水处理生物学-第二章-2)

水处理生物学给排水教研室陈战利SCHOOLOFCIVILENGINNEERINGANDARCHITECTRUEChapter2.原核微生物2020/4/[e-mail]3Chapter2.主要内容2.1细菌2.2放线菌2.3丝状细菌2.4光合细菌2.5蓝细菌2.6支原体、衣原体、立克次氏体2020/4/[e-mail]42.2放线菌它是介于细菌与丝状真菌之间而又接近于细菌的一类多核单细胞的丝状原核生物。细菌的高级类群，绝大多数为革兰氏阳性菌放线菌是一种习惯上的称呼，在分类学上没有特定的意义。由于与细菌十分接近，也可认为是呈丝状生长的G+细菌。土壤的“泥腥味”由放线菌产生的。有些菌能氧化分解氰化物、在水处理上有重要意义。有很强的分解纤维素、石蜡、琼脂、角蛋白、橡胶的能力。在自然界的物质循环上起着重要的作用。2020/4/[e-mail]5，少数寄生•细长分枝的原核单细胞生物放线菌——在固体培养基上呈辐射状生长营养型：大多数腐生链霉菌、金霉菌、土霉菌、小单孢菌、诺卡氏菌等等生物意义：医药工程与环境工程其中的诺卡氏菌属能使石油脱蜡、烃类发酵、脱硫、脱磷，有的对氰化物、腈类化合物的分解能力强，用于丙烯腈废水生物处理。•—放线菌病2.2放线菌2020/4/[e-mail]6特征：丝状分枝、固体基质基内菌丝分生孢子孢子丝多细胞核气生菌丝“根”“枝”“花”多核、单细胞（细胞核之间没有分隔）“种籽”2.2放线菌2020/4/[e-mail]7直形波浪形螺旋形从生单轮生双轮生孢子及孢子丝的形状2020/4/[e-mail]8培养特征及生理特性1、菌落特征（与细菌特征正好相反）表面常呈粉末状或皱褶状(？)，有的则呈紧密干硬的圆形，有些为糊状。颜色各异，正反不同(？)，质地紧密，菌落不易用接种环挑起(？)，较小。2、生理特性大多数好氧，最适宜的pH7～8，嗜中温。2020/4/[e-mail]9应用举例2020/4/[e-mail]102020/4/[e-mail]112.3丝状细菌(鞘细菌)是由单细胞连成的不分支或假分支的丝状细菌。细菌组成的丝状体外包围一层由有机物或无机物组成的鞘套，故称为鞘细菌sheathedbacteria，包括：铁细菌、硫细菌和球衣细菌。工程上把菌体细胞能相连而形成丝状的微生物的统称，包括：丝状细菌、放线菌、丝状藻类（蓝细菌）和丝状真菌。2020/4/[e-mail]12一、铁细菌(ironbacteria，TGB)自来水管会流出—黑水、红水？黑水—FeS↓,硫酸盐还原菌SRB红水—Fe(OH)3↓,铁细菌TGB2020/4/[e-mail]13铁细菌也是丝状的原核生物，但不分枝。常见的铁细菌有多孢泉发菌赭色纤发菌含铁嘉利翁氏菌2.3.1铁细菌2020/4/[e-mail]141．多孢泉发菌特征：多细胞共生、有鞘，附着在坚固的基质上鞘——硬化的荚膜2．赭色纤发菌特征：有鞘，呈黄色或褐色，被氢氧化铁所包围。3．含铁嘉利翁氏菌特征：绞绳状，无鞘。当卷曲的环被附着的铁所包围时，其丝状体就好象一串念珠。多孢泉发菌赭色纤发菌含铁嘉利翁氏菌2020/4/[e-mail]15生理—O2氧化硫化氢、硫磺和其它硫化物为硫酸，化能自养。形态—丝状•1.贝日阿托氏菌•漂浮在池沼上，丝状体中的一串细胞相互联接并拥有共同的衣鞘。2.3.2硫细菌2020/4/[e-mail]16外在特征：不固着、能进行匍匐运动内部特征：含有大量硫磺颗粒（能源储备）2020/4/[e-mail]17发—固着菌丝一段固着在植物残片或纤维上菌丝伸出活性污泥发硫细菌活性污泥发硫细菌纤维体发硫细菌2020/4/[e-mail]182.3.3球衣细菌由许多的球杆状细菌通过衣鞘彼此紧靠的丝状细菌（一）形态大多具有假分枝。单个球衣菌2020/4/[e-mail]19假分枝——好象是分枝•，实际上与旁边的菌丝体并无关。当皮鞘内的一个细菌细胞从皮鞘的一端游出，吸附在另一个球衣细菌的菌丝体上形成低倍镜放大高倍镜放大2020/4/[e-mail]20生理特征与活性污泥的膨胀环境影响因素：最适溶解氧0.1mg/L适宜的pH范围6~8适宜的温度在30℃左右环保应用：污废水中有机物的降解但数量过大→污泥膨胀2020/4/[e-mail]21污泥膨胀：指污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离影响出水水质的现象。正常时的活性污泥膨胀时的活性污泥球衣菌丝状污泥膨胀后处理生物处理（二级处理）化学营养物曝气池沉淀池污泥回流净水外排污泥及余渣消化罐2020/4/[e-mail]222.4光合细菌PSB光合细菌（Photosyntheticbacteria）是具有原始光能合成体系的原核生物的总称。革兰氏阴性菌，细菌中最为复杂的菌群之一。分类：光合细菌碳源情况产氧情况异养光合细菌产氧光合细菌自养光合细菌不产氧光合细菌2020/4/[e-mail]23特点：光合细菌是光能营养型细菌，含光合色素，能同化CO2为有机体，但与藻类不同不含叶绿素，有菌绿素及胡萝卜素。光合细菌不能光解水中的氢还原CO2，而是从有机物或水以外的无机物中获得氢；不产氧；厌氧生活。红螺菌科有固氮产氢能力。2.4光合细菌PSB厌氧光照好氧黑暗2020/4/[e-mail]24102~103cell/ml1~10cell/ml105~106cell/g103~104cell/g106~107cell/g湖泊（BOD10ppm）江河（BOD1.0ppm）水稻土海滨土曝气池小林达治：日本土壤肥料学杂志，46（4），148~156，1975环境中光合细菌的数量2020/4/[e-mail]25＋－－＋有机物＋－－＋有机物±－－－有机物厌氧，黑暗（脱氮或发酵）H2S+CO2H2S+CO2无光合色素有光合色素－±－－好氧，光照或黑暗（呼吸作用）－＋＋＋厌氧，光照（光合作用）红螺菌科（Rhodospirillaceae)着色菌科（Chromatiaceae）绿菌科（Chlorobiaceae）绿色丝状菌科（Chloroflexaceae）培养条件细菌科名光合细菌获取能量的方式“＋”表示可以生长；“－”表示不生长；“±”表示只有少数可以生长。2020/4/[e-mail]26杆状光合细菌2.4光合细菌PSB2020/4/[e-mail]27水体中的光合细菌2.4光合细菌PSB2020/4/[e-mail]28不依赖阳光的光合细菌2.4光合细菌PSB2020/4/[e-mail]292.4光合细菌PSB2020/4/[e-mail]302.4光合细菌PSB2020/4/[e-mail]31应用1.制造单细胞蛋白（singlecellprotein）—SCP，医用、食用；养鱼池或水箱中放入光合细菌可以增产2.产氢：有些菌能利用甲酸等低级脂肪酸，从而产生氢气。因产生的H2中只含CO2，故不需要复杂的净化系统。3.提取色素甲醇-丙酮提取，减压浓缩。2.4光合细菌PSB2020/4/[e-mail]32应用4.提取辅酶Q（UQ—10）Q－10是治心脏病的药的成分之一，光合细菌的Q含量高，是酵母的14倍，是菠菜叶的82倍。5.生物除臭剂能利用硫化氢、腐胺、尸胺、低级脂肪酸等，故可除臭。在日本已应用，如养猪厂，堆肥厂。6.农业应用促进有益微生物的生长，如含有促进放线菌生长的物质，而放线菌能抑制病源菌的生长。可使蔬菜、稻子茎叶茂盛，增产花卉等观叶植物，叶子变宽、绿、厚。2.4光合细菌PSB2020/4/[e-mail]332.5蓝细菌Cyanobacteria也叫蓝藻、蓝绿藻，光能营养型细菌，革兰氏阴性菌，含叶绿素，不含叶绿体，产氧光合作用的大型原核生物。分布广泛，生长旺盛时，能使水体变蓝或其他颜色，并且某些蓝细菌能发出草腥味或霉味，一般称为某某藻。形态：形状：球状、杆状，单细胞或多细胞连接的丝状。大小：直径范围，0.5—60μm,大多3-10μm。有单细胞体、群体类型。2020/4/[e-mail]34蓝细菌的光合色素有叶绿素a、藻胆素和类胡萝卜素，藻胆素包括藻兰素和藻红素。有的蓝细菌具有异形胞，其特征是壁厚、色浅，为固氮场所。少数蓝细菌可形成厚壁孢子。2.5蓝细菌Cyanobacteria2020/4/[e-mail]35常见蓝细菌1.微囊藻属、颤藻、鱼腥藻属水体富营养化的引起种类，赤潮和水华2.念珠藻属、螺旋藻属食品开发对象。2.5蓝细菌Cyanobacteria2020/4/[e-mail]362020/4/[e-mail]372.5蓝细菌Cyanobacteria2020/4/[e-mail]38链杆状丝状聚合体球状（正在分裂）细菌形态2020/4/[e-mail]392.5蓝细菌Cyanobacteria2020/4/[e-mail]402.5蓝细菌Cyanobacteria2020/4/[e-mail]412.5蓝细菌Cyanobacteria2020/4/[e-mail]422.5蓝细菌Cyanobacteria2020/4/[e-mail]432020/4/[e-mail]442020/4/[e-mail]45蓝细菌与细菌的区别2.5蓝细菌Cyanobacteria蓝细菌含有光合色素，细胞壁含有纤维素；革兰氏染色呈阴性，《伯杰氏系统细菌学手册》可以查到；2020/4/[e-mail]462.6其他原核微生物支原体立克次氏体衣原体2020/4/[e-mail]47是介于细菌与病毒间的一类原核生物。同属G－。代谢能力差，主要营细胞内寄生的小型原核生物。从支原体、立克次氏体至衣原体寄生性逐步增强。2.6其他原核微生物2020/4/[e-mail]482.6.1支原体（Mycoplasma）是一类无细胞壁，介于独立生活和细胞内寄生的最小型原核生物。腐生种类生活在污水、土壤或粪堆中；寄生种类可引起人、动物（牛胸膜肺炎）和植物（类支原体、植原体）的病害。2020/4/[e-mail]492.6.1支原体直径约为150~300nm，多为250nm左右；可通过细菌过滤器，为自由生活的最小原核微生物。缺乏细胞壁，G－，细胞形态多样；细胞膜含甾醇，比其他原核生物的细胞膜坚韧；以二分裂和出芽等方式繁殖；具有氧化型或发酵型的产能代谢,在好氧或厌氧条件下生长；能在营养丰富的培养基上生长；基因组很小