《水处理微生物学》课程教学大纲.docx

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《水处理微生物学》课程教学大纲

《水处理微生物学》课程教学大纲

一、课程基本信息

课程代码:

课程名称:

水处理微生物学

英文名称:

MicrobiologyofWaterTreatment

课程类别:

专业必修课

学时:

36

学分:

2.0

适用对象:

给水排水专业本科学生

考核方式:

考试

先修课程:

普通化学、物理化学、水分析化学

二、课程简介

主要学习微生物、水生植物等的形态、分类、生理特性及其生活环境、给水和废水处理中常见的微生物及与之相关的实验等内容,是给水排水工程有关专业课特别是“水质工程学”中生物处理的基础课程。

Thiscoursemainlyintroducesmorphology,classification,physiologicalandofand.

sandthoseinwaterandwastewatertreatmentareintroducedtoo.ThiscourseisabasiccourseforspecializedrelatedtoWaterandWastewaterEngineering,especiallyforin.

三、课程性质与教学目的

水处理微生物学课程是给水排水工程专业的一门重要专业基础课。

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种的作用机理,熟悉水中微生物的检验方法等。

四、教学内容及要求（理论26学时

第一章绪论

（一目的与要求

通过学习后,要求学生能够了解生物的分类和命名法、与水处理相关的主要生物种类,明确水处理生物学的研究对象与任务。

（二教学内容

1.主要内容:

（1水处理生物学的研究对象与任务

（2生物的分类和命名法

（3与水处理相关的主要生物种类

2.基本概念和知识点:

生物学、水处理生物学、物种、分类、微生物、林奈双命名法、水生动物、水生植物。

3.问题与应用

思考题:

（1水中常见的微生物种类有哪些?

（2微生物有哪些基本特征?

为什么?

能力要求:

通过本章学习,学生了解水处理生物学的学习任务,掌握水中常见微生物的类型和特点。

（三课后练习

第4页课后思考题1~5题。

（四教学方法与手段

运用多媒体课件,以课堂教学为主,提示学生去查阅一些课外参考书。

第二章原核微生物

（一目的与要求

了解细菌、放线菌、丝状细菌、光合细菌、蓝细菌等原核微生物的形态、大小、结构、生理特性、繁殖及群体特征。

（二教学内容

第一节?

细菌

1.主要内容

（1细菌的形态和大小

（2基本结构和特殊结构?

（3繁殖方式

（4群体特征

2.基本概念和知识点:

细菌的大小,细菌的三种基本形态（球状、杆状、螺旋状,细菌的基本结构（细胞壁和原生质体和特殊结构（荚膜、微荚膜和鞭毛,细菌的繁殖方式（裂殖和芽殖,细菌在不同培养基中的培养特征。

3.问题与应用

思考题:

（1细菌的一般结构?

（2细菌的特殊结构及作用?

（3细菌在固体培养基中的培养特征?

能力要求:

能够了解细菌的大小和基本形态,掌握细菌的结构及作用,掌握细菌在不同培养基中的培养特征。

第二节放线菌

1.主要内容

（1放线菌的形态、结构、种类

（2放线菌的生理特性

（3放线菌的群体特征

2.基本概念和知识点:

放线菌与人类的关系,放线菌的形态和结构,放线菌的分类（基内菌丝、气生菌丝、孢子丝,放线菌的繁殖,放线菌的群体特征（介于霉菌和细菌之间。

3.问题与应用

思考题:

（1放线菌的形态与群体特征?

（2放线菌的繁殖特征?

能力要求:

能够了解放线菌的形态、代表属,掌握放线菌的繁殖及群体特征。

第三节丝状细菌

1.主要内容

（1丝状细菌的种类

（2铁细菌的特点

（3硫磺细菌的特点

（4球衣细菌的特点

（5丝状细菌与污泥膨胀之间的关系

2.基本概念和知识点:

铁细菌,硫磺细菌,球衣细菌,污泥膨胀。

3.问题与应用

思考题:

（1铁细菌、硫磺细菌和球衣细菌分别生存在什么环境中,对于水处理产生哪些作用?

（2丝状细菌与污泥膨胀之间的关系如何?

能力要求:

通过本节学习,要求学生能够掌握几种主要丝状细菌的特点及其与水处理之间的关系。

第四节光合细菌

1.主要内容

（1光合细菌的种类

（2光合细菌的生理特性

（3光合细菌的应用

2.基本概念和知识点:

光合细菌的种类及特点,光合细菌的生存环境、繁殖条件等生理特性,光合细菌在水处理中的应用。

3.问题与应用

思考题:

（1光合细菌的分类及其依据?

（2光合细菌的生长及繁殖条件?

（3什么叫光能自养菌?

。

（4光合细菌如何应用于处理高浓度有机废水?

能力要求:

通过本小节学习,要求学生能够掌握光合细菌的特点,及其根据营养类型的分类。

第五节蓝细菌

1.主要内容

（1蓝细菌的分布与生长环境

（2蓝细菌的形态结构与特点

（3蓝细菌的繁殖、生理特性

2.基本概念和知识点:

蓝细菌的定义,蓝细菌的生长环境,蓝细菌的形态、大小,蓝细菌的繁殖、生理特性。

3.问题与应用

思考题:

（1蓝细菌的构造?

（2蓝细菌的生长条件和生理特性?

能力要求:

通过本小节学习,要求学生基本掌握蓝细菌的大小、构造及生理特性。

（三实践环节

实验1:

显微镜的使用及微生物形态的观察。

（四教学方法与手段

运用多媒体课件,演示部分原核微生物的实例图片,以课堂教学为主。

第三章古菌

（一目的与要求

通过学习本章,能够了解古菌的特点、分类及产甲烷古菌的特征与应用。

（二教学内容

1.主要内容

（1古菌的特点

（2古菌的分类

（3常见古菌

2.基本概念和知识点:

古菌形态特征,古菌的分类（泉古菌和广古菌,产甲烷古菌的特点及应用。

3.问题与应用

思考题:

（1古菌的形态特征?

（2古菌的分类及分类依据?

（3产甲烷古菌的特点?

能力要求:

通过本章学习,能够了解古菌的特征,基本掌握产甲烷古菌的特点。

（三实践环节

实验2:

细菌的革兰氏染色法。

（四教学方法与手段

以课堂教学为主,结合多媒体教学手段,向学生演示古菌的一些实例图片。

第四章真核微生物

（一目的与要求

通过本章学习,能够了解酵母菌、霉菌、藻类、原生与微型后生生物等真核微生物的形态、大小、结构、生理特性、繁殖方式、培养特征及其对水处理的影响。

（二教学内容

第一节?

真核微生物概述

1.主要内容

（1真核微生物的定义

（2真核微生物的特点与主要类群?

（3真核微生物的细胞构造

2.基本概念和知识点:

真核微生物,真核微生物与原核微生物的比较,真和维生物的主要类群,真菌的主要特征,真核微生物的细胞构造。

3.问题与应用

思考题:

（1真核微生物与原核微生物有何异同?

（2真菌的共通特征?

（3真菌细胞核的构成?

能力要求:

能够了解真核微生物的大小和基本形态,掌握真核微生物与原核微生物的异同,掌握真菌的主要特征。

第二节酵母菌

1.主要内容

（1酵母菌的定义

（2酵母菌的分布及应用

（3酵母菌的形态和构造

（4酵母菌的繁殖方式

（5酵母菌的培养特征

2.基本概念和知识点:

酵母菌的特点,酵母菌的分布及在水处理中的应用,酵母菌的形态和构造,酵母菌的繁殖方式,酵母菌的培养特征。

3.问题与应用

思考题:

（1酵母菌的特点?

（2酵母菌在水处理中的应用有哪些?

（3酵母菌的繁殖方式及生活周期?

能力要求:

能够了解酵母菌的形态、结构,掌握酵母菌的繁殖方式,生活史及在水处理中的应用。

第三节霉菌

1.主要内容

（1霉菌的分布及应用

（2霉菌的形态和构造

（3霉菌的繁殖

（4真菌孢子的特点及培养特征

2.基本概念和知识点:

霉菌在水处理中的应用,霉菌的形态构造,霉菌的繁殖方式及菌落特征,真菌孢子的特点。

3.问题与应用

思考题:

（1霉菌在水处理中的应用有哪些?

（2霉菌、放线菌、酵母菌、细菌的细胞形态和菌落特征有何异同?

能力要求:

通过本节学习,能够了解霉菌的形态结构特点,掌握霉菌的繁殖方式,菌落特征及与水处理的关系,掌握真菌孢子的特点。

第四节藻类

1.主要内容

（1藻类的形态及生理特性

（2藻类的分类

（3藻类对环境工程的影响

2.基本概念和知识点:

藻类的形态,藻类的生理特性,绿藻、硅藻和金藻的特征,藻类与水处理之间的关系。

3.问题与应用

思考题:

（1藻类的营养类型及生存环境?

（2绿藻的生理特性?

（3藻类对水处理的影响?

。

能力要求:

通过本小节学习,能够了解藻类的形态,掌握藻类的生理特性,掌握绿藻的分布特征,掌握藻类对水处理的影响。

第五节原生与微型后生动物

1.主要内容

（1原生动物的形态与构造

（2原生动物的营养与繁殖

（3肉足类原生动物的分布及对水处理的影响

（4鞭毛类原生动物的分布及对水处理的影响

（5纤毛类原生动物的分布及对水处理的影响

（6原生动物在污水生物处理中的作用

（7微型后生动物对水处理的影响

（8微型动物在污泥减量化中的应用

2.基本概念和知识点:

原生动物的定义,形态和构造,原生动物的繁殖方式,常见的原生动物及对水处理的影响,常见微型后生动物及对水处理的影响,微型动物在污泥减量化中的应用。

3.问题与应用

思考题:

（1原生动物的繁殖方式有哪些?

（2鞭毛类原生动物对水处理的影响?

（3轮虫等微型后生动物对水处理的影响?

能力要求:

通过本小节学习,了解原生动物的形态结构,基本掌握微型后生动物对水处理的影响,掌握原生动物对水处理的影响及应用。

第六节底栖动物

1.主要内容

（1底栖动物的分类

（2底栖动物的基本特性

（3底栖动物的生活类型

（4底栖动物的摄食和生殖方式

（5底栖动物在水中的分布及对水处理的影响

2.基本概念和知识点:

底栖动物的定义,分类和基本特性,底栖动物的生活类型,底栖动物的繁殖方式及对水处理的影响。

3.问题与应用

思考题:

（1底栖动物的繁殖方式有哪些?

（2底栖动物的主要类型?

（3底栖动物在水环境中的作用及生态学意义?

能力要求:

通过本小节学习,了解底栖动物的形态结构,掌握底栖动物对水处理的影响与生态学意义。

（三课后练习

75页课后思考题。

（四教学方法与手段

以课堂教学为主,结合多媒体教学手段,向学生播放实例图片或视频,增加学生的感性认识。

第五章病毒

（一目的与要求

1.熟悉病毒的形态结构;

2.掌握病毒的一般特征;

3.掌握病毒的繁殖方式。

（二教学内容

1.主要内容

（1病毒的特点,宿主范围和分类。

（2病毒的大小、形状及基本结构。

（3病毒的繁殖方式。

（4烈性噬菌体的定义。

（5温和噬菌体和溶源性细菌之间的关系。

2.基本概念和知识点

病毒的定义,病毒的特点,病毒的分类,病毒的形态结构,病毒的繁殖,烈性噬菌体,温和噬菌体。

3.问题与应用

思考题:

（1简述病毒的繁殖过程?

（2简述病毒的特点?

（3温和噬菌体和溶源性细菌之间的关系?

能力要求:

通过本节学习,能够了解病毒的特征,掌握病毒的繁殖方式。

（三课后练习

课本课后思考题。

（四教学方法与手段

以课堂教学为主,结合多媒体教学手段,向学生播放一些实例图片或视频。

第六章微生物的生理特性

（一目的与要求

通过本章学习,能够了解微生物的生理特性,即营养、呼吸以及其他环境因素对它们生活的影响。

（二教学内容

第一节微生物的营养

1.主要内容

（1微生物细胞的化学组分及生理功能

（2微生物的营养类型

（3培养基

（4营养物质的吸收和运输

2.基本概念和知识点

微生物学中营养的定义,微生物的营养物质,微生物的营养类型,培养基的配置原则和分类,营养物质的吸收和运输途径。

3.问题与应用

思考题:

（1微生物细胞的营养物质有哪些?

（2微生物的营养类型?

（3培养基的分类?

（4营养物质的吸收和运输途径?

能力要求:

通过本节学习,能够了解微生物影响的定义,掌握营养物质吸收和运输的途径。

第二节酶及其作用

1.主要内容

（1酶的命名和分类

（2酶的作用特性

（3酶促反应的影响因素和动力学

2.基本概念和知识点

酶的定义,酶的命名方法,酶的分类,酶的作用特点,酶的活性,酶促反应,酶促反应的影响因素,酶促反应动力学

3.问题与应用

思考题:

（1酶的主要分类

（2酶促反应的影响因素

（3酶的活性和酶的活性中心的定义

能力要求:

通过本节学习,能够了解酶的命名方法,掌握酶的活性,酶促反应及影响因素。

第三节微生物的代谢

1.主要内容

（1微生物的新陈代谢。

（2呼吸作用的本质。

（3微生物的呼吸类型。

2.基本概念和知识点

新陈代谢的定义,呼吸作用的定义,呼吸作用的本质,基质脱氢的四条途径,微生物的呼吸类型及在水处理中的应用,。

3.问题与应用

思考题:

（1新陈代谢的定义?

（2呼吸作用的本质是什么?

（3基质脱氢的四条途径?

（4微生物的呼吸类型?

能力要求:

通过本节学习,能够了解新陈代谢的定义,掌握呼吸作用的本质及微生物的呼吸类型。

第四节环境因素对微生物生长的影响

1.主要内容

（1温度的影响

（2氢离子浓度的影响

（3氧化还原电位的影响

（4干燥的影响

（5渗透压的影响

（6光及辐射的影响

（7化学药剂的影响

2.基本概念和知识点

各种环境因素,如温度,氢离子浓度,氧化还原电位,渗透压,光及辐射等对微生物生长的影响。

3.问题与应用

思考题:

（1简述细菌生长与温度和氢离子浓度的关系

（2渗透压的定义及对微生物生长的影响。

（3表面活性剂对微生物生长的影响?

能力要求:

通过本节学习,能够掌握温度等环境因素对微生物生长的影响。

（三实践环节

实验3:

培养基的制备。

（四教学方法与手段

以课堂教学为主,结合多媒体教学手段。

第七章微生物的生长和遗传变异

（一目的与要求

通过本章学习,能够了解微生物的生长规律,测定方法,遗传规律,变异规律及在水处理中的应用。

（二教学内容

第一节微生物的生长及其特性

1.主要内容

（1生长与繁殖的基本概念

（2微生物生长的测定方法

（3微生物生长特性

2.基本概念和知识点

生长与繁殖的定义,微生物生长测定方法（计数法,测生长量法,微生物的生长曲线。

3.问题与应用

思考题:

（1微生物的生长测定中计数法有哪几种?

（2简述微生物的生长曲线?

能力要求:

通过本节学习,能够了解生长与繁殖的定义,掌握微生物生长的计数方法和微生物的生长曲线,掌握微生物膜的生长特性。

第二节微生物的遗传

1.主要内容

（1遗传的物质基础及其存在形式

（2遗传物质的复制

（3遗传信息的传递和表达

（4基因表达的调控

2.基本概念和知识点

核酸,DNA的分子结构及其多样性,遗传物质在微生物细胞中的存在形式,DNA,RNA的复制过程,遗传信息传递和表达的途径,结构基金,调节基金和操纵基因。

3.问题与应用

思考题:

（1简述DNA,RNA的复制过程?

（2简述操纵基因的调控功能?

能力要求:

通过本节学习,能够了解遗传的物质基础,掌握遗传物质的复制过程,掌握基因的调控功能。

第三节微生物的变异

1.主要内容

（1微生物变异的主要类型

（2基因突变。

（3基因重组。

2.基本概念和知识点

变异的定义,基因突变,突变发生机理与途径,基因重组,基因重组的途径。

3.问题与应用

思考题:

（1简述基因突变的发生机理

（2简述基因突变的主要类型

（3简述基因重组的途径

能力要求:

通过本节学习,能够了解变异的定义,掌握基因突变的发生机理与途径,基因重组的途径。

第四节遗传工程

1.主要内容

（1基因工程

（2遗传工程在水污染控制及环境工程中的应用

2.基本概念和知识点

基因工程的定义,遗传工程在水污染控制中的应用,超级微生物。

3.问题与应用

思考题:

（1简述基因工程的定义

（2DNA重组的过程

能力要求:

通过本节学习,能够了解基因工程及遗传工程在水处理中的作用。

第五节微生物的驯化和保藏

1.主要内容

（1微生物的驯化

（2微生物的保藏与复壮

2.基本概念和知识点

驯化的定义,污泥驯化机理,维生物的保藏方法,微生物的复壮方法。

3.问题与应用

思考题:

（1简述菌种的保藏方法

（2简述污泥驯化机理

能力要求:

通过本节学习,能够了解污泥驯化机理及菌种的保藏、复壮方法。

（三实践环节

实验4:

微生物的分离、培养和纯化技术。

（四教学方法与手段

以课堂教学为主,结合多媒体教学手段。

第八章微生物的生态

（一目的与要求

通过本章学习,能够了解微生物生态系统的特征,微生物在环境中的分布以及微生物之间的相互关系。

（二教学内容

第一节生态系统的基本概念及特征

1.主要内容

（1种群、群落、生态系统和生物圈。

（2生态系统的结构。

（3生态系统的特征。

（4微生物在生态系统中的作用。

2.基本概念和知识点

种群、群落、生态系统、生物圈的定义,生态系统的构成,生态系统的特征,微生物在生态系统中的作用。

3.问题与应用

思考题:

（1简述生态系统的特征

（2简述微生物在生态系统中的作用

能力要求:

通过本节学习,能够了解生态系统的构成,生态系统的特征,掌握微生物在生态系统中的作用。

第二节微生物在环境中的分布

1.主要内容

（1土壤中的微生物

（2水体中的微生物

（3空气中的微生物

（4极端环境中的微生物

2.基本概念和知识点

土壤中的微生物的种类,水体中微生物的种类,空气中的微生物的种类。

3.问题与应用

思考题:

（1简述水体中微生物的种类

能力要求:

通过本节学习,能够了解土壤、水体和空气中的微生物的种类。

第三节微生物之间的相互关系

1.主要内容

（1互生关系。

（2共生关系。

（3拮抗关系。

（4寄生关系。

2.基本概念和知识点

互生关系,共生关系,拮抗关系,寄生关系。

3.问题与应用

思考题:

（1简述拮抗关系的主要形式

（2简述共生关系的定义

（3简述拮抗关系对水处理的影响

能力要求:

通过本节学习,能够了解几种微生物之间相互关系。

（三课后练习

176页课后思考题。

（四教学方法与手段

以课堂教学为主,结合多媒体教学手段。

第九章大型水生植物

（一目的与要求

1.熟悉水生植物的主要类型。

2.掌握大型水生植物的繁殖与分布特点。

（二教学内容

1.主要内容

（1大型水生植物的界定及其主要类群。

（2大型水生植物的繁殖与分布特点。

（3常见的大型水生植物。

2.基本概念和知识点

大型水生植物的主要类群,大型水生植物的繁殖方式及分布特点。

3.问题与应用

思考题:

（1简述大型水生植物的分布特征

（2举例说明常见的漂浮植物

能力要求:

通过本节学习,能够了解大型水生植物的特点,掌握其分布特征。

（三课后练习

186页课后思考题。

（四教学方法与手段

以课堂教学为主,结合多媒体教学手段,向学生播放一些实例图片或视频。

第十章微生物对污染物的分解与转化

（一目的与要求

通过本章学习,能够了解微生物对水体中有机污染物和无机污染物的分解与转化作用。

（二教学内容

第一节微生物对有机物的分解作用

1.主要内容

（1生物分解的一般特点与分类

（2有机物的好氧生物分解

（3有机物的厌氧生物分解

2.基本概念和知识点:

有机物生物分解的定义,生物分解的分类,好氧生物分解,厌氧生物分解。

3.问题与应用

思考题:

（1简述有机物的好氧生物分解过程

（2简述有机物的厌氧生物分解过程

能力要求:

能够了解有机物生物分解的一般特点,掌握有机物好氧生物分解与厌氧生物分解的过程。

第二节有机物的生物分解性

1.主要内容

（1有机物的生物分解性评价方法

（2有机物的生物分解性与分子结构的关系

2.基本概念和知识点:

生物分解性试验,生物分解性与分子结构的关系,生物分解性与浓度的关系。

3.问题与应用

思考题:

（1简述生物分解性与分子结构的关系

（2简述共代谢现象?

能力要求:

能够了解生物分解性评价方法,掌握生物分解性与分子结构之间的关系。

第三节不含氮有机物的生物分解

1.主要内容

（1纤维素、半纤维素、木质素的生物分解

（2淀粉的生物分解

（3脂肪的生物分解

（4芳香族化合物的生物分解

（5烃类化合物的生物分解

2.基本概念和知识点:

纤维素、半纤维素、木质素的生物分解,淀粉、脂肪、芳香族化合物、烃类化合物的生物分解。

3.问题与应用

思考题:

（1淀粉生物分解的过程

（2芳香族化合物生物分解的特点

能力要求:

通过本节学习,能够了解纤维素、淀粉等不含氮有机物生物讲解的特点。

第四节含氮有机物的生物分解

1.主要内容

（1氮的循环

（2蛋白质的生物分解

（3尿素的转化

2.基本概念和知识点:

自然界中氮循环,蛋白质生物分解的过程,尿素的转化过程。

3.问题与应用

思考题:

（1绘图说明自然界中的氮循环

（2简述蛋白质生物分解的过程

（3简述尿素的转化过程。

能力要求:

通过本小节学习,能够了解含氮有机物生物分解的特点,掌握氮的循环过程,掌握蛋白质及尿素的生物分解过程。

第五节微生物对无机元素的转化作用

1.主要内容

（1硫的生物转化

（2磷的生物转化

（3金属的生物转化

2.基本概念和知识点:

硫化作用,硫化细菌,反硫化作用,铁、铬、汞的生物转化过程。

3.问题与应用

思考题:

（1简述反硫化作用

（2简述磷的生物转化过程

（3简述铁的生物转化过程

能力要求:

通过本小节学习,掌握硫、磷、铁、汞的生物转化过程。

第六节生物对污染物的浓缩与吸附作用

1.主要内容

（1水生生物对污染物的浓缩作用

（2微生物对有机污染物的吸附作用

（3微生物对金属的吸附作用

2.基本概念和知识点:

生物浓缩,BCF,生物积累,生物放大,生物吸附。

3.问题与应用

思考题:

（1简述生物浓缩的概念

（2生物积累与生物放大的区别

（3举例说明微生物对金属的吸附作用

能力要求:

通过本小节学习,掌握生物浓缩,微生物对有机污染物与金属的吸附作用。

（三课后练习

219页课后思考题。

（四教学方法与手段

以课堂教学为主,结合多媒体教学手段,向学生播放实例图片或视频。

第十一章污水生物处理系统中的主要微生物

（一目的与要求

通过本章学习,能够了解污水生物处理的基本原理,活性污泥法,生物膜法,生物脱氮、生物除磷方法及污水的厌氧生物处理方法。

（二教学内容

第一节污水生物处理的基本原理

1.主要内容

（1污水生物处理的基本原理

（2污水生物处理