四川农业大学
精品课程
环境
微生物学
Sichuan Agriculture university
一、课程的性质、地位和任务
《环境微生物学》以普通微生物学为基础，在研究微生物学一般规律的同时，着重微生物和环境之间相互作用的规律、微生物活动对环境和人类产生的有益和有害的影响以及在环境污染控制工程中有关的微生物学原理的研究，是环境科学和环境工程的重要专业课程。
二、课程教学目标和基本要求：
(一) 理论知识方面
1、 掌握对环境中水体，空气的微生物学检测原理和方法以及待检测菌群的主要特征。
2、 掌握水体环境中的微生物及分布特点，了解水体的自净作用及对水污染的评价，了解富营养化产生的原因、检测及防治。
3、 了解污水处理的原理和过程，了解污水处理的几种主要的方法，能够比较各种处理方法。
4、 掌握废气处理的机理，特点和基本形式，了解水分、养分等在废气处理中的作用；对利用微生物对如畜禽饲养场的恶臭进行处理的理论基础和实际方案有了解。
5、 了解固体废物生物处理的主要方法。对堆制和填埋要有概念上的认识。对堆制和填埋的生物学过程要掌握。
(二)能力、技能方面
环境微生物学是在微生物学的基础上开设的一门课程，它是在学生已经掌握了基本的微生物实验操作后进行的应用性的实验。通过环境微生物实验课的实践要求学生：
1. 进一步掌握培养基的配制原理和制备过程，掌握不同类群微生物鉴别培养基的配制
2. 通过对空气中微生物的检测，进一步掌握平板菌落计数的基本原理和方法。
3. 通过对水中细菌菌落总数的测定，学习水样的采集方法和水样细菌总数测定的方法，了解水源水的平板菌落计数的原则。
4. 学习饮用水和水源水粪便污染指示菌的检测测定的方法；进一步掌握平板划线法、革兰氏染色技术；初步掌握空气卫生学质量、水体卫生学质量检验及评价方法。
5. 掌握沼气发酵原理
三、教学说明及学时分配
本课程共36学时，课堂讲授18学时，实验18学时。
表1 各章学时安排
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章 节 |
内 容 |
讲 授 课 时 |
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第O章 |
绪论 |
1 |
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第一章 |
环境监测中的微生物学方法 |
1 |
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第二章 |
水体环境与水体富营养化 |
2 |
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第三章 |
污水的生物处理 |
6 |
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第四章 |
废气的生物处理 |
3 |
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第五章 |
固体废物的生物处理 |
3 |
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第六章 |
危险性化合物的微生物降解 |
2 |
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合计 |
|
18 |
二、教学内容：
（一）理论讲授：
绪 言
目的要求：使学生了解环境微生物学研究的内容，对象，掌握基本环境污染防治的微生物学原理、途径、技术与方法，贯穿微生物学的知识，为学生将来从事环境科学和环境工程奠定基础。
重点：要求学生掌握环境微生物学的定义，了解本课程的研究内容和任务。
本节主要内容包括：
一、环境微生物学的概念
二、环境监测中的微生物学方法
三、水体环境和水体富营养化及处理
四、废气的生物处理
五、固体废物的生物处理
第一章 环境监测中的微生物学方法
目的要求：
1、 掌握对环境中水体，空气的微生物学检测原理和方法，能比较各种方法的优劣。
2、 对检测的特征菌群要有透彻的了解。
教学内容：
第一节 空气的卫生学检验
一、空气微生物来源：
二、空气微生物的卫生标准
三、空气的微生物监测
(一) 空气微生物的测定方法
(二) 空气微生物的检测点数
第二节 水质的细菌学检验
一、细菌总数
二、粪便污染指示菌
（一）指示菌的理想条件
（二）适宜的指示菌
（三） 大肠杆菌
第二章 水体环境与水体富营养化
目的要求：
1. 掌握水体环境中的微生物及分布特点。
2. 了解水体的自净作用及对水污染的评价。
3. 了解富营养化产生的原因、检测及防治。
第一节 水环境和水中的微生物
水体中微生物的分布特点
第二节 水体自净作用
一、水体自净：概念;自净容量;影响因素;微生物在水体自净中的作用
一、河流污染和自净过程：
二、影响河流自净作用的因素
三、衡量水体自净的参考指标：
第三节 污染水体的微生物生态
一、污化系统及其指示生物（概念，指示生物，污化带划分）
（一）污化系统概念：
（二）污化带划分：
第四节 水体富营养化
一.水体富营养化概念：N、P过剩
二.指标：表现特征
三.富营养化的危害：
四.引起富营养化的优势藻种：海洋中，湖泊中
五.富营养化的检测与防治
（一）、评价水体富营养化的方法与藻类的潜在生产力（AGP）
（二）、AGP具体实验方法
（三）富营养化的防治：加强管理；污水深度处理；化学杀藻；生物杀藻；混层法
第三章 污水的生物处理
目的要求：
1. 了解污水处理的原理和过程，
2. 了解污水处理的几种主要的方法，能够比较各种处理方法的好坏
第一节 概 述
一. 污水处理的过程：各步骤及效果
（一）、预处理
（二）、一级处理
（三）、二级处理
（四）、三级处理
（五）、污泥处理
二. 生物处理的优点和基本类型：
（一）、生物处理的优点：1.效率高 2.效果好 3.适用范围广 4.成本低、运行费用少 5.可处理的水量大，方法成熟
生物处理是废水二级处理的首选方法
（二）、生物处理的基本类型：好氧处理，厌氧处理；生物膜法，活性污泥法
三、生物处理的作用机理
（一）、吸附作用：概念
（二）．生物氧化和细胞合成作用
第二节 活性污泥法
一、活性污泥法的特点：
（一）、活性污泥的概念
（二）、活性污泥法的作用特点
（三）、活性污泥的特征
二、.活性污泥法处理的类型：推流式曝气处理，完全混合曝气，接触氧化稳定法，分段布水推流式活性污泥法，氧化沟式活性污泥法
三、活性污泥中的生物组分：细菌，原生动物，真菌类，后生动物，
四、活性污泥系统中微生物的演替和指示生物
（一）、异养细菌和原生动物的演替
（二）、活性污泥系统中原生动物的演替
（三）、指示生物
（四）、活性污泥法的影响因素
（五）、水中溶解氧(DO)
（六）、温度和pH
（七）、营养盐浓度和平衡
（八）、食料微生物比（污泥负荷）：污泥负荷和容积负荷
五、污泥龄
六、有毒物质 ：无机物和有机物两类
七、活性污泥的膨胀及其控制
（一）、活性污泥的膨胀
（二）、引起污泥膨胀的原因和条件 ：
1.污泥膨胀类型
2.导致产生丝状菌性膨胀的微生物
3.污水处理厂常见的污泥膨胀
4.解决办法
第三节 好氧生物膜法
一、基本特点和类型
（一）、生物滤池的优缺点
（二）、生物滤池：塔式生物滤池，生物转盘，生物接触氧化，生物流化床
二、生物膜的净化原理
三、生物膜中的微生物：种类，作用
（一）、生物膜生物
（二）、生物膜面生物
（三）、滤池扫除生物
具体说，生物膜由细菌、真菌、藻类、原生动物和其它动物构成的食物链，
第四节 氧化塘法
一、氧化塘的特点和类型
（一）、氧化塘和活性污泥法的不同点
（二）、氧化塘的基本形式：厌氧塘、好氧塘、兼性塘和曝气塘
二、氧化塘净化污水的原理
（一）、表层好氧菌或兼性厌氧菌氧化分解有机物，释放出氮、磷和CO2
（二）、塘下层和污泥层进行厌氧过程，形成CH4、CO2、NH3，和H2S，还有多种可溶性降解产物。
三、氧化塘中的生物类群
（一） 细菌
（二） 藻类
（三） 原生动物
（四） 水生维管束植物
第五节 厌氧处理法
一、厌氧处理法的特点和类型
（一）、主要优缺点：
（二）、主要类型：有四种：常规消化池或普通消化池；厌氧接触消化池；厌氧滤池；升流式厌氧污泥床
（三）、影响废水厌氧消化处理效果的因素：最根本、最重要的是微生物的种类和组成。
二、甲烷发酵理论与机制 ：四阶段的发酵理论：
（一）、第一阶段：有机酸的产生，水解和发酵性细菌群将复杂有机物转化成有机酸：
（二）、第二阶段：乙酸和氢气的产生：产氢和产乙酸细菌群进一步把第一阶段的产物分解为乙酸和氢气
（三）、第三阶段：甲烷的产生
（四）、第四阶段：同型产乙酸阶段：概念，甲烷产生的机制
三、沼气发酵实例
（一）、农村沼气池
（二）、大型养殖场的畜禽废水处理
（三）、高浓度的生活污水
第四章 废气的生物处理
目的要求：
1.掌握废气处理的机理，特点和基本形式，了解水分、养分等在废气处理中的作用。
2.对利用微生物对如畜禽饲养场的恶臭进行处理的理论基础和实际方案有了解。
第一节 废气的生物反应器处理
一、废气生物处理的特点
（一）、适宜处理的污染气体应具有的特点
二、废气生物处理的基本形式
（一）、生物洗涤
（二）、生物滤过
三、生物法处理废气的机理：
v （一）、溶解过程
v （二）、吸着过程
v （三）、生物降解过程
v 四、处理废气的微生物：多为混合微生物
v 五、废气生物处理的基本条件
v （一）、水分
v （二）、养分
v （三）、温度
v （四）、氧气
v （五）、酸碱度
v 第二节 恶臭的原位处理
v 一、恶臭污染物和污染源 ：概念，标准
v 二、恶臭的控制 ，畜禽饲养场恶臭的控制
v 三、恶臭的原位微生物处理
v （一）、微生物除臭机理
v 1.将恶臭物质转化为非恶臭物质
v 2.利用恶臭物质为细胞物质
v （二）、原位微生物处理优良菌种应具备的特征
v （三）、除臭微生物种类
v 1. 细菌：芽孢杆菌、链霉菌和光合细菌等
2..真菌：青霉、曲霉、木霉和酵母菌
. top>> 第五章 固体废物的生物处理
v 目的要求：
v 1.了解固体废物生物处理的主要方法。对堆制和填埋要有概念上的认识。
v 2.对堆制和填埋的生物学过程要掌握。让学生对城市的垃圾处理有自己的看法/
v 一、城市固体有机废弃物现状
v 二、固体有机废物的处理和处置原则：资源化、无害化和减量化
v 三、处理有机固体废物的方法：堆制法、厌氧消化法、填埋法和焚烧法
v 第一节 堆制处理
v 一、堆制的概念及其优缺点：
（一）、堆制的概念
v （二）、堆制处理的优点：
v 1、有机废物分解并达到稳定化
2、干化作用
3、杀灭有害生物
4、堆肥是植物良好的肥料和土壤改良剂
（三）、堆肥处理存在的问题
二、好氧堆制的微生物学过程
（一）、微生物学过程及特点：潜育期、中温期、高温期、腐熟期
（二）、腐熟堆肥的特征
三、堆制过程中的生物及其演替
（一）、一般规律
（二）、特殊规律
四、影响堆制过程的因素：
（一）、有机质含量
（二）、营养平衡：碳氮比(C/N)是营养平衡最重要的参数之一
（三）、通气量：计算公式
（四）、水分
（五）、温度：
1、提高有机物分解速度
2、杀死物料中病原体
（六）、粒径
五、堆制工艺
（一）、静态堆制工艺：
1、通气方式
2、场地要求及特点
（二）、搅拌式堆制工艺
（三）、滚筒式堆制工艺
（四）、塔式堆制工艺
六、接种剂在堆制处理中的应用：天然接种剂、微生物接种剂和起爆剂
第二节 卫生填埋
一、卫生填埋
（一）、卫生填埋的概念，优点
（二）、卫生填埋的类型：厌氧、好氧和半好氧
二、填埋场地的建设与运行
（一）、场地的建设
（二）、垃圾填埋处理
三、填埋的微生物学过程
（一）、好氧分解阶段
（二）、厌氧产酸阶段
（三）、甲烷产生加速阶段
（四）、甲烷产生下降阶段
四、填埋场渗滤液的处理和气体收集
（一）、渗滤液的处理
（二）、渗滤液处理或处置
（三）、气体收集。
