讲禾稿课程名称：水处理生物学课程编号：H05308授课学期：2014-2015-2授课班级：2012给排水姜登岭任课教师：河北联合大学建筑工程学院
讲 稿 课程名称： 水处理生物学 课程编号： H05308 授课学期： 2014-2015-2 授课班级： 2012 给排水 任课教师： 姜登岭 河北联合大学建筑工程学院
水处理生物学课程教学大纲课程名称：水处理生物学课程名称：WaterTreatmentBiology课程类型：专业基础必修课学时：40适用对象：给水排水工程专业本科先修课程：无一、课程的性质、目的与任务“水处理生物学”是给水排水工程专业的一门专业基础课。本课程的任务是使学生系统掌握微生物学的基本知识，了解微生物的形态、掌握微生物的生理特性、控制以及利用它们的方法，掌握微生物、水生植物、水生动物等在水体净化和水处理中的作用机理，熟悉水中微生物的检验方法等。二、课程的内容及学时分配讨论实验习题内容讲课上机其他合计课课课绪论22226细菌的形态和结构614 细菌的生理特性224细菌的生长和遗传变异10其他微生物62424水的卫生细菌学628废水生物处理中的微生物22水生动植物及其在水处理中的应用302840合计第一单元绪论（建议学时数：2学时）本单元的学习目的和要求：了解微生物学的发展；微生物、水生动物、水生植物在水处理中的作用水中常见的微生物等。本单元的重点和难点：水中常见的微生物。第二单元细菌的形态和结构（建议学时数：2学时）本单元的学习目的和要求：细菌的形态、大小：细菌的细胞结构及各结构的功能：细菌的菌落特征。本单元的重点和难点：细菌的细胞结构及各结构的功能。第三单元细菌的生理特性（建议学时数：6学时）本单元的学习目的和要求：细菌的营养成分和营养类型；酶的特性及米-门公式；细菌的呼吸类型；环
水处理生物学课程教学大纲 课程名称：水处理生物学 课程名称：Water Treatment Biology 课程类型：专业基础必修课 学 时：40 适用对象：给水排水工程专业本科 先修课程：无 一、课程的性质、目的与任务 “水处理生物学”是给水排水工程专业的一门专业基础课。本课程的任务是使学生系统掌握微生物学 的基本知识，了解微生物的形态、掌握微生物的生理特性、控制以及利用它们的方法，掌握微生物、水生 植物、水生动物等在水体净化和水处理中的作用机理，熟悉水中微生物的检验方法等。 二、课程的内容及学时分配 内容 讲课 习题 课 讨论 课 实验 课 上机 其他 合计 绪论 2 2 细菌的形态和结构 2 2 6 细菌的生理特性 6 14 细菌的生长和遗传变异 2 2 4 其他微生物 6 2 10 水的卫生细菌学 4 2 4 废水生物处理中的微生物 6 2 8 水生动植物及其在水处理中的应用 2 2 合计 30 2 8 40 第一单元 绪论（建议学时数：2 学时） 本单元的学习目的和要求：了解微生物学的发展；微生物、水生动物、水生植物在水处理中的作用； 水中常见的微生物等。 本单元的重点和难点：水中常见的微生物。 第二单元 细菌的形态和结构（建议学时数：2 学时） 本单元的学习目的和要求：细菌的形态、大小；细菌的细胞结构及各结构的功能；细菌的菌落特征。 本单元的重点和难点：细菌的细胞结构及各结构的功能。 第三单元 细菌的生理特性（建议学时数：6 学时） 本单元的学习目的和要求：细菌的营养成分和营养类型；酶的特性及米-门公式；细菌的呼吸类型；环
境因素对细菌生长的影响。本单元的重点和难点：酶的特性及米-门公式；细菌的呼吸类型。第四单元细菌的生长和遗传变异（建议学时数：4学时）本单元的学习目的和要求：细菌的计数方法；细菌生长测定方法；细菌的生长及其特性；细菌的遗传与变异及其应用。本单元的重点和难点：细菌的生长及其特性。第五单元其他微生物（建议学时数：6学时）本单元的学习目的和要求：放线菌、光合细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物、病毒和噬菌体：微生物之间的关系。本单元的重点和难点：藻类、原生动物；微生物之间的关系。第六单元水的微生细菌学（建议学时数：4学时）本单元的学习目的和要求：水中的细菌及其分布；水中的病原菌、大肠菌群及其测定方法；水中微生物的控制方法：水中的病毒及其检验。本单元的重点和难点：大肠菌群及其测定方法。第七单元废水生物处理中的微生物（建议学时数：6学时）本单元的学习目的和要求：污染物的降解与转化；典型有机物的生物降解途径：无机元素的生物转化典型废水生物处理方法及微生物特性。本单元的重点和难点：典型有机物的生物降解途径：无机元素的生物转化；典型废水生物处理方法及微生物特性。第八单元：水生动植物及其在水处理中的应用（建议学时数：2学时）本单元的学习目的和要求：水生植物的分类、种群与群落生态；大型水生植物的一般生理特性；水生植物的污染物去除机制及其在污水处理以及水体污染修复中的应用。水生动物的分类、种群与群落生态；浮游动物、底栖动物、周丛动物的基本概念及其在水体净化中的作用；水体污染的指示生物：毒性的生物监测。本单元的重点和难点：水生植物的污染物去除机制及其在污水处理以及水体污染修复中的应用。水体污染的指示生物。三、教材及参考书教材：水处理微生物学基础顾夏声胡洪营中国建筑工业出版社参考书：环境工程微生物学陈剑虹主编武汉理工大学出版社微生物学教程周德庆高等教育出版社污染控制微生物学任南琪哈尔滨工业大学出版社
境因素对细菌生长的影响。 本单元的重点和难点：酶的特性及米-门公式；细菌的呼吸类型。 第四单元 细菌的生长和遗传变异（建议学时数：4 学时） 本单元的学习目的和要求：细菌的计数方法；细菌生长测定方法；细菌的生长及其特性；细菌的遗传 与变异及其应用。 本单元的重点和难点：细菌的生长及其特性。 第五单元 其他微生物（建议学时数：6 学时） 本单元的学习目的和要求：放线菌、光合细菌、真菌、藻类、原生动物、后生动物、病毒和噬菌体； 微生物之间的关系。 本单元的重点和难点：藻类、原生动物；微生物之间的关系。 第六单元 水的微生细菌学（建议学时数：4 学时） 本单元的学习目的和要求：水中的细菌及其分布；水中的病原菌、大肠菌群及其测定方法；水中微生 物的控制方法；水中的病毒及其检验。 本单元的重点和难点：大肠菌群及其测定方法。 第七单元 废水生物处理中的微生物（建议学时数：6 学时） 本单元的学习目的和要求：污染物的降解与转化；典型有机物的生物降解途径；无机元素的生物转化； 典型废水生物处理方法及微生物特性。 本单元的重点和难点：典型有机物的生物降解途径；无机元素的生物转化；典型废水生物处理方法及 微生物特性。 第八单元 水生动植物及其在水处理中的应用（建议学时数：2 学时） 本单元的学习目的和要求：水生植物的分类、种群与群落生态；大型水生植物的一般生理特性；水生 植物的污染物去除机制及其在污水处理以及水体污染修复中的应用。水生动物的分类、种群与群落生态； 浮游动物、底栖动物、周丛动物的基本概念及其在水体净化中的作用；水体污染的指示生物；毒性的生物 监测。 本单元的重点和难点：水生植物的污染物去除机制及其在污水处理以及水体污染修复中的应用。水体 污染的指示生物。 三、教材及参考书 教 材：水处理微生物学基础 顾夏声 胡洪营 中国建筑工业出版社 参考书：环境工程微生物学 陈剑虹主编 武汉理工大学出版社 微生物学教程 周德庆 高等教育出版社 污染控制微生物学 任南琪 哈尔滨工业大学出版社
四、对教学大纲的说明及对各教学环节的基本要求本课程实践教学环节不低于8学时。实验课以微生物实验为主，通过实验室学生掌握微生物的观察、培养、分离、保藏、复壮、灭菌、无菌操作等基本的微生物学实验研究方法。可结合实地调查等方式加深学生对水生植物和水生动物的了解。五、责任认定1.大纲制（修）订者：姜登岭2.大纲审订者：曹国凭3.大纲批准者：王兴国4.大纲责任校对：姜登岭5.制订日期：2005年7月
四、对教学大纲的说明及对各教学环节的基本要求 本课程实践教学环节不低于 8 学时。实验课以微生物实验为主，通过实验室学生掌握微生物的观察、 培养、分离、保藏、复壮、灭菌、无菌操作等基本的微生物学实验研究方法。可结合实地调查等方式加深 学生对水生植物和水生动物的了解。 五、责任认定 1. 大纲制（修）订者：姜登岭 2. 大纲审订者：曹国凭 3. 大纲批准者：王兴国 4. 大纲责任校对：姜登岭 5. 制订日期：2005 年 7 月
教学日历教学内容及周时分配讲课内学时数课外学时数课内执行情况及习外周讲实测合复作授课内容题备注学时次课课习业总数验验计计21绪论2?24262第一章细菌的形态和结构2224第二章细菌的生理特性-1营养322242类型第二章细菌的生理特性-2酶及222244酶促反应第二章细菌的生理特性-3呼吸22245第二章细菌的生理特性-4环境2因素对细菌生长的影响第三章细菌的生长和变异-1、6222264生长繁殖第三章细菌的生长和变异-27222264遗传变异第四章其他微生物-1、原核微482222生物、真菌第四章其他微生物-2、藻类2922264原生动物第四章其他微生物-3、病毒、1022?24微生物之间的关系第五章水的卫生细菌学-1、水211中的病原微生物、水的卫生细2242菌学指标第五章水的卫生细菌学-2、卫2221224生细菌学指标检验、消毒第六章废水生物处理中的微生物与水体污染的指示生物-1、1322224不含氮有机物、含氮有机物的降解第六章废水生物处理中的微生214物与水体污染的指示生物-2、22264好氧厌氧生物处理第六章废水生物处理中的微生物与水体污染的指示生物-3、2215224水体自净污化系统第七章微生物的研究方法216第八章水生动植物在水处理中224的应用743232本学期课内课外学时总计3242
教学日历 讲 次 教 学 内 容 及 周 时 分 配 执行情况 及 备 注 授 课 内 容 课 内 学 时 数 课外学时数 课内 外周 学时 总数 讲 课 实 验 习 题 课 测 验 合 计 复 习 作 业 合 计 1 绪论 2 2 2 2 4 2 第一章细菌的形态和结构 2 2 2 2 4 6 3 第二章细菌的生理特性-1 营养 类型 2 2 2 2 4 4 第二章细菌的生理特性-2 酶及 酶促反应 2 2 2 2 4 5 第二章细菌的生理特性-3 呼吸 第二章细菌的生理特性-4 环境 因素对细菌生长的影响 2 2 2 2 4 6 第三章细菌的生长和变异-1、 生长繁殖 2 2 2 2 4 6 7 第三章细菌的生长和变异-2、 遗传变异 2 2 2 2 4 6 8 第四章其他微生物-1、原核微 生物、真菌 2 2 2 2 4 9 第四章其他微生物-2、藻类、 原生动物 2 2 2 2 4 6 10 第四章其他微生物-3、病毒、 微生物之间的关系 2 2 2 2 4 11 第五章水的卫生细菌学-1、水 中的病原微生物、水的卫生细 菌学指标 2 2 2 2 4 12 第五章水的卫生细菌学-2、卫 生细菌学指标检验、消毒 2 2 2 2 4 13 第六章废水生物处理中的微生 物与水体污染的指示生物-1、 不含氮有机物、含氮有机物的 降解 2 2 2 2 4 14 第六章废水生物处理中的微生 物与水体污染的指示生物-2、 好氧厌氧生物处理 2 2 2 2 4 6 15 第六章废水生物处理中的微生 物与水体污染的指示生物-3、 水体自净污化系统 2 2 2 2 4 16 第七章微生物的研究方法 第八章水生动植物在水处理中 的应用 2 2 2 2 4 本学期课内课外学时总计 32 32 32 10 42 74
第1讲次，总16讲课程名称：《水处理生物学》摘要授课题目（章、节）本讲目的要求及重点难点：【目的要求】·了解微生物学的发展及水处理微生物学的发展；·微生物的分类；水中常见的微生物；·区分原核生物与真核生物.微生物的特点。【重点】微生物分类的方法，以及水中常见的微生物，区分原核生物与真核生物。【难点】水中常见的微生物，区分原核生物与真核生物。内容【本讲课程的引入】我们在日常生活是不是与微生物有关系呢？想想我们的食品（酸奶、酱油、酸菜、泡菜等）、药品（青霉素、红霉素等）、体内（大肠杆菌），到污水处理厂，我们的生活都与微生物息息相关。【本讲课程的内容】0.1我们身边的微生物当你清晨起床后，深深吸一口清新的空气，喝一杯可口的酸奶，品尝着美味的面包或馒头的时候，你就已经开始享受到了微生物给你带来的恩惠；当你因患感冒或其他某些疾病而躺在医院的恶病床上，经受病痛的折磨时，那边是有害的微生物侵蚀了你的身体：但当白衣护士给你服用（或注射）抗生素类药物，使你很快恢复了健康时，你得感谢微生物给你带来的福音，因为抗生素是微生物的“奉献”。然而，如果高剂量的某种抗生素注入到你的体内后，效果甚微或者毫无效果，你可能想到这也是微生物的恶作剧一病原微生物对药物产生了抗性。这是医生只好尝试用其它药物，这些药物有有待于微生物学家和其他科学家去研究、开发...0.1.1微生物给我们带来的众多好处。微生物与人类关系重要性，怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的双刃剑，他们在给人类带来巨大利益的同时也带来“残忍"的破坏。面包、奶酪、啤酒、抗生素、酶、疫苗、污水处理等0.1.2微生物的残忍。1347年的一场由鼠疫耶森氏菌引起的瘟疫几乎摧毁了整个欧洲，有1/3的人（约1
1 课程名称：《水处理生物学》 第 1 讲次，总 16 讲 摘 要 授课题目（章、节） 本讲目的要求及重点难点： 【目的要求】 了解微生物学的发展及水处理微生物学的发展； 微生物的分类； 水中常见的微生物； 区分原核生物与真核生物； 微生物的特点。 【重 点】微生物分类的方法，以及水中常见的微生物，区分原核生物与真核生物。 【难 点】水中常见的微生物，区分原核生物与真核生物。 内 容 【本讲课程的引入】 我们在日常生活是不是与微生物有关系呢？想想我们的食品（酸奶、酱油、酸菜、 泡菜等）、药品（青霉素、红霉素等）、体内（大肠杆菌），到污水处理厂，我们的生活都 与微生物息息相关。 【本讲课程的内容】 0.1 我们身边的微生物 当你清晨起床后，深深吸一口清新的空气，喝一杯可口的酸奶，品尝着美味的面包 或馒头的时候，你就已经开始享受到了微生物给你带来的恩惠；当你因患感冒或其他某 些疾病而躺在医院的恶病床上，经受病痛的折磨时，那边是有害的微生物侵蚀了你的身 体；但当白衣护士给你服用（或注射）抗生素类药物，使你很快恢复了健康时，你得感 谢微生物给你带来的福音，因为抗生素是微生物的“奉献”。然而，如果高剂量的某种抗生 素注入到你的体内后，效果甚微或者毫无效果，你可能想到这也是微生物的恶作剧—— 病原微生物对药物产生了抗性。这是医生只好尝试用其它药物，这些药物有有待于微生 物学家和其他科学家去研究、开发. 0.1.1 微生物给我们带来的众多好处 微生物与人类关系重要性，怎么强调都不过分，微生物是一把十分锋利的双刃剑， 他们在给人类带来巨大利益的同时也带来“残忍”的破坏。 面包、奶酪、啤酒、抗生素、酶、疫苗、污水处理等 0.1.2 微生物的残忍 1347 年的一场由鼠疫耶森氏菌引起的瘟疫几乎摧毁了整个欧洲，有 1/3 的人（约
2500万人）死于这场灾难，此后80年间，这种疾病一再肆虐，实际上消灭了大约75%的欧洲人口。·解放前我国多次流行鼠疫，死亡率极高。。今天一种新的瘟疫一—艾滋病（AIDS）正在全球蔓延。·禽流感—越南·非典型性肺炎（SARS）0.2微生物学微生物是个体很小的生物，其大小用um来量测，用显微镜来观察。微生物学就是研究为生物的形态结构、生理特性、营养与代谢、生长与繁殖、遗传与变异等及其应用微生物于生产生活的学科。微生物学包括基础微生物学和应用微生物学，水处理微生物学一一应用微生物学（包括基础微生物学的内容）。0.2.1微生物的发现世界上，很早就有关于看不见的生物的描述。真正看到并描述微生物的第一人是荷兰商人安东·列文虎克（1632-1723），他利用自制的显微镜发现了微生物世界。0.2.2微生物学发展过程中的重大事件。巴斯德证明乳酸发酵是由微生物引起的·巴斯德建立巴氏消毒法·Fleming发现青霉素●Watson和Crick提出DNA双螺旋结构·Millus建立PCR技术·第一个自养生活的古生菌基因组测序完成。第一个真核生物（啤酒酵母）基因组测序完成0.2.3微生物学发展的奠基者一巴斯德（1822-1895）·彻底否定了“自生说”学说实验证明了空气中的微生物引起了有机质的腐败·免疫学—预防接种·证实发酵是由微生物引起的·其他贡献一巴氏消毒法2
2 2500 万人）死于这场灾难，此后 80 年间，这种疾病一再肆虐，实际上消灭了大 约 75%的欧洲人口。 解放前我国多次流行鼠疫，死亡率极高。 今天一种新的瘟疫——艾滋病（AIDS）正在全球蔓延。 禽流感——越南 非典型性肺炎（SARS） 0.2 微生物学 微生物是个体很小的生物，其大小用µm 来量测，用显微镜来观察。微生物学就是研 究为生物的形态结构、生理特性、营养与代谢、生长与繁殖、遗传与变异等及其应用微 生物于生产生活的学科。 微生物学包括基础微生物学和应用微生物学，水处理微生物学——应用微生物学（包 括基础微生物学的内容）。 0.2.1 微生物的发现 世界上，很早就有关于看不见的生物的描述。 真正看到并描述微生物的第一人是荷兰商人安东·列文虎克（1632-1723），他利用自 制的显微镜发现了微生物世界。 0.2.2 微生物学发展过程中的重大事件 巴斯德证明乳酸发酵是由微生物引起的 巴斯德建立巴氏消毒法 Fleming 发现青霉素 Watson 和 Crick 提出 DNA 双螺旋结构 Millus 建立 PCR 技术 第一个自养生活的古生菌基因组测序完成 第一个真核生物（啤酒酵母）基因组测序完成 0.2.3 微生物学发展的奠基者——巴斯德（1822-1895） 彻底否定了“自生说”学说 实验证明了空气中的微生物引起了有机质的腐败 免疫学——预防接种 证实发酵是由微生物引起的 其他贡献——巴氏消毒法
0.2.4微生物学发展的奠基者一一柯赫（1843-1910）?具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌。发现肺结核病的病原菌一诺贝尔奖提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本法则一一柯赫法则·用固体培养基分离纯化微生物的技术·配制培养基0.2.520世纪的微生物学1.多学科交叉促进微生物学的全面发展。微生物学走出了独自发展，以应用为主的狭窄研究范围，与生物学发展的主流汇合、交叉，获得全面、深入发展。2.微生物学推动生命科学的发展·促进许多重大理论问题的突破。对生命科学研究技术的贡献·微生物与“人类基因组计划”。我国微生物学的发展0.2.621世纪微生物学展望·微生物基因组学研究将全面展开·以了解微生物之间、微生物与其他生物、微生物与环境的相互作用为研究内容的微生物生态学、环境微生物、细胞微生物学等，将在基因信息的基础上获得长足发展，为人类的生存和健康发挥积极作用微生物生命现象的特性和共性将更加受到重视?·与其他学科实现更广泛的交叉，获得新的发展微生物产业将呈现全新的局面0.3水处理微生物学0.3.1给水处理中的微生物病原菌：痢疾、伤寒、霍乱等病原菌，都可以通过水传播，消毒可以解决这个问题。另外：隐孢子虫和贾滴虫给水生物处理：生物陶粒滤池、生物活性碳3
3 0.2.4 微生物学发展的奠基者——柯赫（1843-1910） 具体证实了炭疽病菌是炭疽病的病原菌。 发现肺结核病的病原菌——诺贝尔奖 提出了证明某种微生物是否为某种疾病病原体的基本法则——柯赫法则 用固体培养基分离纯化微生物的技术 配制培养基 0.2.5 20 世纪的微生物学 1.多学科交叉促进微生物学的全面发展 微生物学走出了独自发展，以应用为主的狭窄研究范围，与生物学发展的主流汇 合、交叉，获得全面、深入发展。 2.微生物学推动生命科学的发展 促进许多重大理论问题的突破 对生命科学研究技术的贡献 微生物与“人类基因组计划” 我国微生物学的发展 0.2.6 21 世纪微生物学展望 微生物基因组学研究将全面展开 以了解微生物之间、微生物与其他生物、微生物与环境的相互作用为研究内容的 微生物生态学、环境微生物、细胞微生物学等，将在基因信息的基础上获得长足 发展，为人类的生存和健康发挥积极作用 微生物生命现象的特性和共性将更加受到重视 与其他学科实现更广泛的交叉，获得新的发展 微生物产业将呈现全新的局面 0.3 水处理微生物学 0.3.1 给水处理中的微生物 病原菌：痢疾、伤寒、霍乱等病原菌，都可以通过水传播，消毒可以解决这个问题。 另外：隐孢子虫和贾滴虫 给水生物处理：生物陶粒滤池、生物活性碳
0.3.2废水生物处理中的微生物·物理处理：格栅、沉淀、过滤（颗粒状）化学处理：酸碱中和、氧化还原、电解、化学沉淀·物理化学处理：混凝、气浮、吸附、离子交换、膜法。以上方法都有各自适用的范围。对于城市污水、有机废水（导致环境污染的主要问题）如何来处理？生物处理废水中有机物被降解废水中的有微生物作为合成细胞机物质食料物质微生物大量繁殖微生物自身絮凝沉废水的到了净淀，排除化例如，废水生物处理最简单的流程-活性污泥法工艺北京高碑店污水处理厂就是采用的活性污泥法流程，该厂的工艺流程如下：二家就旋洲和鑫间重总家房晨蓝气汽莎鸡■动次远健油啤气池通惠河进移迎选酒河泥湾化道脱水机房工艺流程全图TREATMENTPROCESSDIAGRAM
4 0.3.2 废水生物处理中的微生物 物理处理：格栅、沉淀、过滤（颗粒状） 化学处理：酸碱中和、氧化还原、电解、化学沉淀 物理化学处理：混凝、气浮、吸附、离子交换、膜法 以上方法都有各自适用的范围。 对于城市污水、有机废水（导致环境污染的主要问题）如何来处理？——生物处理 废水中的有 机物质 微生物作为 食料 合成细胞 物质 微生物大量 繁殖 废水中有机 物被降解 微生物自身絮凝沉 淀，排除 废水的到了净 化 例如，废水生物处理最简单的流程——活性污泥法工艺 北京高碑店污水处理厂就是采用的活性污泥法流程，该厂的工艺流程如下：
该厂正在运行的曝气池取曝气池的混合液进行镜检，可以看到活性污泥的状态，还可以看到众多的微生物。活性污泥是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称。微生物群体主要包括细菌、原生动物和藻类等。“菌胶团”-—“生物絮凝体”物理性质：颜色：褐色、（土）黄色、铁红色（气味：泥土味（城市污水）比重：略大于1(1.002~1.006)粒径：0.02~0.2mm比表面积：20~100cm2/ml
5 取曝气池的混合液进行镜检，可以看到活性污泥的状态，还可以看到众多的微生物。 活性污泥是微生物群体及它们所吸附的有机物质和无机物质的总称。微生物群体主要包 括细菌、原生动物和藻类等。 ——“菌胶团”——“生物絮凝体” 物理性质： 颜色：褐色、（土）黄色、铁红色 气味：泥土味（城市污水） 比重：略大于 1 （1.0021.006） 粒径：0.020.2 mm 比表面积：20100cm2/ml 该 厂 正 在 运 行 的 曝 气 池