二、放线菌和丝状细菌

在自然界中，有一些单细胞而有细长分枝的放线菌。此外，铁细菌、硫细菌和球衣细菌又常称为丝状细菌。这类细菌的菌丝体外面有的包着一个筒状的黏性皮鞘，组成鞘的物质相当于普通丝状菌的荚膜，由多糖类物质组成。工程上常把菌体细胞能相连而形成丝状的微生物统称丝状菌，如丝状细菌、放线菌、丝状真菌和丝状藻类(如蓝细菌)等。

1．放线菌

放线菌是一种有细长分枝的单细胞丝体，它的菌体由不同长短的纤细的菌丝组成。菌丝相当长，约在50～60um之间，直径与细菌的大小较接近，一般约0.5～1um，最大不超过1.5um，内部相通，一般无隔膜。菌丝分两部分：营养菌丝和分生孢子(也叫气生孢子)。

大多数放线菌式好氧性的。一般生长最最适宜的pH值为7～8，也就是中性偏碱。最适宜的温度为25～30℃。放线菌多数是腐生性的，也有寄生性的，有些寄生种能使动植物致病。经研究发现某些放线菌有氧化分解无机氰化物(CN^-)的能力，着对于含氰废水的生物处理有重要意义。

2．铁细菌

水中常见的铁细菌有多孢泉发菌、赭色纤发菌和含铁嘉利翁氏菌等。铁细菌一般都是自养的丝状细菌。

图15-13 铁细菌

1-多孢泉发菌；2-赭色纤发菌；3-含铁嘉利翁氏菌

多孢泉发菌的丝状体不分枝，附着在坚固的基质上，基部和顶端有差别。鞘清楚可见，顶端薄而无色，基部厚并被铁所包围。细胞有圆筒形的和球形的，可产生球形的分生孢子。

赭色纤发菌的丝状体有鞘，呈黄色或褐色，被氢氧化铁所包围。在地面水中广泛分布。

含铁嘉利翁氏菌是有柄的细菌，绞绳状对生分枝，没有证明有鞘存在。因为还没有发现其他细菌有这种形状，所以这种扭曲的丝状体很容易鉴定。当卷曲的环被附着的铁所包围时，其丝状体就好像一串念珠。这种细菌也广泛地分布于自然界中。

铁细菌一般能生活在含氧少但溶有较多铁质和二氧化碳的水中。它们能将其细胞内所吸收的亚铁氧化为高铁，从而获得能量，其反应如下：

FeCO₃+O₂+6H₂O→4Fe(OH)₃+4CO₂＋167.5J

式中以碳酸盐为碳素来源，亚铁的氧化为能量来源，但反应产生的能量很小。它们为了满足对能量的需要，必须要有大量的高铁，如Fe(OH)₃的形成。这种不溶性的铁化合物排除菌体后就沉淀下来。这说明了为什么在含有自养铁细菌的水中发现大量Fe(OH)₃的沉淀。当水管中有大量氢氧化铁沉淀时，就会降低水管的输水能力，水管中的氰氧化铁沉积物还能使水发生浑浊并呈现颜色。此外，铁细菌吸收水中的亚铁盐后，促使组成水管的铁质更多地溶入水中，因而加速了钢管和铸铁管的腐蚀。

3．硫磺细菌

硫磺细菌一般也都是自养的丝状细菌。它们能氧化硫化氢、硫磺和其他硫化物为硫酸，从而得到能量。在给排水工程中比较常见的硫磺细菌有贝日阿托氏菌(又称白硫磺菌)和发硫细菌等。

贝日阿托氏菌是一类漂浮在池沼上的硫磺细菌，其丝状体是由一串细胞相联接并为共同的衣鞘所包围，细菌的细胞内一般含有很多硫磺颗粒。它们的丝状体不分枝，单个分散，不固着于其他物体上生长，能进行匍匐运动，或呈直线或呈曲线，并经常改变行动方向。有些贝日阿托氏菌的个体很大，如奇异贝日阿托氏菌的丝状体的宽度可达16～45um；有些菌种，如最小贝日阿托氏菌的丝状体则只有1 um宽。

图15-14 丝状菌

(a)球衣细菌；(b)白硫细菌；(c)硫丝细菌(菌丝从菌胶团中伸出)

发硫细菌也是一种不分枝的丝状细菌，可固着在其他物体上生长硫磺细菌氧化硫化氰或硫磺为硫酸，同时同化CO₂，合成有机成分。

如果环境中硫化氢充足，则形成硫磺的作用大于硫磺背氧化的作用，其结果是在菌体内积累了很多颗粒。当硫化氢缺少时，硫磺背氧的作用就大于硫磺形成的作用，这是体内硫粒逐渐消失。完全消失后，硫磺细菌死亡进入休眠状态，停止生长。

此外，还有一类所谓硫化细菌。它们能氧化硫化氢、硫或硫代硫酸钾，但不积存硫粒于细胞中。

4．球衣细菌

球衣细菌大多具有假分枝。当皮鞘内的一个细菌细胞从皮鞘一端游出，吸附在另一个球衣细菌的菌丝体上，并发育成菌丝体，即形成假分枝。假分枝看来好像是分枝，实际上与旁边的菌丝并无关系。

球衣细菌时好氧细菌，在溶解氧低于0.1mg/L的微氧环境中仍能较好地生长(也有资料介绍，球衣细菌在微氧环境中生长的最好，若氧量过大，反而影响他的生长)，其生长适宜的pH范围约为6～8，适宜的生长温度在30℃左右，在15℃以下生长不良。球衣细菌在营养方面对碳素的要求较高，反应灵敏，所以大量的碳水化合物能加速球衣细菌的繁殖。此外，球衣细菌对某些杀虫剂，如液氯、漂白粉等的抵抗能力不及菌胶团。这些生理上的特性，都是生产上控制球衣细菌的重要依据。

球衣细菌分解有机物的能力很强。在废水处理设备正常运转中有一定数量的球衣细菌，对有机物的去除是有利的。上海某加速曝气池的生产试验表明，只要污泥不随水流出，即使球衣细菌多一些，有机物的去除率仍是很高的。
三、丝状菌在废水处理中的作用丝状细菌，特别是球衣细菌，在废水处理的活性污泥中大量繁殖后，会使污泥结构极度松散，使污泥因浮力增加而上浮，引起所谓污泥膨胀，而影响出水水质。在上海某加速曝气池的生产试验中还发现，丝硫细菌对污泥膨胀的影响液很大。

应当指出，近年来还发现枯草杆菌和大肠杆菌也能引起污泥膨胀。为什么也能引起污泥膨胀？原来枯草杆菌的发育过程并不像普通细菌那样简单，而是有比较复杂的生活史，在其生长的某一阶段能形成链条状的形态。大肠杆菌的生活史虽简单，但它的个体形态不是固定不变的，它虽是杆菌，但有时短似球形，有时则呈链条状。当这两种细菌的链条状形态大量存在时，就能引起污泥膨胀，不利于污泥的沉淀。

四、真菌

真菌是低等的真核微生物，其构造比细菌复杂。它的种类繁多，包括单细胞的酵母菌和呈丝状的多胞霉菌。真菌的形态有单细胞和多细胞两种形式。与废水生物处理有关的是单细胞的酵母菌和多细胞的霉菌(霉菌也有单细胞的)。

1．酵母菌

酵母菌是单细胞的真菌(也有多个细胞相互连接成菌丝体的)，其细胞形态为圆形、卵圆形或圆柱形，内含有细胞核，核呈圆形或卵形，直径约1 um，外围有明显的细胞壁。其菌体比细菌大几倍至几十倍，一般长8～10um，宽约1～5um。

酵母菌的生长在中性偏酸(pH=4.5～6.5)的条件下较好。酵母菌能分解碳水化合物为酒精和二氧化碳，称为发酵型酵母菌，用于酵母酿酒或发面。废水处理及综合利用方面液已开始应用。此外，酵母菌具有能将美蓝(蓝色的碱性染料)还原为无色的特点，所以能否将酵母菌应用于印染废水的生物处理，也是值得研究的。

2.霉菌

霉菌是多细胞的腐生或寄生的丝状菌，具有一种由分枝的、丝状所组成的液状体。霉菌的繁殖能力很强，而且方式多样，分无性繁殖和有性繁殖二大类。无性繁殖是许多霉菌的主要繁殖方式，产生孢囊孢子、分生孢子、节孢子和后土亘孢子等无性孢子。有些霉菌在菌丝生长后期以有性繁殖方式形成有性孢子进行繁殖。有性繁殖方式是真菌系统分类的依据。由于霉菌产生的无性孢子数量多，体积小而轻，因此可随气流或水流到处散布。当温度、水分、养分等条件适宜时，便萌发成菌丝。因为霉菌的代谢能力很强，特别是对复杂有机物(如纤维素、木质素等)具有很强的分解能力，所以霉菌在固体废弃物的资源化处理过程中具有重要作用。

霉菌都是依靠有机物生活的微生物，能分解碳水化合物、脂肪、蛋白质及其他含氮有机化合物。大多数霉菌生活时需要氧气。适宜的生活温度在20～30℃之间，适宜的pH范围4.5～6.5。因为它们既能产生有机酸，也能产生氨去调整酸碱度，所以某些种类可以生存于pH值1～10之间的环境中。这对工业废水的生物处理有着重要的意义。

未受污染的天然水，一般很少含有真菌。如河道受到严重污染，就可在河底的灰白色沉积物中发现真菌。污水中霉菌的种类相当多，例如节水霉菌。

在活性污泥法的废水处理构筑物内，真菌的种类和数目一般没有细菌和原生动物多，其菌丝常能用肉眼看到，形如灰白色的棉花丝，粘着在沟渠或水池的内壁(粘着的丝状物中，除真菌外，还可能有一些丝状细菌)。在生物滤池的生物膜内，真菌形成广大的网状物，可能起着结合生物膜的作用。在生活污泥中，若繁殖了大量的霉菌，也会引起污泥膨胀。

经研究发现某些霉菌和镰刀霉菌等能有效地氧化分解无机氰化物(CN^-) ,去除率可达90％以上，对有机氰化物(腈)的处理效果则差些。因此，国内外都在进行利用霉菌处理含氰等废水的研究。另外，由于某些霉菌的蛋白质含量较高，可利用霉菌进行废水的单细胞蛋白处理。

五、藻类

1.藻类的形态及生理特性

藻类是一种低等植物，它们的种类很多，有单细胞的，也有多细胞的，按照其形态构造、色素组成等特点，藻类可分为十纲，主要的有蓝藻、绿藻、硅藻、褐藻和金藻等。近年来发现蓝藻是原核生物，故又称蓝细菌。

藻类一般是无机营养的，其细胞内含有叶绿素及其他辅助色素，能进行光合作用。在有光照射时，能利用光能，吸收二氧化碳合成细胞物质，同时放出氧气。在夜间无阳光时，则通过呼吸作用取得能量，吸收氧气同时放出二氧化碳。在藻类很多的池塘中，昼间水中的溶解氧往往很高，甚至过饱和；夜间溶解氧会急骤下降。

藻类的pH值4～10之间可以生长，适宜的pH值则为6～8。蓝藻时单细胞或丝状的群体(由许多个体聚集而成)，其细胞中除含有叶绿素等色素外，还含有多量的蓝藻素，

因此藻体呈蓝绿，能使水色变蓝或其他颜色，蓝藻能适应的温度范围很广，在温度高达85℃的温泉中能大量繁殖，在多年不融化的冰上也能生长，但一般喜欢生长于较温暖的地区或一年中温暖的季节。湖泊中常见的蓝藻有铜色微囊藻、曲鱼腥藻等。在污水中或潮湿土地上常见的有灰颤藻和大颤藻。蓝藻是引起水体富营养化的主要藻类之一。有些蓝藻大量繁殖时，对牲畜有毒害作用。

绿藻是一种单细胞或多细胞的绿色植物。有些绿藻的个体较大，如水绵、水网藻等，有些则很小，必须用显微镜才能看到，如小球藻等。其细胞中的色素为主，并含有叶黄素和胡萝卜素。有的绿藻有鱼腥或青草的气味。绿藻的大部分种类适宜在微碱性的环境中生长。常见的有小球藻、棚藻、衣藻、空球藻和团藻等。大部分绿藻在春夏之交和秋季生长的最旺盛。绿藻也是引起水体富营养化的主要藻类之一。

硅藻为单细胞或单细胞群体，细胞内含有黄色素、胡萝卜素和叶绿素等。它的主要特点是细胞壁中含有大量的硅质，形成一个由两片合成的硅藻壳体。硅藻适宜在较低温度中生长，在春秋两季和冬初生长最好。一般硅藻产生香气，也有发出鱼腥气的。水中常见的硅藻有纺锤硅藻、丝状硅藻、旋星硅藻和隔板硅藻等。

金藻中有一种称为黄群藻的，能发出强烈的臭味，并使水味变苦。水中含量即使极少(1/250万)，人们也能觉察出来。

2.藻类在给水排水中的作用

藻类对给水工程有一定的危害性。当它们在水库、湖泊中大量繁殖时，会使水带有臭味，有些种类还会产生颜色。水中有大量藻类时还可能影响水厂的过滤工作。

在排水工程中可利用污水养殖藻类。藻类光合作用放出的氧气则可供好氧微生物利用，去氧化分解水中的有机污染物。这样一方面可收获大量有营养价值的藻类，另一方面也净化了污水。废水处理中使用的氧化塘主要就是利用藻类来供应氧气的。天然水体自净过程中，藻类也起着一定的作用。

氮和磷是藻类生长所需要的两种关键性元素。用传统的二级处理法处理废水不能有效地去除它们。当前，由于大量洗涤剂的使用和工业、农业废水的排放，废水中常含有较多的磷和氮，因此可能使受纳水体中的藻类大量繁殖，产生所谓富营养化污染，造成多种危害，例如，使净化水质的工作发生困难；在夜间或藻类死亡后消耗大量氧气，因而可能危及水生生物(鱼类等)的生存；严重时，甚至使湖泊变为藻泽或早地。遇有这种情况，就需对废水进行深度处理。

相关链接：活性污泥中丝状微生物的鉴别（一）