میکروبیولوژی محیط

میکروبیولوژی محیط

اسلاید 1: Friday, May 4, 20181ميكروبيولوژي محيطبسمه تعالي

اسلاید 2: Friday, May 4, 20182هدف از درسآشنایی با موجودات ذره بینی آب و فاضلابشناخت انواع میکروارگانیسمهای بیماریزا و مزاحمشناخت اصول و مبانی میکروبیولوژی کاربردی

اسلاید 3: Friday, May 4, 20183مباحث مهمكليات ميكروبيولوژي محيططبقه‌بندي ميكروارگانيسم‌ها بر اساس نیاز به اکسیژن، نوع رشد و ...تركيب شيميايي سلولها، رشد و تغذيه، توليد و مصرف انرژي در سيستمهاي بيولوژيكيباكتريهاي موجود در محیط و اثرات آنهاشاخص‌هاي ميكربي و آزمايشهاي باكتريولوژيك آبويروسهاي منتقله توسط آب و ويروسهاي موجود در فاضلاب خانگيقارچهای موجود در فاضلاب، مزاحمتها و کنترل آنهاجلبکها، شناسایی و کنترل آنهاتک یاخته های منتقله توسط آب و مرتبط با فاضلاب و کنترل آنهاکرمهای انگلی منتقله توسط آب و مرتبط با فاضلاباصول کاربرد میکروبیولوژی در محیط زیستتئوری تصفیه بیولوژیکی در سیستمهای تصفیه مانند لجن فعال، صافی چکنده و برکه تثبیتتئوری تصفیه بیولوژیکی به طریقه بیهوازی مانند هضم لجن

اسلاید 4: Friday, May 4, 20184Applied MicrobiologyStudy of practical uses of microbes in food processing, industrial production, and biotechnology

اسلاید 5: Friday, May 4, 20185Environmental Microbiologystudy of microbes in their natural habitatsThe study of microorganisms and their activities in the environment for the purpose of understanding their role in maintenance of the biosphere and their potential use in remediating sites that have been disturbed.

اسلاید 6: Friday, May 4, 20186Microbial EcologyStudies the interactions between microbes and their environments, involving living and nonliving components

اسلاید 7: 7Organization of EcosystemsBiosphere – thick envelope of life that surrounds the earth’s surfaceMade up of:hydrosphere (water)lithosphere (soil)atmosphere (air)Maintains and creates the conditions of temperature, light, gases, moisture, and minerals required for life processes

اسلاید 8: 8Energy and Nutritional Flow in EcosystemsOrganisms derive nutrients and energy from their habitat.Food chain or energy pyramid summarizes the feeding levels:producers – provide the fundamental energy source; only organisms that can produce organic compounds by assimilating inorganic carbon from the atmosphere; most are photosynthetic, also called autotrophsconsumers – feed on other living organisms and obtain energy from chemical bonds; primary, secondary, tertiary…decomposers – primarily microbes, break down and absorb the organic matter of dead organisms; recycle organic matter into inorganic minerals and gases, mineralize nutrients

اسلاید 9: 9Insert figure 26.3Trophic and energy pyramid

اسلاید 10: 10The Natural Recycling of BioelementsProcesses by which bioelements and essential building blocks of protoplasm are recycled between biotic and abiotic environmentsEssential elements are cycled through biological, geologic, and chemical mechanisms – biogeochemical cycles.Microorganisms remove elements from their inorganic reservoirs and convey them into the food web.

اسلاید 11: 11Atmospheric CyclesCarbon cyclePhotosynthesisNitrogen cycle

اسلاید 12: 12Lithospheric CyclesSulfur cyclePhosphorous cycle

اسلاید 13: 13Cycles in the Hydrosphere

اسلاید 14: 14The Structure of Aquatic EcosystemsLake is stratified vertically into 3 zones or strata: photic zone – surface to lowest limit of sunlight penetrationprofundal zone – edge of the photic zone to lake sedimentbenthic zone – organic debris and mud forming the basinStratified horizontally into 2 zones:littoral zone – shoreline, relatively shallow waterlimnetic zone – open, deeper water

اسلاید 15: 15Insert figure 26.18Stratification of lake

اسلاید 16: 16Aquatic CommunitiesMicrobial distribution is associated with sunlight, temperature, oxygen levels, and available nutrients.Photic zone is most productive-contains planktonphytoplankton – variety of photosynthetic algae and cyanobacteriazooplankton – microscopic consumers

اسلاید 17: 17Large bodies of standing water develop thermal stratification.Epilimnion – upper region, warmestHypolimnion – deeper, coolerThermocline – buffer zone between warmest and coolest layers

اسلاید 18: 18Insert figure 26.19Profiles of a lake

اسلاید 19: Friday, May 4, 201819Classification of Microorganisms

اسلاید 20: Friday, May 4, 201820Over 1.5 million different organisms have been identified to date. Many similarities among living organisms: Made up of cells surrounded by a plasma membrane. Use ATP as energy source. Store genetic information as DNA. Ribosomes are the site of protein synthesis. Both differences and similarities among organisms are caused by natural selection (Darwin, 1858). Organisms can be classified into taxonomic categories (taxa), based on the differences and similarities among them.Classification …

اسلاید 21: Friday, May 4, 201821 Ancient Greeks classified all living organisms into two groups Kingdom Plantae Kingdom AnimaliaIn 1850s bacteria and fungi were incorrectly placed in the Plant Kingdom. In 1860s Kingdom Protista was proposed to include bacteria, fungi, algae, and protozoa, but many scientists still classified bacteria and fungi as plants. Classification …

اسلاید 22: Friday, May 4, 201822In 1930s electron microscopy made it clear that bacterial cells lacked a nucleus. The term prokaryote was introduced in 1937. In 1959 Kingdom Fungi was established. In 1961 the current definition of the term prokaryote was established. In 1968 the Kingdom Prokaryote was accepted by biologists. In 1969 Robert Whitaker proposed a five-kingdom system of biological classification for all living organisms.Classification …

اسلاید 23: Friday, May 4, 201823Five-Kingdom System of Biological Classification Proposed in 1969 by Robert Whitaker :1. Kingdom Prokaryotes (Monera): Oldest known cells. Lived over 3.5 billion years ago. Lack a nucleus and membrane bound organelles.The other four kingdoms are eukaryotes. Have a true nucleus and membrane bound organelles.2. Kingdom Protista: Mostly unicellular, lack tissue organization. Most have flagella during life.3. Kingdom Fungi: May be unicellular (yeasts) or multicellular (molds). Many are saprotrophs. 4. Kingdom Plantae: Multicellular, photosynthetic.5. Kingdom Animalia: Multicellular, heterotrophs that ingest food through a mouth or oral cavity.

اسلاید 24: Friday, May 4, 201824Five-Kingdom Classification System

اسلاید 25: Friday, May 4, 201825 Recent developments in molecular biology and biochemistry have revealed that there are two types of prokaryotic cells, based on differences in their ribosomes, cell walls, and metabolism.1. Eubacteria: “True bacteria”. Cell wall contains peptidoglycan. Sensitive to antibiotics.2. Archaeabacteria: “Ancient bacteria” Cell walls lack peptidoglycan, resistant to antibiotics. Live in extreme environments Three kingdoms:1. Methanogens: Strict anaerobes that produce methane.2. Extreme Halophiles: Require high salt concentrations.3. Thermoacidophiles: Live in hot, acidic environments.Prokaryotic Organisms

اسلاید 26: Friday, May 4, 201826Eukaryotic OrganismsEukaryotic CellsHave:Complex Internal Membrane System          Compartmentalization         Membrane-Enclosed OrganellesDNA is enclosed in a membrane-bound nucleusIncludes:         Animal & Plant cells        Eukaryotic Microorganisms

اسلاید 27: Friday, May 4, 201827ProkaryoteEukaryoteSimpler internal structureAbsence of nucleusOne circular chromosome, not in a membraneNo histonesNo membrane enclosed organellesPeptidoglycan cell wallsBinary fission for cell divisionSmallerContain nucleusPaired chromosomes, in nuclear membraneHistonesMembrane enclosed organellesSimple (polysaccharide) cell wallsCell division by mitosis or meiosisLarger

اسلاید 28: Friday, May 4, 201828Structure of Prokaryotic vs. Eukaryotic cell

اسلاید 29: Friday, May 4, 201829VirusesNon cellularObligate intracellular parasitesThey must live inside another cell to surviveHave only one type of nucleic acidDNA or RNA (never both)Single or Double strandedProtein coat (no plasma membrane)Few to no enzymesTakes enzymes and use host cell metabolic machineryNo metabolic activityThey require a host cell to exhibit the characteristics of life.Virus diversityDifferent viruses have different hostsOnly some viruses cause disease

اسلاید 30: Friday, May 4, 201830SizeTypical prokaryote: 1 - 5 m longTypical Eukaryotic cell: 10 - 100 mTypical virus:  50 - 80 nm

اسلاید 31: Friday, May 4, 201831طبقه بندی میکروارگانیسمها از نظر نیازهای تغذیه ای و انرژی

اسلاید 32: فتواتوتروفها:جلبکها، سیانوباکترها و باکتریهای فتوسنتزکننده (جدول 1-2- صفحه 64)از نور به عنوان منبع انرژی و از CO2 به عنوان منبع کربن و از H2O, H2 یا H2S به عنوان دهنده الکترون استفاده میکنند.فتوهتروتروفها یا فتوارگانوتروفها:تمامی هتروتروفهای اختیاری که از نور به عنوان منبع انرژی و از ترکیبات آلی به عنوان منابع کربن و دهندگان الکترون استفاده میکنند.باکتریهای غیرسولفور ارغوانی، رودوسپیریلاسه

اسلاید 33: شیمیواتوتروفها (لیتوتروفها):انرژی از طریق اکسیداسیون ترکیبات معدنی از جمله NH4, NO2, H2S و ... و CO2 به عنوان منبع کربناغلب هوازی هستند.باکتریهای نیتریفایر (منبع انرژی نیتروزوموناس و نیتروباکتر به ترتیب NH4+ و NO2-)باکتریهای گوگرد (منبع انرژی تیوتریکس از H2S و تیوباسیلوس از گوگرد عنصری) باکتریهای آهن (منبع انرژی سایدروکاپسا از Fe2+)باکتریهای هیدروژن (منبع انرژی هیدروژنوموناس از H2 )ارگانوتروفها (هتروتروفها):اکثر باکتریها، قارچها و تک یاخته ها

اسلاید 34: طبقه بندی میکروارگانیسمها از نظر تحمل دماي محيطدما دو اثر مهم بر روي جمعيت باكتريايي دارد. 1- اثر بر روي سرعت انتشار سوبسترا و مواد مغذي به داخل سلولهاي باكتريايي2- اثر بر روي سرعت فعاليت آنزيميبر اين اساس باكتريها از نظر دمايي به سه دسته تقسيم مي‌شوند (صفحه 29 wastewater bacteria)

اسلاید 35: طبقه بندی میکروارگانیسمها از نظر نیاز به اکسیژنBacteria grow in the presence or absence of free molecular oxygenAerobes, Anaerobes, and Facultative anaerobes Aerobes require oxygen for the degradation of substrate (filamentous organisms Haliscomenobacter hydrossis and Sphaerotilus natans, the floc former Zoogloea ramigera, and the nitrifying bacteria Nitrosomonas and Nitrobacter.Active aerobes are not found in anaerobic digesters.Anaerobic bacteria do not use free molecular oxygen for the degradation of substrates.Anaerobes include sulfate-reducing bacteria and methane-forming bacteria that use sulfate (SO42−) and carbon dioxide, respectively.

اسلاید 36: Anaerobic bacteriaThere are two important groups of anaerobic bacteriaOxygen-tolerant (aerotolerant) anaerobic bacteria and the oxygen-intolerant (obligate) anaerobic bacteria.Obligate anaerobes such as the methaneforming bacteria die in the presence of free molecular oxygen.Obligate anaerobes are not killed by free molecular oxygen. They are killed by superoxide (O2−) and hydrogen peroxide (H2O2). Most obligate anaerobic bacteria including the methane-forming bacteria lack the enzymes superoxide dismutase and catalase and succumb to the toxic effects of superoxide and hydrogen peroxide.

اسلاید 37: Facultative anaerobesBetween the aerobes and anaerobes are the facultative anaerobes.Facultative anaerobic bacteria have the ability to use free molecular oxygen or another molecule to degrade substrate. Facultative anaerobic bacteria have the most complex enzyme systems with respect to degradation of substrate. They have one enzyme system for the use of free molecular oxygen and have another enzyme system for the use of an alternate molecule to degrade substrate when oxygen is not available. They prefer oxygen to other molecules such as nitrate (NO3−) Denitrifying bacteria including Bacillus, Escherichia, and Pseudomonas are facultative anaerobic bacteria.

اسلاید 38: ميكروارگانيسمهاي مهم مرتبط با آب و فاضلابباكتريها (Bacteria)قارچها (Fungi) تك‌ياخته‌ها يا پروتوزوآ(Protozoa) روتيفرها و نماتدها(Rotifers and Nematodes) جلبكها(Algae) ويروسها(Viruses)

اسلاید 39: قارچها (مخمرها yeast، كپكها mold، قارچها mushroom)ارگانيسم‌هاي ساپروفيت، هتروتروف، اغلب چند سلولي و غيرفتوسنتزكنندهاغلب هوازي (بعضي مخمرها بيهوازي اختياري و تک سلولی)مقاوم به مقادير پايين pH (رشد در محدوده 2-9، pH بهينه براي اغلب قارچها = 5.6) و رطوبت پاييننياز به مقادير پايين مواد مغذي (نياز به نيتروژن حدود ½ نياز باكتريها)رشد قارچهاي رشته‌اي در فرايند لجن فعال و بروز مشكلات ته‌نشيني در زلال‌ساز ثانويه (در pH كمتر از 6/5 و مواد مغذي كم)كاربرد بعضي از قارچها در تصفيه بعضي از فاضلابهاي صنعتي و توليد كمپوستاز جمله اجزاي مهم ميكروفلور خاك (بعضي از آنها براي انسان و گياهان پاتوژن هستند) توانايي تجزيه سلولزطبقه‌بندي بر اساس ساختمان زايشي

اسلاید 40: Friday, May 4, 201840Filamentous fungi. Filamentous fungi occasionally bloom in activated sludge processes due to low pH or nutrient deficiency. Filamentous fungi are relatively large in size and display true branching.

اسلاید 41: چهار گروه اصلي قارچها1- فيكوميستها: كپكهاي آب (قارچهاي واقعي)رشد در سطح گياهان و حيوانات در محيطهاي آبيفيكوميستهاي خشكي‌زي (كپك معمولي نان يا ريزوپوس) داراي توليد مثل جنسي و غيرجنسي2- آسكوميستها:اغلب مخمرها تك‌سلولي، تكثير بوسيله جوانه زدن budding، بيهوازي اختياري (تجزيه تركيبات آلي به CO2 و آب در حضور اكسيژن مولكولي و تبديل قندها به اتانل در غياب اكسيژن مولكولي biofuel)مخمر Saccharomyces cerevisiae به عنوان مخمر نانوا (توليد آبجو و نوشيدنيهاي الكلي)مخمر Candida albicans پاتوژن براي انسانمخمر Yarrowia lipolytica به عنوان تجزيه كننده برخي پساب‌هاي صنعتي و جاذب فلزات سنگين biosorbent3- بازيديوميستها:بعضي بازيديوسپورها مثل قارچهاي پوسيدگي چوب (تجزيه سلولز و ليگنين)قارچهاي گوشتي معمولي مثل آگاريكوس)قارچهاي بسيار سمي مثل آمانيتا4- قارچهاي ناقص:فاقد مرحله جنسي شناخته‌شده، كاربرد در توليد صنعتي آنتي‌بيوتيكها مثل پني‌سيليوم، ايجاد بيماريهاي گياهي و برخي نيز باعث بيماريهاي قارچي در انسان و حيوانات

اسلاید 42: تک‌یاخته‌ها یا پروتوزوآارگانيسم‌هاي تك‌سلولي هستند.اغلب، زندگي مستقلي داشته ولي بعضي از آنها تشكيل كلني مي‌دهند.اكثريت هوازي مطلق بوده ولي بعضي از آميبها و تا‍ژكداران مي‌توانند شرايط بيهوازي را تحمل كنند.تحت شرايط محيطي نامساعد تشكيل كيست داده و نسبت به عوامل محيطي نامناسب مقاوم مي‌شوند و به گندزدايي فاضلاب نيز مقاومت نشان مي‌دهند:باكتريهاي رويشي ‹ ويروسهاي روده‌اي ‹ باكتريهاي مولد اسپور ‹ كيستهاي تك‌ياخته‌ها ارگانيسمهاي هتروتروف بوده و از مواد محلول و معلق (از جمله باكتريها) تغذيه مي‌كنند. توسط تقسيم دوتايي تكثير مي‌يابند ولي در بعضي گونه‌ها (از جمله پاراميسيوم) توليد مثل جنسي نيز وجود دارد.

اسلاید 43: طبقه‌بندي تک‌یاخته‌ها طبقه‌بندي بر اساس نوع حركت:ساركودينا (آميبها): Sarcodina (amoeba)حركت بوسيله پاهاي كاذب pseudopods (i.e., false feet)اكثرا داراي زندگي آزاد و برخي انگل (مثل انتامبا هيستوليتيكا)ماستيگوفورا (تاژكداران): Mastigophora (flagellates) حركت بوسيله تاژكفيتوماستيگوفوراي فتوسنتزكننده و هتروتروف موسوم به اوگلنا (Euglena)، ژيارديا لامبليا (انگل انسان)، تريپانوزوما گامبينس (انتقال توسط مگس تسه تسه)سيليافورا (مژه‌داران): Ciliophora (ciliates)حركت بوسيله مژه (مژه‌ها وظيفه تغذيه‌اي نيز دارند) پاراميسيوم، بالانتيديو كلي (انگل انسان و حيوانات) اسپوروزوآ: Sporozoaفاقد وسيله حركتي بوده و همگي انگل هستند.پلاسموديوم ويواكس (بيماري مالاريا از طريق نيش پشه)

اسلاید 44: پاتوژنها و انگلهای تک یاخته ای که در فاضلاب خانگی یافت می شوند:ژیاردیا لامبلیا: (تک یاخته تاژکدار، عامل بیماری ژیاردیازیس در مجاری گوارشی، مخزن اصلی: مدفوع انسان و حیوانات آلوده، روش کنترل: فیلتراسیون و گندزدایی آب)کریپتوسپوریدیوم: (کریپتوسپوریدیوم پارووم گون اصلی مسئول عفونت در انسان و حیوان، عدم حذف کامل توسط روشهای متداول تصفیه آب از جمله فیلتراسیون شنی یا کلرزنی)سیکلوسپورا: (سیکلوسپورا کایتانسیس عامل بیماری در انسان)میکروسپوریدیاانتامبا هیستولیتیکا: (بیماری آمیبیازیس)نگلریا: (جداسازی از فاضلاب، آبهای سطحی، استخرهای شنا، خاک و ...)

اسلاید 45: تک یاخته های موجود در لجن فعال:پنج گروه تک یاخته (صیادان اصلی باکتریها در لجن فعال) در لجن فعال یافت می شوند:1- آمیبها: از جمله آمیب پرتئوس و آرسلا2- تاژکداران: شامل گونه های بودو، پلوروموناس، مونوسیگا و هگزامیتوس3- مژه داران: (فراوانترین و مهمترین تک یاخته ها در لجن فعال)مژه داران آزاد free-swimming ciliatesمژه داران خزنده crawling ciliatesمژه داران ساقه دار stalked ciliates مزایای وجود مژه داران در لجن فعال:افزودن وزن لخته ها و کمک به ته نشینی بهتر آنهامصرف سلولهای باکتریایی پراکنده و تمیز کردن پساب (کاهش BOD، مواد جامد معلق و باکتریها)حضور تعداد زیاد مژه داران ساقه دار و روتیفرها در لجن فعال نشاندهنده BOD پایین می باشد (شکل 9-8 صفحه 237 بیتون) در بیوفیلم نیز دیده می شوند.

اسلاید 46: روتيفرها و نماتدها(Rotifers and Nematodes) جانوران میکروسکوپی (Metazoa) چندسلولیچهار روتیفر شایع در لجن فعال و صافی چکنده شامل لکان، نوتوماتا، فیلودینا و هابروتروکاحذف باکتریهای معلق در لجن فعال و کمک به تشکیل فلوکنماتدها از گروه بی مهرگانممکن است بیماریزا باشند.حذف از منابع آبهای سطحی با استفاده از روشهای شیمیایی (سولفات مس و کلر) و روشهای فیزیکی (تمیز کردن لوله ها، شستشوی لوله ها با فشار آب و فیلتراسیون)

اسلاید 47: جلبکهامیکروارگانیسمهای تک سلولی موسوم به فیتوپلانکتونها (برخی رشته ای مثل اولو تریکس و برخی کلونیکال مثل ولوکس)تولیدکنندگان اولیه در محیطهای آبیایفای نقش در تصفیه فاضلاب در برکه های تثبیتاکثرا فتوتروف (نور به عنوان منبع انرژی و H2O به عنوان دهنده الکترون)بعضی جلبکها مثل اگلنوفیتها هتروتروف بوده و از ترکیببات آلی (مثل قندها و اسیدهای آلی) به عنوان منبع کربن و انرژی تولید مثل جنسی و غیرجنسی

اسلاید 48: طبقه بندی جلبکها (بر اساس نوع کلروفیل، ساختمان دیواره سلولی و ماهیت مواد ذخیره ای کربنی)شاخه کلروفیتا (جلبکهای سبز):حاوی کلروفیلهای a و bدیواره سلولی سلولزیتولید نشاسته به عنوان مواد ذخیره ایشاخه کریزوفیتا (جلبکهای طلایی-قهوه ای):شامل دیاتومهاحاوی کلروفیلهای a و cدیواره سلولی سیلیستولید چربی به عنوان مواد ذخیره ایشاخه اوگلنوفیتا: (مثل اوگلنا) حاوی کلروفیلهای a و bفاقد دیواره سلولیذخیره پارامیلون (یک پلیمر گلوکز)شاخه پیروفیتا (دینوفلاژلاتها):حاوی کلروفیلهای a و cدیواره سلولی سلولزیتولید نشاسته به عنوان مواد ذخیره ایشاخه رودوفیتا (جلبکهای قرمز):حاوی کلروفیلهای a و d و سایر پیگمانها همچون فیکواریتریندیواره سلولی سلولزیتولید نشاسته به عنوان مواد ذخیره ایشاخه فائوفیتا (جلبکهای قهوه ای):حاوی کلروفیلهای a و c و گزانتوفیلهادیواره سلولی سلولزیذخیره لامینارین

اسلاید 49: مشکلات جلبکها در آبهای سطحیوجود غلظتهای بالای جلبکهای آبی- سبز نظیر آنابنا، میکروسیستیس آئروژینوزا و شیزوتریکستولید اگزوتوکسینها و اندوتوکسینها و ایجاد بیماری مثل گاستروانتریتجلبکهای موجود در سیستمهای تصفیهجلبکهایی مثل الوتریکس، فورمیدیوم، آناسیستیس، اوگلنا و کلرلا از اجزای اصلی بیوفیلم هستند (بر خلاف لجن فعال).مهمترين ميكروارگانيسمهاي موجود در بركه‌هاي تثبيت در كنار باكتريهاگونه‌هاي جلبكي موجود در بركه‌ها شامل جلبكهاي سبز-آبي، سبز و دياتومه‌هاتوليد حدود 66-10 گرم در متر مربع در روزشايعترين گونه‌ها شامل كلاميدوموناس، اوگلنا، كلرلا، سندسموس، ميكرواكتينيوم، اوسيلاتوريا و ميكروسيستيسدياتومه‌ها در دمايي كمتر از جلبكهاي سبز-آبي شيوع مي‌يابند.

اسلاید 50: نقش جلبكها در بركه‌هاي تثبيتتولید اکسیژن در طول روز براي استفاده ميكروارگانيسمهاي هتروتروفتثبیت نیتروژن بوسیله برخی از جلبکهای سبز- آبیبسياري از جلبكها آمونيوم و نيترات مصرف مي‌كنند.افزايش pH در اثر فتوسنتز و كمك به حذف مواد مغذي در فاضلاب با قليائيت كم (ترسيب فسفر بصورت فسفات كلسيم و خروج يون آمونيوم بصورت آمونياك)باكتريهاي فتوسنتزكننده بجاي H2O از H2S استفاده كرده و باعث حذف آن مي‌شوند.با افزايش بارگذاري آلي، تعداد جلبكها و باكتريهاي فتوسنتزكننده كاهش مي‌يابد.

اسلاید 51: مشكلات جلبكي در واحدهاي تصفيه آبانسداد فيلترهاي شني بويژه در فصل گرم سالمشكلات بو و مزه (سيانوباكترها از جمله آنابنا، اوسيلاتوريا و ميكروسيستيس مسئول بو و مزه در آب هستند)جلبك گروه كريزوفيت بنام پيترسني مسئول بوي خيارمانند بعضي از آبهاي آشاميدني است.گونه‌اي از دياتوم بنام سينورايوولا مسئول توليد بوي روغن كبد ماهيافزايش تري‌هالو‌متانها پس از كلرزني آبتوليد مواد شيميايي حساسيت‌زا، هپاتوتوكسيك، نوروتوكسيك و سرطانزا (توسط سيانوباكترها) حذف جلبكها از آبانعقاد و فيلتراسيون و كلرزني (حذف سلولهاي جلبكي)فيلتراسيون كربن فعال يا ازن‌زني (حذف سموم جلبكي)سرپوشيده كردن مخازناستفاده از تركيبات مس

اسلاید 52: ويروسهاطبقه‌بندي بر اساس سلول ميزبان:ويروسهاي حيواني (آدنوويروسها، رتروويروسها و ...)ويروسهاي جلبكي (سيانوفاژها و ...)باكتريوفاژها (كليفاژ و ...)ويروسها در فرايند لجن فعال:كارآمدترين فرايند بيولوژيكي براي حذف ويروسها (بيش از 90 درصد مربوط به جامدات بوده و به لجن منتقل مي‌شود)حذف 90 تا 99 درصد ويروسها بوسيله فرايند لجن فعال متعارفاستفاده از كليفاژها به عنوان ويروس مدل براي مطالعه حذف ويروس در فرايند لجن فعالعلل حذف ويروس در فرايند لجن فعال: 1- جذب سطحي ويروس يا ورود آن به جامدات لجن2- غيرفعالسازي ويروس توسط باكتريهاي فاضلاب3- خورده شدن ويروس‌ها بوسيله تك‌ياخته‌ها (مژه‌داران) و پرياخته‌هاي كوچك (نماتدها)علاوه بر موارد فوق، در بركه‌هاي تثبيت، ويروسها در اثر حرارت و اشعه خورشيد و pH بالاي ناشي از رشد جلبكها از بين مي‌روند.

اسلاید 53: حذف ويروسها از آب آشاميدني وجود انتروويروسها به ميزان 3 تا 20 ويروس در 1000 ليتر آب آشاميدني تصفيه شده با پيش‌كلرزني، انعقاد، ته‌نشيني، فيلتراسيون شني، ازن‌زني و كلرزني نهاييحذف ويروسها توسط فرايند نرم‌سازي، صاف‌سازي، انعقاد و لخته‌سازي و ته‌نشيني و گندزدايي

اسلاید 54: باكتريهامهمترين ارگانيسمها در تصفيه‌خانه فاضلاب (شامل اوباكتريا و آركه‌آباكتريا)ورود به فاضلاب از طريق مواد دفعي انسان و I/Iآركه‌آها شامل هالوفيل ها، ترمواسيدوفيل‌ها و متانوژن‌هاتنها متانوژنها در تصفيه‌خانه فاضلاب داراي اهميت هستند (توليد كننده biogas يا marsh gas).هالوفيلها (extremophiles) در آبهاي شور با غلظت بهينه 3.5 درصد (نياز به غلظت بالاي يون سديم براي حفظ ديواره سلولي و غلظت بالاي يون پتاسيم جهت فعاليتهاي آنزيمي) باكتريهاي هالوفيل به همراه سيانوباكترها و باكتريهاي فتوسنتزكننده، واكوئلهاي گاز توليد ميكنند.ترمواسيدوفيلها هيچ نقشي در تصفيه‌خانه‌هاي فاضلاب ندارند. اوباكتريا (باكتريهاي واقعي)

اسلاید 55: ... باكتريهاتقسيم بندي بر اساس ساختار (morphology)، رنگ‌آميزي، تغذيه و متابوليسماندازه معمول 0.3-3 µ به جز اشكال فيلامانتوس 100 µ )‹ (Sphaerotilus natans، سيانوباكترها (5-50 µ) و اسپيروكتها (up to 50 µ)باكتريهاي جوانتر از هر گونه داراي اندازه كوچكتر و سرعت رشد بيشتر (نسبت سطح به حجم بيشتر)اكثر باكتريها در سه گروه اصلي bacillus، coccus و spirillum ساختار سلولي (80% آب و 20% مواد خشك)(مواد خشك شامل 90% آلي و 10% غيرآلي)فرمول كامل C60H87O23N12P فرمول ساده C5H7O2Nتركيب نمونه‌وار سلولهاي باكتريايي (جدول 3.2 صفحه 25 كتاب)TRANSPORT MECHANISMSDiffusionFacilitated diffusionActive transportMotility and Nutrition

اسلاید 56: ... باكتريهاطبقه‌بندي باكتريها بر اساس نقشي كه در تصفيه فاضلاب ايفا مي‌كنند (برخي داراي نقش مثبت و برخي داراي نقش منفي) (جدول 4.3 صفحه 35 كتاب)Acetogenic bacteria (مثل استوباكتر) (شكل 4.1 صفحه 35)Coliforms (مثل اشريشيا)Cyanobacteria (مثل اوسيلاتوريا)Denitrifying bacteria (مثل باسیلوس)Fecal coliforms (مثل اشریشیا)Fermentative (Acid-forming) bacteria (مثل پروتئوس)Filamentous bacteria (مثل هالیسکومنوباکتر)Gliding bacteria (مثل بگیاتوا)Gram-negative, aerobic cocci and rods (مثل استوباکتر) Gram-negative, facultative anaerobic rods (مثل باکتریودس)Hydrolytic bacteria (مثل باکتریودس)Methan-forming bacteria (مثل متانوباکتریوم)Nitrifying bacteria (مثل نیتروزوموناس)

اسلاید 57: ... باكتريهاNocardioforms (مثل نوکاردیا)Pathogenic bacteria (مثل کامپلیوباکتر)Poly-P bacteria (مثل اسینوباکتر)Saprophytic bacteria (مثل میکروکوکوس)Sheath bacteria (مثل اسفائروتیلوس)Spirochetes (مثل اسپیروکیتا)Sulfur –oxidizing bacteria (مثل تیوباسیلوس)Sulfur –reducing bacteria (مثل دی سولفوویبریو)

اسلاید 58: سينتيك رشد ميكربيكشت‌هاي ناپيوسته (صفحه 62 بيتون)مرحله تاخيريمرحله رشد لگاريتميمرحله سكونمرحله مرگكشت‌هاي پيوسته (صفحه 64 بيتون و 65 wastewater bacteria)ديگر پارامترهاي سينتيك (صفحه 65 بيتون)باردهي (محصول) رشدميزان جذب ويژه سوبستراميزان رشد ويژهعوامل فيزيكي و شيميايي موثر بر رشد ميكربي (صفحه 67 بيتون)غلظت سوبسترادرجه حرارتpHميزان اكسيژن

اسلاید 59: مقدمه‌اي بر تصفيه بيولوژيكي فاضلابترکیب فاضلاب خانگیپروتئینها (40-60%)کربوهیدراتها (25-50%)چربیها (8-12%)اوره، مواد آلی ناچیز از قبیل آفت کشها، سورفکتانتها، فنل و آلاینده های اولویت دارآزمایشهای اصلی برای تعیین مواد آلی موجود در فاضلاب BOD5 (صفحه 216 کتاب بیتون)TOCCOD (مقدار اکسیژن لازم برای اکسید کردن مواد آلی به CO2، H2O و آمونیاک) (صفحه 219 کتاب بیتون)

اسلاید 60: سيستمهاي تصفیه بیولوژیکی رشد معلق سیستم لجن فعال Activated sludgeدو هدف اصلی از سیستم لجن فعال: 1- اکسیداسیون مواد آلی تجزیه پذیر 2- لخته سازی سیستم لجن فعال متعارف Conventional activated sludgeتانک هوادهی (حاوی 1500-2500 mg/L مواد جامد معلق، هوادهی مکانیکی، بازگردش نسبت زیادی از توده لجن، زمان ماند سلولی بسیار بیشتر از زمان ماند هیدرولیکی، زمان ماند هیدرولیکی در حوضچه هوادهی بین 4 تا 8 ساعت)تانک ته نشینیجامدات معلق مایع مخلوط (MLSS)جامدات معلق فرار مایع مخلوط (MLVSS)(65 تا 75 درصد MLSS)نسبت غذا به میکروارگانیسم (صفحه 227 بیتون)زمان ماند هیدرولیکیسن لجن

اسلاید 61: .... سيستمهاي تصفیه بیولوژیکی رشد معلقارگانیسم های موجود در فلوکهای لجن فعالفلوکهای لجن فعال حاوی سلولهای باکتریایی و ذرات غیرآلی و آلیاندازه فلوک از 1 میکرون تا 1000 میکرون یا بیشتر5 تا 20 درصد کل سلولهای موجود در فلوک را سلولهای زنده تشکیل میدهند.باکتریها به ویژه باکتریهای گرم منفی اجزای اصلی فلوکهای لجن فعال هستند.جنسهای اصلی باکتریهای لجن فعال شامل زئوگلئا، پسودوموناس، فلاووباکتریوم، آلکالیژنز، باسیلوس، اکروموباکتر، کورینه باکتریوم، کوموموناس، برویباکتریوم، اسینتوباکتر و نیز میکروارگانیسمهای رشته ای از جمله اسفاروتیلوس، بژیاتوا و ویترئوسیلاتوسعه باکتریهای متان ساز یا باکتریهای احیا کننده سولفات (SRB) در اثر محدود شدن انتقال اکسیژن در فلوکهاتعداد کل باکتریهای هوازی در لجن فعال حدود 108 CFU در میلیگرم لجن وجود باکتریهای اتوتروفیک نظیر نیترات سازها (نیتروزوموناس و نیتروباکتر)حضور قارچها در شرایط pH پایین، سمیت و فقر نیتروژن (احتمال بالکینگ در اثر ژئوتریکوم کاندیدوم)تک یاخته ها به ویژه مژه دارانروتیفرها

اسلاید 62: .... سيستمهاي تصفیه بیولوژیکی رشد معلقنسبت C:N:P برای سیستمهای هوازی لجن فعال 100:5:1ته نشینی خوب لجن در فاز خودخوری (منابع کربن و انرژی محدود و رشد میکربی پایین) و نسبت F/M پایین (غلظت MLSS بالا)متوسط زمان ماند سلولی برای ته نشینی خوب حدود 3 تا 4 روزتعیین شاخص حجمی لجن برای پایش قابلیت ته نشینی لجن (صفحه 243 بیتون)SVI بیش از mL/g 150 نشاندهنده تورم لجن(bulking)باکتریهای رشته ای تحت شرایط اکسیژن محلول کم، F/M پایین، مواد مغذی کم و میزان سولفید بالا غالب می شوند (F/M پایین عامل مهمتری است)کف کردن (foaming) لجن در اثر تکثیر نوکاردیا و میکروتریکس

اسلاید 63: شاخصهاي ميكربي و آزمايشهاي باكتريولوژيك آبمعيارهاي يك ارگانيسم شاخصبايد عضو ميكروفلور روده‌اي حيوانات خونگرم باشد.در حضور ميكروارگانيسمهاي بيماريزا وجود داشته و در نمونه‌هاي غيرآلوده با پاتوژنها، وجود نداشته باشد.بايد به تعداد بيشتري نسبت به پاتوژنها وجود داشته باشد.بايد مقاومت حداقل مساوي با ميكروارگانيسمهاي بيماريزا نسبت به شرايط نامساعد محيطي و گندزداهاي موجود در واحدهاي تصفيه آب و فاضلاب داشته باشد.نبايد در محيط تكثير يابد.بايد بوسيله روشهاي ساده، سريع و ارزان قابل رديابي باشد.ارگانيسم شاخص بايد غيرپاتوژن باشد.

اسلاید 64: ... شاخصهاي ميكربي و آزمايشهاي باكتريولوژيك آبFriday, May 4, 201864ميكروارگانيسمهاي مورد استفاده به عنوان شاخصكليفرم‌هاي كلكليفرم‌هاي مدفوعياسترپتوككهاي مدفوعيباكتري‌هاي بي‌هوازيباكتريوفاژهامخمرها و ارگانيسم‌هاي اسيد‌فاست