是細(xì)菌新陳代謝的產(chǎn)物，或使儲(chǔ)備的營養(yǎng)物質(zhì)（2） 成分：A 異染顆粒：化學(xué)成分為多聚偏磷酸鹽，使磷源和能源的儲(chǔ)藏物。因用籃色染料染色后不呈藍(lán)色而成紫色故稱異染顆粒。生物除磷中好氧條件下，利用有機(jī)物分解產(chǎn)生大量能量，可“過度攝取”溶液中的磷酸鹽并轉(zhuǎn)化為多聚偏磷酸鹽，以異染顆粒的方式儲(chǔ)存于細(xì)胞內(nèi) 。B 聚β羥基丁酸鹽（PHB）：是細(xì)菌的碳源和能源儲(chǔ)藏物，是有機(jī)物在厭氧代謝過程中形成的代謝產(chǎn)物。C 肝糖和淀粉顆粒：是碳源和能源的儲(chǔ)藏物。D 硫粒：是元素硫的儲(chǔ)藏物。二、特殊結(jié)構(gòu)莢膜（1）定義：細(xì)菌在一定的營養(yǎng)條件下，能夠向細(xì)胞壁的表面上分泌出一層粘液樣的物質(zhì)而形成較厚的一層膜稱為莢膜 （2）成分：多糖類物質(zhì)，水占90％（3）功能：有保護(hù)作用，當(dāng)營養(yǎng)缺乏時(shí)，細(xì)菌可以利用莢膜多糖作為它的碳源和能源物質(zhì)，保護(hù)細(xì)菌免受干燥危害。（4）菌膠團(tuán)：當(dāng)莢膜物質(zhì)相融合稱為一團(tuán)，內(nèi)含許多細(xì)菌時(shí)，稱為菌膠團(tuán)。（5）菌膠團(tuán)的形態(tài) 分支狀、蠶絲狀、球形狀、橢圓形、蘑菇形、片狀幾種不同形態(tài)的菌膠團(tuán)（6） 菌膠團(tuán)在廢水生物處理中的作用A菌膠團(tuán)是活性污泥中細(xì)菌的主要存在形式,在較強(qiáng)的吸附和氧化有機(jī)物的能力。B良好的廢水處理效果,要求菌膠團(tuán)結(jié)構(gòu)緊密,吸附沉淀性能良好。芽孢(內(nèi)生孢子或耐久體) (1)定義:在部分桿菌和極少球菌中,當(dāng)生長到一定時(shí),增殖速度降低,菌體細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞質(zhì)出現(xiàn)濃縮聚集現(xiàn)象,并逐步形成圓形或橢圓形折光很強(qiáng)的特殊結(jié)構(gòu),稱為芽孢(也稱內(nèi)生孢子或耐久體). 一般細(xì)菌只形成一個(gè)芽孢。芽孢結(jié)構(gòu)圖（2）特點(diǎn)：；；，一般在40%左右；；，對高溫、低溫、干燥和化學(xué)藥劑有很高的耐受力和抵抗力，生存能力強(qiáng)；（3）形成條件和過程細(xì)菌在一定的環(huán)境條件下或處在一定的生活階段，如果環(huán)境條件改變，如營養(yǎng)物質(zhì)缺乏、溫度發(fā)生變化、進(jìn)入有毒物質(zhì)等，就會(huì)形成芽孢。芽孢形成的時(shí)間較短，一般只要24小時(shí)或多一點(diǎn)時(shí)間。形成過程：脫水濃縮――芽孢膜形成――芽孢游離釋放（4）芽孢發(fā)芽在適宜的條件下，芽孢吸收大量水分，體積膨脹，失去光澤，折光率減弱，芽孢內(nèi)酶系統(tǒng)開始活動(dòng)鞭毛 （1）定義：有一些細(xì)菌從菌體內(nèi)生長出細(xì)長、波浪形彎曲的絲狀物，是細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)器官，稱之為鞭毛。 （2）結(jié)構(gòu)大小 鞭毛非常細(xì)，一般為10—20nm，使用電子顯微鏡才能觀察到。鞭毛由基體、鞭毛鉤、鞭毛絲組成 鞭毛 革蘭氏陰性細(xì)菌鞭毛圖（3）成分 蛋白質(zhì)99%、碳水化合物和類脂組成。（4）特點(diǎn) 球菌都無鞭毛；大部分桿菌和所有的螺旋菌具有鞭毛。167。、細(xì)菌的生長繁殖和命名一、細(xì)菌的生長繁殖和菌落特征細(xì)菌是活的生命有機(jī)體細(xì)菌的繁殖是二分裂法，即一分為二菌落特征 由于細(xì)菌很小，單個(gè)細(xì)菌的生長和繁殖肉眼無法觀察到，所以要采用群體生長的菌落，即將細(xì)菌接種到固體培養(yǎng)基上，經(jīng)迅速繁殖形成許多菌體聚集在一起的并且肉眼可見的細(xì)菌集合體，稱之為菌落典型的細(xì)菌菌落一般是1—3mm，圓形或橢圓形、濕潤、較光滑、較透明、質(zhì)地均勻、正反面顏色一致. 正面觀：1 扁平 2 隆起 3 低凸起 4 高凸起 5 臍狀 6 草帽狀 7 乳頭狀表面結(jié)構(gòu) 形態(tài)及邊緣：8 圓形 邊緣完整 9 不規(guī)則 邊緣波浪 10 不規(guī)則 顆粒狀 11 規(guī)則 放射狀 邊緣呈葉狀 12 規(guī)則 邊緣呈扇狀 13 規(guī)則 邊緣呈齒狀 14 規(guī)則 有同心圓 邊緣完整 15 不規(guī)則 似毛毯狀 16 規(guī)則呈菌絲狀 17 不規(guī)則卷發(fā)狀 邊緣波形 18 不規(guī)則 呈絲狀 19 不規(guī)則 根狀 細(xì)菌的生長條件 （1） 溫度：低溫、中溫、高溫 （2） ph值：6—8二、細(xì)菌的命名采用雙命名法，即屬名+種名 屬名種名拉丁文，詞首字母大寫 Escherichia(主要特性)拉丁文，詞首字母不大寫coli（次要特征）第二章、細(xì)菌的生理特性及功能167。 營養(yǎng)：生物體從外部環(huán)境攝取其生命活動(dòng)所必須的能量和物質(zhì)，以滿足其自身生長繁殖需要的一種生理功能。營養(yǎng)是代謝的基礎(chǔ)，代謝是生命活動(dòng)的表現(xiàn)。一、細(xì)菌細(xì)胞的化學(xué)組分及生理功能化學(xué)組成：C、H、O、N、P、S六大元素和各種礦物元素。 細(xì)菌的化學(xué)式為：C5H7O2N 80%水（芽孢40%水） 碳水化合物 細(xì)胞濕重 90%有機(jī)物 蛋白質(zhì) 20%干物質(zhì) 脂肪 DNA RAN 10%無機(jī)物（灰分）各組分的生理功能（1）水分水是細(xì)菌的最主要的組成成分，細(xì)菌的各項(xiàng)生理活動(dòng)，必須有水的參于才能進(jìn)行。 水的存在狀態(tài)：自由水（游離水）和結(jié)合水 自由水/結(jié)合水=4/1 水的生理功能有四點(diǎn)：a、溶劑作用，物質(zhì)先溶解于水，才能參與生化反應(yīng)b、參與生化反應(yīng)c、運(yùn)輸物質(zhì)的載體d、維持和調(diào)節(jié)一定的溫度（2）、無機(jī)鹽 是指細(xì)菌內(nèi)存在的一些金屬離子鹽類 大量金屬元素： 無機(jī)鹽 微量金屬元素： 無機(jī)鹽的生理功能有五點(diǎn)：a. 構(gòu)成細(xì)胞的組成成分，如H3PO4是DNA、RNA主要