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第十章 廢水生化處理理論基礎(chǔ) 一、,第一節(jié) 廢水處理生物基礎(chǔ) 一、概述 廢水的生物處理方法(也叫生化法) 是利用微生物的新陳代謝作用，使廢水中呈溶解狀態(tài)、膠體狀態(tài)以及某些不溶解的有機甚至無機污染物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無害的物質(zhì)，從而達到凈化的目的。 微生物：單細胞及多細胞生物。 狹義指 菌類生物(細菌、放線菌、真菌及病毒等） 廣義指除菌類生物及病毒外，藻類、原生動物和一些后生動物。,非細胞結(jié)構(gòu)生物 病毒界 真細菌亞綱 原核細胞生物 原核生物界 真細菌綱 原生動物 放線菌綱 真核原生 細菌門 粘細菌綱 生物界 真核藻類 立克氏體綱 酵母菌 螺旋體綱 真菌界 支原體綱 真核細胞 霉菌 生物 微型后生動物 動物界 高低等動物 低等植物 植物界 高等植物,具細胞結(jié)構(gòu)生物,生物,藍藻門（藍綠細菌）,微生物,微生物一般指體形在0.1毫米以下的小生物，個體微小的特性使微生物獲得了高等生物無法具備的特征. 微生物的特點： 個體極小 繁殖快、代謝速率快 數(shù)量多 易變異 種類多、分布廣、代謝類型多樣,微生物(microorganisms)是一群個體微小、結(jié)構(gòu)簡單，人的肉眼看不見的，必須借助于光學顯微鏡或電子顯微鏡才能看到的微小生物。,(一)個體極小,微生物的個體極小，由幾納米到幾微米,人類肉眼的分辨率為0.1mm，幾十甚至上百個細菌排在一起才能看見；光學顯微鏡的分辨率為0.2um，可以看見大部分微生物的輪廓，而病毒小于02um，在光學顯微鏡可視范圍外，需通過電子顯微鏡才可看見，電子顯微鏡的分辨率為0.20.4nm,利用電子顯微鏡可以清晰地看見各種微生物的結(jié)構(gòu)。,艾滋病毒攻擊人體淋巴細胞 電子顯微鏡放大十萬倍 4mm:40nm,微生物的特征,體積小，面積大,桿菌的寬度是0.5微米，因此80個桿菌“肩并肩”地排列成橫隊，也只有一根頭發(fā)絲的寬度。 桿菌的長度約2微米，故1500個桿菌頭尾銜接起來僅有一顆芝麻長。 人的體表面積和相同大小體積的細菌的體表面積相比，人只有細菌的30萬分之一。,(二)繁殖快、代謝速率快,生物界中，微生物具有最高的繁殖速度。尤其是以二分裂方式繁殖的細菌，其速度更是驚人。例如，大腸桿菌和梭狀芽孢桿菌在最合適的條件下，20分鐘可繁殖一代。如果它始終處在最適宜的條件下，則一晝夜可由一個細菌產(chǎn)生4.71021個后代，經(jīng)48h后可產(chǎn)生2.21043個后代。假如一個細菌重量為1012g，那么，這里的總重量將達到2.21025噸。這個重量相當于4000個地球之重。當然，由于種種限制，這種幾何級數(shù)增殖速度最多也只能維持幾個小時。由于這一特點，廢水處理中，提供合適的條件， 微生物很快就會達到相當?shù)臄?shù)量，從而廢物處理效率很高。,（三）數(shù)量多,由于微生物的生長繁殖速度快，代謝強度大，因此，凡有微生物生存的地方，它們通常都擁有巨大的數(shù)量。以下一些數(shù)字可說明環(huán)境中微生物數(shù)量之多： (1)土壤是微生物的“大本營”，其中細菌數(shù)量達數(shù)億個g，放線菌孢子達數(shù)千萬個g，霉菌孢子達數(shù)百萬個g，酵母菌達數(shù)十萬個g; (2)全世界海洋中微生物的總重量約280億噸 (3)人體腸道內(nèi)菌體總數(shù)達100萬億個左右。,(4)新鮮葉子表面微生物數(shù)量達100多萬個g (5)人們使用的鈔票，平均每張紙幣上的細菌數(shù)多達900萬個，大腸桿菌檢出率達879。 (6)人的一個噴嚏約含菌4，500150，000個，感冒患者的一個噴嚏含細菌多達8，500萬個。 一系列的調(diào)查數(shù)據(jù)表明，我們是生活在一個被大量微生物包圍著的環(huán)境中，只是因為肉眼不可見而常?！吧碓诰胁恢薄?(四)易變異,多數(shù)微生物為單細胞，結(jié)構(gòu)簡單，整個細胞直接與環(huán)境接觸，易受環(huán)境因素影響，引起遺傳物質(zhì)DNA的改變而發(fā)生變異，即使變異頻率十分低（如10-510-10），由于數(shù)量龐大，也可以在短時間內(nèi)出現(xiàn)大量變異后代，當環(huán)境變化時，微生物會大量死亡，活下來的微生物往往會發(fā)生結(jié)構(gòu)和生理特性的變異以適應(yīng)變化了的環(huán)境。,近五十年來，由于工業(yè)化的發(fā)展出現(xiàn)來大量人工合成的有機化合物，如殺蟲劑、除草劑、洗滌劑、增塑劑、塑料等。這些化合物對地球來講是新參加進來的成員。開始，微生物很難降解他們，但由于微生物有很強的變異性特點陸續(xù)出現(xiàn)了能分解他們的微生物種類。 微生物易變異的特點對于人類不利處在于在微生物研究中會引起菌種退化，同時在醫(yī)療中致病菌對抗生素產(chǎn)生抗藥性；但我們也可以利用微生物易變異的特點在廢水處理中進行活性污泥的馴化，及選育特定的微生物以分解難降解的有機物等工作。,(五) 種類多、分布廣、代謝類型多樣,目前已確定的微生物種數(shù)還只有10萬種左右，其中細菌、放線菌約1500種。蘇聯(lián)微生物學家伊姆舍涅茨基曾估計，“目前我們所了解的微生物總數(shù)，至多也不超過生活在自然界中的微生物總數(shù)的10”。如果這一估計不錯的話，將來的某一天，微生物的總數(shù)可能會超過目前動、植物的種數(shù)之和。 在地球上，微生物的分布可說是無微不至，無孔不入，無遠不達。微生物只怕“火”，地球上除了火山的中心區(qū)域外，從生物圈、土壤、水圈直至大氣圈、巖石圈，到處都有微生物的足跡。,微生物的代謝類型極其多樣，其“食譜”之廣是任何生物都不能相比的。凡自然界存在的有機物，都能被微生物利用、分解。 例如，假單胞菌屬的某些種，甚至能分解90種以上的有機物，可利用其中的任何一種作為唯一的碳源和能源進行代謝。 有些微生物還可利用有毒物質(zhì)如酚、氰(脂)化物等作為營養(yǎng)。再如，汞是一種人所共知的環(huán)境毒物，有一類微生物能使汞甲基化，進一步加大汞的毒性和危害；又有另一類抗汞微生物，可使甲基汞變?yōu)樵毓瑥亩衫糜诨厥展?，去除汞害。在廢物處理中，我們能很容易找到用于處理各種污染物質(zhì)的微生物菌種。,二、廢水處理過程中的微生物 給水和廢水處理涉及的微生物的種類很多，主要三類：原核細胞微生物、真核細胞微生物和非細胞結(jié)構(gòu)的病毒(噬菌體)。 （一）原核細胞微生物 原核細胞微生物的細胞僅有原始的核物質(zhì)，無核膜與核仁的分化，也無細胞器等。包括：細菌、放線菌、藍細菌等，其結(jié)構(gòu)如圖所示。,細菌(真細菌) 細菌是廢水和給水處理中最重要的一類微生物。它是一種單細胞的類似植物的生物。細菌的大小一般為0.51.0微米。細菌具球形、桿狀及螺旋等形狀分別稱為球菌、桿菌和螺旋菌。細菌以單個或群體，通常以二分裂法繁殖。,細菌細胞的最外層為細胞壁(cellwall)，厚約20 nm，是具有較強的堅韌性的一層薄膜，起固定細菌形態(tài)和保護細胞的作用。 細胞壁由脂類、蛋白質(zhì)和多糖的聚合物組成，其功能主要有：固定細胞外形；保護細胞免受外力的損傷；阻攔大分子物質(zhì)進人細胞；協(xié)助鞭毛運動；使細胞具有致病性及對噬菌體的敏感性。,細胞壁在細菌分類鑒別中有著十分重要的地位。 在細菌染色中有一種常用的染色方法稱為革蘭氏染色，所有的細菌通過革蘭氏染色被區(qū)分為兩類革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌,細胞膜是一層緊貼著細胞壁而包圍著細胞質(zhì)的薄膜，厚約l0nm，其化學組成主要是脂類和蛋白質(zhì)。這種膜具有選擇性吸收的半滲透性，膜上具有與物質(zhì)滲透有關(guān)的酶類，在吸收營養(yǎng)物質(zhì)和排除廢物方面起著至要作用。由于它含有核糖核酸的成分，是嗜堿性的，與堿性染料結(jié)合能力較強。,胞膜里面的細胞質(zhì)是一種無色透明而粘稠的膠體。其主要成分是水、蛋白質(zhì)、核酸和脂類等。細胞質(zhì)內(nèi)具有各種酶系統(tǒng)能不斷 地進行新陳代謝活動。年幼細菌的細胞質(zhì)非常稠密、均勻、很容易染色。成熟細胞的細胞質(zhì)內(nèi)含有顆粒狀態(tài)的貯藏物質(zhì)，又由于細菌的生命活動產(chǎn)生了許多空泡，染色能力較差，導致著色不均勻。,細菌的新陳代謝活動是在細胞質(zhì)內(nèi)進行的，核物質(zhì)在細菌細胞質(zhì)內(nèi)，由于沒有核膜，因而是分散不定型的，它具有雙螺旋的環(huán)形DNA（脫氧核糖核酸）結(jié)構(gòu)，是細菌遺傳變異的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有真核細胞細胞核的功能。質(zhì)粒是細菌的另外一種遺傳物質(zhì)，為小環(huán)狀DNA分子，它可以獨立地復制，穩(wěn)定地遺傳。在處理含毒物質(zhì)廢水及復雜的人工合成有機廢水時，常借助降解性質(zhì)粒和抗性質(zhì)粒等的去除作用。,細胞質(zhì)的中間體是由于細胞膜陷于細胞質(zhì)內(nèi)而形成的，所以是與外界相通的一種結(jié)構(gòu)，其功能是進行呼吸作用和供給細胞能量。 細胞質(zhì)內(nèi)的載色體膜結(jié)構(gòu)，也是由細胞膜內(nèi)陷形成的，是進行光合作用的場所。,不同細菌形成不同形狀的菌膠團，有分枝狀的、垂絲狀的、球形的、橢圓形的、蘑菇形的、片狀的以及各種不規(guī)則形狀 的。菌膠團細菌藏在膠體物質(zhì)內(nèi)，一方面對動物的吞噬起保護作用，同時也增強了它對不良環(huán)境的抵抗能力。 菌膠團是活性污泥和生物膜的重要組成部分，有較強的吸附和氧化有機物的能力，在廢水生物處理中具有重要作用。 活性污泥性能的好壞，主要可根據(jù)所含菌膠團多少、大小及結(jié)構(gòu)的緊密程度來確定。新生膠閉 (即新形成的菌膠團)顏色較淺，甚至無色透明，但有旺盛的生命力，氧化分解有機物的能力強。老化了的菌膠團，由于吸附了許多雜質(zhì)，顏色較深，看不到細菌單體，而像一團爛泥似的，生命力較差。 一定菌種的細菌 在適宜環(huán)境條件下形成一定形態(tài)結(jié)構(gòu)的菌膠團，而當遇到不適宜的環(huán)境時，茵膠團就發(fā)生松散，甚至呈現(xiàn)單個細菌，影響處理效果。因此，為了使 廢水處理達到較好的效果，要求菌膠團結(jié)構(gòu)緊密，吸附、沉降性能良好。這就必須滿足菌膠團細菌對營養(yǎng)及環(huán)境的要求。,某些桿菌和極少數(shù)球菌能在菌體內(nèi)形成圓形或橢圓形的內(nèi)生孢子，稱為芽孢。芽孢是這些細菌在生長發(fā)育過程中特殊的休眠細胞形態(tài)，是在一定環(huán)境條件下細胞質(zhì)和核質(zhì)濃縮凝集所形成的。水分少，一般在 40左右且不易透水，代謝活力也較弱，所以能夠抵抗極不適宜的環(huán)境。 一般說，普通細菌在7080時煮10min就死亡，而芽孢在120140 時還能生存幾小時，又如在5石炭酸(苯酚)溶液中普通細菌很快死亡，而芽能忍耐15d之久。另外，芽孢對干燥和輻射的抵抗力也很強。在廢水生物處理過程中，特別是處理有毒廢水時，都有芽孢細菌的生長。 還有些細菌可以形成一種由菌體內(nèi)向菌體外伸出的細而長的鞭毛。 鞭毛由特殊的鞭毛蛋白組成，呈空心柱狀結(jié)構(gòu)，它是細菌的運動器官。,有鞭毛的細菌很容易失去鞭毛而停止游動。無鞭毛的細菌在液體中只能呈分子運動。 有些細菌的表面長有許多細而短和直的纖毛(或菌毛)，其組 成與鞭毛相同，但與運動無關(guān)，能幫助細菌呼吸，并在固著物表面以及菌體之間粘成菌醭。 水處理所涉及的細菌種類很多，主要的菌種有下列十一類。對給水 處理而言，由于細菌在常規(guī)過程中不參與處理作用，因此水中出現(xiàn)的細菌只是一種應(yīng)被去除的有害雜質(zhì)。對廢水的生物處理而言，細菌是參與處理過程的基本動力，它們直接或間接地氧化分解有機污染物，是生物絮體和生物膜的基本成分。 (1)假單胞菌屬 (2)動膠菌屬,（3）產(chǎn)堿干菌屬 （4）黃桿菌屬 （5）芽孢桿菌屬 （6）埃希氏菌屬 （7）微球菌屬 （8）葡萄糖菌屬 （9）甲烷桿菌屬 （10）甲烷八疊球菌屬 （11）甲烷球菌屬,(1)假單胞菌屬(Pseudomomas) 細菌中較大的菌屬，有200多種細菌，在環(huán)境和水體中極常見。菌體呈直桿狀或微彎曲的桿狀，菌體的大小0.50.8微米，長1.53.0微米。革蘭氏染色陰性，不產(chǎn)生芽孢，具有端生一根或叢生鞭毛，為化能異養(yǎng)型。能利用多種有機物，包括一些較復雜不易為其它微生物利用的化合物，在自然界物質(zhì)轉(zhuǎn)化中起著廣泛而重要的作用。屬需氧性細菌。有的能使硝酸鹽還原，具有接觸酶，多數(shù)菌種能產(chǎn)生水溶性螢光色素。少數(shù)菌種為病原菌；,(2)動膠菌屬(Zoogloea) 呈桿狀，菌體寬為0.51.0微米，長13微米。幼齡菌的菌體具有端生鞭毛，運動很活潑，可聚集成絮毛狀菌膠團。革蘭氏染色為陰性，不產(chǎn)生芽孢。屬于需氧化能異養(yǎng)菌。能利用一些糖類及氨基酸等，但不能利用淀粉、肝糖、纖維素和蛋白質(zhì)等高分子有機物，不產(chǎn)生色素。 (3)產(chǎn)堿桿菌屬(Alcaligenes) 呈短桿狀，菌體寬為0.51.2微米，長0.52.6微米.。具有14根周生鞭毛，無芽孢。革蘭氏陰性，需氧化能異養(yǎng)菌。有的能利用硝酸鹽通過厭氧呼吸進行反硝化。可以利用乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽及其它的有機酸和一些含氮有機化合物。,(4)黃桿菌屬(F1avobacterium) 從球桿狀到細桿狀，借周生鞭毛運動或不運動。無芽孢，革蘭氏陰性可產(chǎn)生黃、橙、紅或褐色色素。為兼性厭氧化能異養(yǎng)型細菌。能分解利用蛋白質(zhì)。 (5)芽孢桿菌屬(Bacillus) 呈桿狀，菌體寬0.32.2微米，長1.27微米。多具有側(cè)生鞭毛，能產(chǎn)生芽孢。革蘭氏陽性，多為需氧或兼性厭氧菌，為化能異養(yǎng)型。利用多種底物進行需氧生物氧化。在環(huán)境中各種有機物質(zhì)的轉(zhuǎn)化與分解中起重要作用。 (6)埃希氏菌屬(Escherichia) 腸桿菌科的代表屬。短桿狀，菌體寬11.5微米，長26微米。以周生鞭毛運動或不運動,無芽孢，革蘭氏陰性，兼性厭氧化能異養(yǎng)型細菌。能發(fā)酵葡萄糖和其它碳水化合物，產(chǎn)生丙酮酸鹽，進一步轉(zhuǎn)化成乳酸、醋酸和甲酸。部分甲酸可轉(zhuǎn)化為C02和H2.。能利用酣酸鹽但不能利用檸檬酸鹽。在伊紅美蘭培養(yǎng)基上茵體呈深藍黑色，有金屬光澤。本屬中的大腸埃希氏菌為重要的糞便污染指示菌。,(7)微球菌屬(Micrococcus) 呈球形，直徑為0.53.5微米，單生、成對或形成四聯(lián)、八 疊或不規(guī)則聚集體。革蘭氏陽性，為需氧化能異養(yǎng)菌。能氧化葡萄糖等有機物為醋酸或徹底氧化為C02和H20。 (8)葡萄球菌屬(Staphylococcus) 呈球形，直徑為0.51.5微米，單生、成對或聚集成不規(guī)則的葡萄狀。革蘭氏陽性，兼性厭氧化能異養(yǎng)菌。在厭氧條件下發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生乳酸，在需氧條件下主要產(chǎn)生醋酸及少量的CO2.,（9)甲烷桿菌屬(Methanobacterium) 菌體直或彎曲、鉤形，不產(chǎn)生芽孢。有的成為絲狀體或類球菌狀，菌體大小約0.51.0微米。革蘭氏陽性或陰性。 為嚴格厭氧化能異養(yǎng)菌，能利用H2還原CO2生成甲烷，并獲得生長的能量。能利用乙酸鹽和丁酸鹽作為能源，有時用甲酸作為電子供體。在3845的溫度條件下生長良好。,(10)甲烷八疊球菌屬(Methanococcus) 大的球形細胞，菌體直徑為1.52.5微米，呈規(guī)則的疊狀堆體。革蘭氏染色不定，不運動。為嚴格厭氧化能菌。能從乙酸鹽形成甲烷，有時從甲醇、CO中形成甲烷。在3037時生長良好。 (11)甲烷球菌屬(Methnococcus) 球形細胞，單個、成對或成堆，革蘭氏染色陽性或陰性。為嚴格厭氧化能菌，能從H2和CO2、甲酸鹽、乙酸鹽或丁酸鹽形成甲烷。最適合的生長溫度為3040。最適宜的pH值為8.0左右。,絲狀菌 絲狀菌（Filamentous Bacteria)主要為球衣菌屬、鐵細菌屬、貝日阿托氏菌屬和發(fā)硫菌屬。絲狀體不分枝或有假分枝。在正常運行的廢水生物處理系統(tǒng)中，這些絲狀細菌往往是生物絮體或生物膜的骨架，其上附著菌膠團，絲狀細菌與菌膠團細菌形成互惠關(guān)系。這種互惠關(guān)系增加了系統(tǒng)內(nèi)物質(zhì)的多樣性，而微生物群體的穩(wěn)定性是建立在種群多樣性的基礎(chǔ)上的，因此這種結(jié)構(gòu)性的絲狀細菌對維持廢水處理系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)抗沖擊負荷能力有重要意義。 球衣菌的絲狀體大多具有假分枝。單個細胞菌體從鞘皮的開口處游出后，可附著在另一絲狀體鞘上發(fā)育成新絲狀體，形成假的分枝。球衣菌屬化能有機營養(yǎng)型，為專性需氧菌，分解有機物能力較強。在需氧生物處理生物膜法中，球衣菌是構(gòu)成生物膜的重要菌種。在活性污泥中保持一定數(shù)量的球衣菌，對有機物的去除是有利的。但當球衣菌在活性污泥中大量繁殖會引起污泥膨脹。,鐵細菌的絲狀體多不分枝。一般生活在含氧少，溶有較多鐵質(zhì)和二氧化碳的水中。能將細胞內(nèi)吸收的亞鐵氧化為高鐵，從而獲得能量：,生成的Fe(0H)3常沉積于鞘皮上，使絲狀體呈黃褐色。不溶性的高鐵化合物排出菌體后沉積下來，可造成鐵質(zhì)水管的腐蝕和堵塞。 貝日阿托氏菌是一種漂浮在池塘或沼澤上的硫磺細菌，絲狀體不分技，不固著于其它物體上，能進行匍匐運動。發(fā)硫細菌也是一類不分枝的絲狀硫磺細菌，常固著于活性污泥的菌膠團 中或其它物體上。它們能氧化硫化氫、硫磺和其它硫化物，同時放出能量：,在硫化氫充足的環(huán)境中，以氧化生成硫磺作用為主，在菌體內(nèi)形成很多硫粒。當硫化氫缺少時，以硫磺氧化生成硫酸的反應(yīng)為主，菌體內(nèi)硫粒逐漸消失。硫磺細菌在處理含硫廢水中有 著重要意義。貝氏硫細菌在活性污泥中過量繁殖也會造成污泥的膨脹。 放線菌 放線菌為具有分枝的絲狀菌,介于細菌和真菌之間。菌絲無隔膜，是單細胞微生物。放線菌的菌絲分為營養(yǎng)菌絲、氣生菌絲和孢子絲。孢子絲可斷裂為分生孢子，孢子具有不同的色素，呈現(xiàn)不同的顏色。放線菌通過無性孢子及茵絲片段進行繁殖。大多數(shù)放線菌是好氧性的，生長最適宜pH位為78，最適宜溫度為2530。不少抗菌素是由放線菌產(chǎn)生的。放線菌中的諾卡氏菌屬有分解氧化無機氰化物和烴類化合物的能力，在處理含烴類和無機氰化物的廢水中起著重要作用。,藍細菌 藍細菌有時列入藻類，也稱為藍藻。因其細胞結(jié)構(gòu)為原核，故歸入細菌類。簡單藍細菌為球狀或桿狀的單細胞生物，與較大的細菌相似。多數(shù)藍細菌是由多個單細胞連成不分技的絲狀 體。菌體外具膠質(zhì)外套，使多個菌體或絲狀體集成一團。大多數(shù)藍細菌能滑行運動。某些絲狀藍細菌可生成靜息孢子與異形細胞等結(jié)構(gòu)。靜息孢子既是休眠體又是繁殖體。異形細胞不起繁殖作用，是藍細菌進行固氮的場所。藍細菌是光合型微生物，其光合色素主要為葉綠素及藻藍素等。 在光合過程中， 藍細菌以CO2作為碳源，陽光作為能源，H2O作為電子供體，形成有機碳復合物： CO2+H2O葡萄糖O2 多數(shù)藍細菌生存于淡水中，是水生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中的重要一環(huán)。當惡性增殖時，可形成“水華”(water btoom)，造成水質(zhì)惡化。海洋中的“赤潮”(red tide)有時也系細菌大量繁殖所致。,常見的藍細菌屬有下列幾類：囊藻屬，是湖泊中常見的 種類。顫藻屬為多細胞圓柱狀絲狀體，不分枝，絲狀體在水中能顫動或滑動。色腥藻屬為多細胞絲狀體，單獨或成膠團的群體，細胞圓形或腰鼓形，有異形細胞和靜孢子，在湖泊中大量生長可形成“水華。念珠藻屬，其菌絲常不規(guī)則地彎曲在堅固的膠質(zhì)鞘中，形成膠塊，不少種類有固氮能力。,（二）真核細胞微生物 真核細胞微生物的細胞核分化程度較高，有核膜和核仁。細胞質(zhì)內(nèi)有完整的細胞器，包括中心粒、線粒體、葉綠體、核糖體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等。真核生物與原核生物雖然在分子水平上相類似，但在遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)及遺傳現(xiàn)象上有很大差異。真核生物的結(jié)構(gòu)更復雜。真菌、單細胞藻類及原生動物等均屬于真核細胞微生物。真核細胞的結(jié)構(gòu)如圖所示。,原生動物 原生動物是單細胞的動物，長10100微米。這類動物包括很多不同形態(tài)的物種，最小的原生動物接近于細菌的尺寸，而最大的原生動物可以借肉眼看見。有的原生動物沒有細胞壁，只是一團裸露的原生質(zhì)，如變形蟲就是這樣。一些原生動物有柔軟的細胞壁，另外一些原生動物還在細胞壁外包了一層碩質(zhì)殼。這樣殼上有孔，細胞質(zhì)通過這些孔與環(huán)境接觸。殼的成分為甲殼質(zhì)、二氧化硅或碳酸鈣。原生動物的原生質(zhì)大致可用實驗式C7H14O3N表示。 可以吞食細菌、有機物。,真菌 真菌也是類似植物的低等生物，但結(jié)構(gòu)比細菌和放線菌復雜。它的種類繁多，包括微小的酵母菌、霉菌、傘菌等，不能進行光合作用，是寄生的或腐生的。真菌形態(tài)有單細胞和多細胞兩種形式。與水生物處理有關(guān)的是單細胞的酵母菌和多細胞的霉菌。,藻類 藻類是含有能進行光合作用的葉綠素的低等植物。有單細胞的、群體的和多細胞的，結(jié)構(gòu)簡單，無根、莖、葉的分化(除海洋較大型藻類除外)，一般都很微小，如小球藻等，須藉助顯微鏡才能看見。藻類主要分布在淡水和油水中。藻類能利用光能、CO2、NH3、及P043-等產(chǎn)生新細胞并釋放氧氣。在缺日光時，某些藻種能以化學合成代謝機理生存，在這種情況下就要攝入氧氣。光合作用由色素控制。藻類以其色素的顏色分成綠藻、藍藻、紅藻及褐藻等。藻類和細菌可以共同生長在水中而不互相競爭食物。藻類利用細菌分解有機物所產(chǎn)生的最終產(chǎn)物，釋放氧氣以維持需氧環(huán)境，兩者起協(xié)同作用。在缺乏有機物時，藻類靠水中礦物成分生長。在硬水中，藻類從碳酸氫根中取得CO2,，從而使硬度離于沉淀出來，并提高水的pH值。 在氧化塘中就利用了藻類的上述作用。但是，由于光在廢水中透過較差，不利于藻類的生命活動，所以在其它廢水的處理過程中，藻類所能起的作用是有限的。由于藻類多數(shù)為水生生物，而與給水處理有密切關(guān)系，湖水或水庫水中的藻類能使水質(zhì)產(chǎn)生色度、異味和異臭氣并導致過濾設(shè)備的堵塞。,（三）病 毒 病毒為沒有細胞結(jié)構(gòu)的唯一的微生物，大多病毒只是核酸與蛋白質(zhì)組成的大分子，而且只含有DNA或RNA一種類型的核酸。病毒的個體很小，能通過細菌濾器，須藉助電子顯微鏡才能看見。它們沒有酶系統(tǒng)，不能進行獨立的代謝活動，只能專性寄生，只有在寄主體內(nèi)才表現(xiàn)生命的特征。病毒寄生于人、動物、植物及微生物等的活細胞內(nèi)，可以引起人及動物、植物的傳染病。寄生在細菌細胞內(nèi)的病毒叫噬菌體。噬菌體具有高度的寄生專一性。,二、微生物的新陳代謝 微生物在生命活動中，不斷從外界環(huán)境中攝取營養(yǎng)物質(zhì)，并通過復雜的酶催化反應(yīng)將其加以利用，提供能量并合成新的生物體，同時又不斷向外接環(huán)境排泄廢物。這種為了維持生命活動過程與繁殖下代而進行的各種化學變化稱為微生物的新陳代謝（代謝）。 （一）分解代謝 高能化合物分解為低能化合物，物質(zhì)由繁到簡并逐級釋放能量的過程叫分解代謝（好氧分解代謝和厭氧分解代謝），或稱異化作用。 （二）合成代謝 微生物從外界獲得能量，將低能化合物合成生物體的過程叫合成代謝。,（三）微生物生長的影響因素 微生物種類繁多，各種微生物要求的營養(yǎng)物質(zhì)亦不盡相同，根據(jù)對營養(yǎng)要求的不同，可將微生物分為特定的種類。： 根據(jù)所需碳的化學形式，微生物可分為 （1）自養(yǎng)型，即用CO2或HCO3作為唯一的碳源，并利用這些碳源構(gòu)造它們的全部含碳生物分子的微生物（通常稱為自養(yǎng)菌）； （2）異養(yǎng)型,即需要攝取存在于相對復雜的還原態(tài)有機化合物中的碳（如葡萄糖中的碳）的微生物（通常稱為異養(yǎng)菌）。,根據(jù)所需的能源，微生物可分為： （1）光營養(yǎng)型，即利用光作為能源的微生物； （2）化能營養(yǎng)型，即利用氧化還原反應(yīng)提供能源的微生物。 影響微生物生長的因素最重要的是營養(yǎng)條件、溫度、PH值、需氧量以及有毒物質(zhì)。,（1）微生物的營養(yǎng) 從微生物的細胞組成元素來看，碳和氮是構(gòu)成菌體成分的重要元素對無機營養(yǎng)元素，磷源是主要的，且相互間需滿足一定比例。許多學者研究了廢水處理中微生物對碳、氮、磷三大營養(yǎng)要系的要求。對好氧生物處理：BOD:N:P100:5:l，碳源以BOD5值表示，N以NH3-N計P以PO4-3中的P計；對厭氧消化處理，C/N比值在（1020）:1的范圍內(nèi)時，消化效率最佳。,（2）反應(yīng)溫度 溫度對微生物具有廣泛的影響，不同的反應(yīng)溫度，就有不同的微生物和不同的生長