水處理生物學(xué)第二章匯編

1、 一一 放線菌（放線菌（Actinomycete） 二二 絲狀細菌（絲狀細菌（Filamentous Bacteria） 三三 藍細菌（藍細菌（Cyanobacteria） 四四 光合細菌光合細菌 五五 支原體、立克次氏體、衣原體支原體、立克次氏體、衣原體 一一 放線菌（放線菌（Actinomycete） 一般特征一般特征 原核原核 革蘭氏陽性菌革蘭氏陽性菌 具分枝，無隔膜，單細具分枝，無隔膜，單細 胞胞 2 分布分布 土壤、堆肥、河底淤泥土壤、堆肥、河底淤泥 其它的其它的原核原核微生物微生物 Actinomycetes是一類具有絲狀分枝的單細胞是一類具有絲狀分枝的單細胞，主要以外生孢，主要以

2、外生孢 子的形式繁殖，子的形式繁殖，革蘭氏陽性革蘭氏陽性，與細菌同屬原核微生物。，與細菌同屬原核微生物。放線菌菌菌放線菌菌菌 落中的菌絲常從一個中心向四周輻射狀呈放射狀生長，并因此而得落中的菌絲常從一個中心向四周輻射狀呈放射狀生長，并因此而得 名。放線菌有特殊的土霉味。名。放線菌有特殊的土霉味。 分布：分布：含水量較低、有機物豐富、呈微堿性的土壤中。估計每克含水量較低、有機物豐富、呈微堿性的土壤中。估計每克 土壤中約含放線菌孢子土壤中約含放線菌孢子107個。個。 應(yīng)用：應(yīng)用：放線菌對人類最突出的貢獻就是它能產(chǎn)生大量的、種類繁放線菌對人類最突出的貢獻就是它能產(chǎn)生大量的、種類繁 多的抗菌素。放線菌

3、還是酶類、維生素的生產(chǎn)菌；有的放線菌有固多的抗菌素。放線菌還是酶類、維生素的生產(chǎn)菌；有的放線菌有固 氮能力；放線菌在自然界物質(zhì)循環(huán)中也起著重要作用，由于它們具氮能力；放線菌在自然界物質(zhì)循環(huán)中也起著重要作用，由于它們具 有較強的分解復(fù)雜有機物的能力，對于土壤肥力的提高也有重要作有較強的分解復(fù)雜有機物的能力，對于土壤肥力的提高也有重要作 用。用。 危害：危害：只有極少數(shù)放線菌對人類構(gòu)成危害，某些只有極少數(shù)放線菌對人類構(gòu)成危害，某些Actinomyces（放（放 線菌屬）菌種引起動物放線菌?。ㄆつw、腦、肺和足部感染），某線菌屬）菌種引起動物放線菌?。ㄆつw、腦、肺和足部感染），某 些些Nocardia

4、（諾卡氏菌屬）引起人和動物的諾卡氏菌??；（諾卡氏菌屬）引起人和動物的諾卡氏菌病；還有少數(shù)還有少數(shù) 放線菌能引起植物病害。放線菌能引起植物病害。 概概 述述 3 形態(tài)形態(tài)（以鏈霉菌屬（以鏈霉菌屬Streptomyces為例為例） 根據(jù)形態(tài)功能分：根據(jù)形態(tài)功能分： n（1 1）營養(yǎng)菌絲）營養(yǎng)菌絲 n（2 2）氣生菌絲）氣生菌絲 n（3 3）孢子絲）孢子絲 n（4 4）分生孢子）分生孢子 其它的其它的原核原核微生物微生物 3 形態(tài)形態(tài)（以鏈霉菌屬（以鏈霉菌屬Streptomyces為例為例） 根據(jù)形態(tài)功能分：根據(jù)形態(tài)功能分： n（1 1）營養(yǎng)菌絲）營養(yǎng)菌絲 n（2 2）氣生菌絲）氣生菌絲 n（3 3

5、）孢子絲）孢子絲 n（4 4）分生孢子）分生孢子 其它的其它的原核原核微生物微生物 （1 1）營養(yǎng)菌絲）營養(yǎng)菌絲 作用作用 n吸收水分、養(yǎng)料吸收水分、養(yǎng)料 n排泄代謝產(chǎn)物排泄代謝產(chǎn)物 n產(chǎn)水溶性或脂溶性色素。水溶性色素使培產(chǎn)水溶性或脂溶性色素。水溶性色素使培 養(yǎng)基呈現(xiàn)顏色。養(yǎng)基呈現(xiàn)顏色。 長在培養(yǎng)基內(nèi)，又稱基質(zhì)菌絲長在培養(yǎng)基內(nèi)，又稱基質(zhì)菌絲 營養(yǎng)菌絲營養(yǎng)菌絲 其它的其它的原核原核微生物微生物 Substrate mycelia. （基內(nèi)菌絲）（基內(nèi)菌絲） （2）氣生菌絲）氣生菌絲 n在培養(yǎng)基外，向空中生長在培養(yǎng)基外，向空中生長 n彎曲、直形等彎曲、直形等 n繁殖功能繁殖功能 氣生菌絲氣生菌絲

6、其它的其它的原核原核微生物微生物 （3）孢子絲）孢子絲 孢子絲孢子絲 n直形、波浪狀、螺直形、波浪狀、螺 旋狀。旋狀。 n左右旋、輪生左右旋、輪生 其它的其它的原核原核微生物微生物 Reproductive mycelium （4）分生孢子）分生孢子 n生長在孢子絲上。球生長在孢子絲上。球 形、橢圓形、桿形形、橢圓形、桿形 n呈白、黃、綠、淡紫、呈白、黃、綠、淡紫、 藍、褐、灰等色。藍、褐、灰等色。 孢子耐干旱?？捎蒙巴伶咦幽透珊?。可用砂土 管保藏產(chǎn)孢子的菌種。管保藏產(chǎn)孢子的菌種。 分生孢子分生孢子 4 繁殖繁殖 無性繁殖。分兩類無性繁殖。分兩類 分生孢子生殖分生孢子生殖 菌絲斷裂成短桿狀細胞

7、菌絲斷裂成短桿狀細胞 分生孢子分生孢子 菌絲菌絲 菌絲體菌絲體 其它的其它的原核原核微生物微生物 5、菌落特征 較小、堅實、干燥、多皺； 菌絲較細，分支多而纏繞，質(zhì)地致密，不 易挑起； 幼齡同細菌相似，成熟后形成絮狀、粉狀 或顆粒狀，氣生菌絲和背面常有不同的顏 色。 質(zhì)地質(zhì)地: 致密、干燥、多皺、小致密、干燥、多皺、小 而不蔓延、不挑起，表面有而不蔓延、不挑起，表面有 放射狀溝紋。放射狀溝紋。 形狀：隨菌種不同可有兩類：形狀：隨菌種不同可有兩類： (1)產(chǎn)生大量分枝狀菌絲的菌產(chǎn)生大量分枝狀菌絲的菌 種：種： 如如Strptomyces)形成與培形成與培 養(yǎng)基結(jié)合較緊的養(yǎng)基結(jié)合較緊的 菌落，不易

8、菌落，不易 挑起或整個挑起。挑起或整個挑起。 (2)不產(chǎn)生大量菌絲的菌種：不產(chǎn)生大量菌絲的菌種： 如如Nocardia形成的菌落呈粉形成的菌落呈粉 質(zhì)，挑之易碎質(zhì)，挑之易碎 菌落菌落 其它的其它的原核原核微生物微生物 6 作用作用 產(chǎn)生抗生素產(chǎn)生抗生素 諾卡氏菌屬處理含烴類、無機氰化物的廢水。諾卡氏菌屬處理含烴類、無機氰化物的廢水。 諾卡氏菌諾卡氏菌形態(tài)形態(tài)： 菌絲體極度彎曲、菌絲體極度彎曲、 易段。易段。固體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基 上生長只有基質(zhì)菌上生長只有基質(zhì)菌 絲絲，無氣生菌絲或，無氣生菌絲或 很薄。很薄。 其它的其它的原核原核微生物微生物 7、放線菌的代表屬 1） 鏈霉菌屬鏈霉菌屬(Stre

9、ptomyces) ：共約：共約1000多種。最高等，最典型的放線菌，有多種。最高等，最典型的放線菌，有 發(fā)育良好的分支狀菌絲體（三態(tài)全具），孢子絲和孢子的形態(tài)因種而異。產(chǎn)發(fā)育良好的分支狀菌絲體（三態(tài)全具），孢子絲和孢子的形態(tài)因種而異。產(chǎn) 生的抗生素占放線菌產(chǎn)抗生素的生的抗生素占放線菌產(chǎn)抗生素的90%，灰色鏈霉菌產(chǎn)鏈霉素，龜裂鏈霉菌產(chǎn)，灰色鏈霉菌產(chǎn)鏈霉素，龜裂鏈霉菌產(chǎn) 土霉素。土霉素。 2） 諾卡氏菌屬諾卡氏菌屬（Nocardia） ：此屬中多數(shù)種沒有氣生菌絲，只有基內(nèi)菌絲：此屬中多數(shù)種沒有氣生菌絲，只有基內(nèi)菌絲 （營養(yǎng)菌絲），氣生菌絲沒有或很少，在培養(yǎng)（營養(yǎng)菌絲），氣生菌絲沒有或很少，在培養(yǎng)

10、15h至至4天內(nèi)，菌絲體產(chǎn)生橫膈天內(nèi)，菌絲體產(chǎn)生橫膈 膜，分枝的菌絲體突然全部斷裂成桿狀、球狀或帶叉的桿狀體即菌絲斷膜，分枝的菌絲體突然全部斷裂成桿狀、球狀或帶叉的桿狀體即菌絲斷 裂形成孢子。產(chǎn)生的抗生素利福霉素可用于石油脫臘、污水處理。裂形成孢子。產(chǎn)生的抗生素利福霉素可用于石油脫臘、污水處理。 3） 小單孢菌屬小單孢菌屬（Micromonospora) ：不形成氣生菌絲，菌絲斷裂繁殖，只在：不形成氣生菌絲，菌絲斷裂繁殖，只在 營養(yǎng)菌絲上長出很多分枝小梗，頂端著生著一個孢子；其菌落較鏈霉菌小得營養(yǎng)菌絲上長出很多分枝小梗，頂端著生著一個孢子；其菌落較鏈霉菌小得 多。產(chǎn)生慶大霉素。多。產(chǎn)生慶大霉素

11、。 二二 絲狀細菌（絲狀細菌（Filamentous Bacteria） 處理廢水作用重要獨特！處理廢水作用重要獨特！ 廢水處理中常見的絲狀細菌廢水處理中常見的絲狀細菌主要有主要有： 球衣菌屬（球衣菌屬（Sphaerotilus） 鐵細菌屬（鐵細菌屬（Crenothrix） 貝日阿托氏菌屬（貝日阿托氏菌屬（Beggiatoa） 發(fā)硫細菌屬（發(fā)硫細菌屬（Thiothirx） 共同特征：共同特征： 絲狀體不分枝或假分枝。絲狀體不分枝或假分枝。 其它的其它的原核原核微生物微生物 （一）（一） 球衣菌球衣菌 1 特性特性 具假分枝具假分枝 好氧，但好氧，但 在在溶解氧小于溶解氧小于0.1mg/L的微氧

12、環(huán)境的微氧環(huán)境 仍仍可生長可生長 分解有機物能力強分解有機物能力強 其它的其它的原核原核微生物微生物 2 作用作用 構(gòu)成構(gòu)成生物膜生物膜的重要菌種的重要菌種 利于有機物的去除利于有機物的去除 容易引起容易引起污泥膨脹污泥膨脹 污泥膨脹：污泥膨脹： 絲狀細菌在活性污泥中大量繁絲狀細菌在活性污泥中大量繁 殖，使污泥結(jié)構(gòu)殖，使污泥結(jié)構(gòu)極度松散極度松散， 絮塊絮塊漂浮水面漂浮水面，比重減輕，比重減輕， 隨水流隨水流流出流出。 其它的其它的原核原核微生物微生物 （二）鐵細菌（二）鐵細菌 1 特性特性 絲狀體不分枝絲狀體不分枝 生活在氧氣少、有較多鐵質(zhì)和二氧化碳的水中生活在氧氣少、有較多鐵質(zhì)和二氧化碳的水

13、中 把把亞鐵亞鐵氧化為氧化為高鐵高鐵 4FeCO3+O2+6H2O 4Fe（OH）3+4CO2+167.5J （黃褐色黃褐色） 其它的其它的原核原核微生物微生物 2 作用作用 造成鐵質(zhì)水管的腐蝕、堵塞。造成鐵質(zhì)水管的腐蝕、堵塞。 使水呈現(xiàn)顏色，影響水質(zhì)。使水呈現(xiàn)顏色，影響水質(zhì)。 其它的其它的原核原核微生物微生物 （三）（三） 硫磺細菌硫磺細菌 貝日阿托氏菌貝日阿托氏菌 發(fā)硫細菌發(fā)硫細菌 1 特性特性 不分枝不分枝。 貝日阿托氏菌貝日阿托氏菌漂浮在池塘或池沼上，漂浮在池塘或池沼上， 不固著。不固著。 發(fā)硫細菌發(fā)硫細菌固著在菌膠團等物上固著在菌膠團等物上 氧化硫化氫、硫磺氧化硫化氫、硫磺等等 2H

14、2S+O22H2O+2S+343J 2S+3O2+2H2O 2H2SO4+494J 貝日阿托氏菌圖貝日阿托氏菌圖 發(fā)硫細菌圖發(fā)硫細菌圖 其它的其它的原核原核微生物微生物 CO2+H2O CH2O+O2 2 作用作用 處理含硫廢水處理含硫廢水 腐蝕管道腐蝕管道 引起活性污泥的污泥膨脹。引起活性污泥的污泥膨脹。 其它的其它的原核原核微生物微生物 絲狀細菌 在正常運行的廢水生物處理系在正常運行的廢水生物處理系 統(tǒng)中，絲狀細菌是生物絮體或生物統(tǒng)中，絲狀細菌是生物絮體或生物 膜的骨架，其上附著菌膠團，膜的骨架，其上附著菌膠團，絲狀絲狀 細菌與菌膠團形成互惠關(guān)系細菌與菌膠團形成互惠關(guān)系。可維?？删S 持廢水

15、處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高抗持廢水處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高抗 沖擊負荷能力。但過度繁殖會引起沖擊負荷能力。但過度繁殖會引起 污泥膨脹。污泥膨脹。 其它的其它的原核原核微生物微生物 三三 藍細菌（藍細菌（Cyanobacteria） 1 特性特性 球狀、桿狀的單細胞球狀、桿狀的單細胞 不分枝的絲狀體不分枝的絲狀體 適應(yīng)溫度廣，喜溫暖。適應(yīng)溫度廣，喜溫暖。 藍綠色，黃褐色至紅色。藍綠色，黃褐色至紅色。 魚腥藻魚腥藻 微囊藻微囊藻 顫藻顫藻 其它的其它的原核原核微生物微生物 （1 1）營養(yǎng)細胞：）營養(yǎng)細胞：光合作用光合作用 （2 2）靜息（厚壁）孢子：）靜息（厚壁）孢子：壁厚，抗不良環(huán)境壁厚，抗不良環(huán)境

16、（3 3）異形胞：）異形胞：固氮固氮 靜息孢子靜息孢子 異形胞異形胞 營養(yǎng)細胞營養(yǎng)細胞 其它的其它的原核原核微生物微生物 Heterocysts(異形胞異形胞) 2 危害危害 引起引起 池塘、湖泊池塘、湖泊“水華水華” （Water bloom） 海洋海洋“赤潮赤潮” （Red tide） 池塘水華池塘水華 海洋赤潮海洋赤潮 其它的其它的原核原核微生物微生物 四四 光合細菌光合細菌 細菌光合作用 細菌光合作用是一部分含有菌綠素和類胡蘿卜素的細菌所 特有的功能。這些細菌和綠色植物一樣，可以利用太陽輻射 能來同化二氧化碳，但是它們大多數(shù)所用的氫源物質(zhì)不是水， 而是某些硫化物和碳氫化合物，因此光合作

17、用過程中不放出 氧氣。 光合細菌(photosynthetic bacteria,簡稱PSB) 不產(chǎn)氧光合細菌(Anoxyenic phototrophic bacteria,簡稱APB) 光合細菌包括硫細菌和無硫細菌兩大類， 硫細菌在缺氧條件下生活，利用硫化氫或其他硫化物的氫 去還原二氧化碳； 無硫細菌大多屬于兼性厭氧微生物，以碳氫化合物(如脂 肪酸、醇、甲烷等)作為氫源物質(zhì)。 大部分的光合細菌都是水生的，通常分布在水底沉積物的 表層或光照強度低水層中。 光合細菌包括綠硫細菌、紅硫細菌(過去叫做紫硫細菌)和 紅螺細菌(過去叫做紫色非硫細菌)。這些細菌都是球狀、 桿狀或弧狀的小型細菌，并且大多

18、數(shù)都不能夠運動。另外， 還有一種可滑行的滑行絲狀綠硫細菌。 應(yīng)用：生產(chǎn)單細胞蛋白和制劑 處理高濃有機廢水 五、五、 立克次氏體立克次氏體( (RickettsiaRickettsia) ) 1. 1. 概念：概念：是介于細菌與病毒之間，更接近與細菌的專性活細是介于細菌與病毒之間，更接近與細菌的專性活細 胞內(nèi)寄生的致病性原核微生物。為紀念美國病理學(xué)家立克次胞內(nèi)寄生的致病性原核微生物。為紀念美國病理學(xué)家立克次 而命名。（而命名。（H.T. Ricketts 1909H.T. Ricketts 1909年發(fā)現(xiàn)該原核微生物，年發(fā)現(xiàn)該原核微生物，19101910年感年感 染該菌而犧牲。）染該菌而犧牲。）

19、 2. 2. 生物學(xué)特性：生物學(xué)特性：菌體多為球桿狀；具完整的細胞結(jié)構(gòu)，菌體多為球桿狀；具完整的細胞結(jié)構(gòu)， 有壁膜；有壁膜；G-G-，不運動，無芽孢；不能通過細菌過濾器，不運動，無芽孢；不能通過細菌過濾器 （Q Q熱除外）；專性細胞內(nèi)寄生；二分裂繁殖；對理熱除外）；專性細胞內(nèi)寄生；二分裂繁殖；對理 化因素抗性弱（一般在化因素抗性弱（一般在5656以上經(jīng)過以上經(jīng)過3030分鐘即可殺死）；分鐘即可殺死）； 壁中有特異性抗原。壁中有特異性抗原。 3. 3. 致病性：致病性： 1 1）疾?。苁谷嘶迹毫餍行园哒顐┘膊。苁谷嘶迹毫餍行园哒顐琎 Q熱，姜蟲熱，熱，姜蟲熱， 戰(zhàn)壕熱等疾病。戰(zhàn)

20、壕熱等疾病。 2 2）媒介物：節(jié)肢動物（虱、蚤、蜱、螨）媒介物：節(jié)肢動物（虱、蚤、蜱、螨） 3 3）癥狀：發(fā)熱，皮疹，中毒癥狀，血壓下降，休克死亡。）癥狀：發(fā)熱，皮疹，中毒癥狀，血壓下降，休克死亡。 4 4）治療：）治療： 我國學(xué)者謝少文我國學(xué)者謝少文19341934年首先用雞胚培養(yǎng)成功。年首先用雞胚培養(yǎng)成功。 衣原體衣原體( (ChlamydiaChlamydia) ) 1. 1. 概念：概念：是一類比立克次氏體小，代謝活性喪失更多的專是一類比立克次氏體小，代謝活性喪失更多的專 性活細胞寄生的致病性原核微生物，是能通過細菌過濾器性活細胞寄生的致病性原核微生物，是能通過細菌過濾器 的一類能量寄

21、生物。的一類能量寄生物。 2. 2. 生物學(xué)特性：生物學(xué)特性：具完整細胞結(jié)構(gòu)，能通過細菌過濾器；具完整細胞結(jié)構(gòu)，能通過細菌過濾器； G-G-，球形；能量寄生物（生物合成能力差，缺乏產(chǎn)能，球形；能量寄生物（生物合成能力差，缺乏產(chǎn)能 系統(tǒng)）；含有始體（大細胞，系統(tǒng)）；含有始體（大細胞，1-1.51-1.5微米）和原體（小細微米）和原體（小細 胞，胞，0.2-0.40.2-0.4微米），只有原體有感染性；二分裂繁殖；微米），只有原體有感染性；二分裂繁殖； 對熱、乙醇、酚、醛較敏感；對熱、乙醇、酚、醛較敏感； 3. 3. 致病性：致病性： 1 1）疾?。海┘膊。?砂眼衣原體砂眼，小兒肺炎，其他疾病（非淋菌尿道砂眼衣原體砂眼，小兒肺炎，其他疾?。ǚ橇芫虻?炎、附件炎、淋巴肉芽腫等）。炎、附件炎、淋巴肉芽腫等）。 鸚鵡熱衣原體鸚鵡、鴿、雞、鵝、牛、羊多種疾病，鸚鵡熱衣原體鸚鵡、鴿、雞、鵝、牛、羊多種疾病， 當(dāng)人吸入鳥的感染性分泌物后，能導(dǎo)致肺炎和毒血癥。當(dāng)人吸入鳥的感染性分泌物后，能導(dǎo)致肺炎和毒血癥。 2 2）癥狀：）癥狀