1、 西安建筑科技大學環境工程微生物 解答題 答案 2000年 四、 廢水生物處理中為什么多是微生物混合群體而非純種微生物？好氧氧化塘中各種微生物之間又什么關系？生物膜中各種微生物在膜形成以及凈化中各有什么作用？答： 1.在一個污水生物處理系統的微生態系統中，不論是用好氧方法處理還是用厭氧方法處理，有好氧微生物、兼性厭氧微生物和厭氧微生物以一定的數量比例同時存在都是有好處的。因為它們之間的關系是互相競爭、互相制約，但又互惠互利、協調和諧作用。例如污水厭氧處理，需要人工制造無氧環境為產甲烷菌提供最基本的生存條件，但有時不免有疏忽或漏洞，可能有氧滲入，由于兼性厭氧的水解菌的存在，不但為產甲烷菌提供基質

2、，還將滲入的氧消耗掉，確保了產甲烷菌的無氧環境；又如污水好樣處理系統中，在正常情況下，好氧菌能充分發揮其作用，經污水凈化徹底，但在供氧不足時好氧菌不能正常發揮作用。由于兼性厭氧菌的存在，它們繼續處理污水，只是凈化作用的水平比好氧菌稍低。因此，廢水生物處理系統中，多是微生物混合群體，而非純種微生物。 2.氧化塘是人工的、接近自然的生態系統。在氧化塘內，藻類和細菌共同存在于同一環境中，保持互生關系。其中還有霉菌、放線菌、原生動物、輪蟲、線蟲、浮游甲殼動物、寡毛類、軟體動物及水生植物等組成一個生態系統。其食物鏈與自然水體基本相同。 3.普通濾池內生物膜的微生物群落有：生物膜生物、生物膜面生物及濾池掃

3、除生物。生物膜生物是以菌膠團為主要組分，輔以浮游球衣菌、藻類等。它們起凈化和穩定污水水質的功能。生物膜面生物是固著型纖毛蟲及微型后生動物，它們起促進濾池凈化速度，提高濾池整體效率的功能。濾池掃除生物有輪蟲、線蟲、寡毛類的沙蠶瓢體蟲等，它們起去除濾池內的污泥，防止污泥集聚和堵塞的功能。 五、原生動物在污水凈化系統中的作用？隨反應器中水質梯度變化，原生動物的種類演化有什么規律？為什么說細菌是生物凈化的“主力軍”？ 答： 1.原生動物及微型后生動物在污水生物處理水體污染及自凈中起到了3個積極作用： 指示作用 根據原生動物消長的規律性初步判斷污水凈化程度，或根據原生動物的個體形態生長狀況的變化預報進水

4、水質和運行條件正常與否。 凈化作用 原生動物的營養類型多樣，腐生性營養的鞭毛蟲通過滲透作用吸收污水中的溶解性有機物。大多數原生動物是動物性營養它們吞食有機顆粒和游離細菌及其他微小的生物，對凈化水質起積極作用。 促進絮凝作用和沉淀作用 固著型纖毛蟲本身具有沉降性能，加上和細菌形成絮體，更有利于二沉池的泥水分離。 2.隨著污水凈化和水體自凈程度的提高，原生動物及微型后生動物出現的先后次序是：細菌植物性鞭毛蟲肉足蟲（變形蟲）動物性鞭毛蟲游泳型纖毛蟲、吸管蟲固著型纖毛蟲輪蟲 3.在水處理工程領域內，將所有具有莢膜或粘液或明膠質的絮凝性細菌互相絮凝聚集成的細菌團塊稱為菌膠團，這是廣義上的菌膠團菌膠團是活

5、性污泥的結構和功能的中心，表現在數量上占絕對優勢（絲狀膨脹的活性污泥除外），是活性污泥的基本組分。它的作用表現在： 有很強的生物絮凝吸附能力和氧化分解有機物的能力。一旦菌膠團受到各種因素的影響和破壞，則對有機物的去除率明顯下降，甚至無去污能力。 菌膠團對有機物的吸附和分解，為原生動物和微型后生動物提供了良好的生存環境。 為原生動物和微型后生動物提供了附著和棲息場所。所以說細菌是生物進化的“主力軍”。 六、BOD的高低為什么既可以用來反映某些污染物的量和污水的濃度，也可反映該物質在有氧環境中生物對其的可利用性和該物質對環境可能造成的危害程度？水體為什么具有自凈特性？ 1.BOD即生化需氧量，表示

6、水中有機物等需氧污染物質含量的一個綜合指標。說明水中有機物由于微生物的生化作用進行氧化分解，使之無機化和氣體化時所消耗的水中溶解氧的總數量，其單位用mg/L表示。其值越高，說明水中有機污染物質越多，污水的濃度越大，對環境造成的危害程度也越高，同時有氧環境中生物對其的可利用性越大。因此，BOD的高低既可以用來反映某些污染物的量和污水的濃度，也可反映該物質在有氧環境中生物對其的可利用性和該物質對環境可能造成的危害程度。 2.河流接納了一定量的有機污染物后，在物理的、化學的和水生微生物、動物、植物等因素的綜合作用后得到凈化。水質恢復到污染前的水平和狀態，這叫水體自凈。任何水體都有其自凈容量。自凈容量

7、是指在水體正常生物循環中能夠凈化有機污染物的最大數量。 七、污泥負荷（F / M）過高或過低對活性污泥中的微生物有什么影響？控制污泥負荷在廢水生物處理中有什么意義？ 答： 當活性污泥法處理系統在高BOD5污泥負荷條件下運行時，活性污泥的污泥泥齡較短，每降解單位質量BOD5的需氧量就較低。這是因為在高負荷條件下，一部分被吸附而未被攝入細胞體內的有機污染物隨剩余污泥排出。同時，在高負荷條件下活性污泥的內源代謝作用弱，因此需氧量較低。與之相反，當BOD5污泥負荷較低，污泥泥齡較長，微生物對有機污染物分解代謝程度較深，微生物的內源代謝時間長，這樣降解單位質量BOD5需氧量就較高。活性污泥要保持正常狀態

8、，BOD5污泥負荷在0.20.3Kg/(KgMLSS.d)為宜。污泥負荷過高或過低時容易發生活性污泥絲狀膨脹。控制污泥負荷，有助于控制活性污泥絲狀膨脹。20014、 沼氣發酵的基本原理是什么？這種原理在環境工程中有何用途？答：1.第一階段：是水解和發酵性細菌群將復雜有機物如纖維素淀粉等水解為單糖后，再酵解為丙酮酸；將蛋白質水解為氨基酸，脫氨基成有機酸和氨；脂質水解為各種低級脂肪酸和醇。 第二階段：產氫和產乙酸菌群把第一階段的產物進一步分解為乙酸和氫氣。 第三階段：微生物是兩組生理性質不同的專性厭氧產甲烷菌群。一組是將氫氣和二氧化碳合成甲烷；另一種是將乙酸脫羧生成甲烷和二氧化碳，或利用甲酸、甲醇

9、及甲基氨裂解成甲烷。 第四階段：為同型產乙酸階段，是同型產乙酸細菌將氫氣和二氧化碳轉化為乙酸的過程。2.沼氣發酵也稱厭氧消化，在環境工程中常用來處理高濃度有機廢水或剩余活性污泥。五、污水生物處理過程中，原生動物起什么作用？為什么細菌主要起凈化作用？活性污泥膨脹的主要原因是什么？ 答：1.原生動物在污水生物處理系統中起到3個積極作用。（1）指示作用 可根據原生動物和微型后生動物的演替，根據它們的活動規律判斷水質和污水處理程度，還可判定活性污泥培養的成熟度。 根據原生動物的種類判斷活性污泥和處理水質的好壞。 還可根據原生動物遇惡劣環境改變形態及其變化過程判斷進水水質變化和運行中出現的問題。（2）

10、凈化作用 原生動物的營養類型多樣，腐生性營養的鞭毛蟲通過滲透作用吸污水中的溶解性有機物。大多數原生動物是動物性營養，它們吞食有機顆粒及游離細菌和其他微小的生物，對凈化水質其積極作用。（3） 促進絮凝作用和沉淀作用 污水生物處理中主要靠細菌起凈化作用和絮凝作用，然而有的細菌需要一定量的原生動物，有原生動物分泌一定的粘液物質協同和促使細菌發生絮凝作用。2.在水處理工程領域內，將所有具有莢膜或粘液或明膠質的絮凝性細菌互相絮凝聚集成的細菌團塊稱為菌膠團，這是廣義上的菌膠團菌膠團是活性污泥的結構和功能的中心，表現在數量上占絕對優勢（絲狀膨脹的活性污泥除外），是活性污泥的基本組分。 菌膠團具有很強的生物絮

11、凝、吸附能力，和氧化分解有機物的能力。一旦菌團受到各種因素的影響和破壞，則對有機物的去除能力明顯下降，甚至無去除能力。3. 活性污泥膨脹的原因有環境因素和生物因素，主導因素是絲狀微生物的過度生長。促進絲狀微生物過度生長的環境因素有以下幾種： （1）溫度 （2）溶解氧 （3）可溶性有機物及種類 （4）有機物濃度6、 何謂氧化塘？生物氧化的基本原理是什么，并用圖表示。 氧化塘的工藝是特殊的活性污泥法。氧化塘是人工的接近自然的生態系統。在氧化塘內，藻類和細菌共同存于同一環境中，保持互生關系。其中還有霉菌、放線菌、原生動物、輪蟲、線蟲、浮游甲殼動物、寡毛類、軟體動物及水生植物系統組成的一個生態系統，其

12、食物鏈與自然水體基本相同。 原理:有機污水流入氧化塘，其中的細菌吸收水中的溶解氧將有機物氧化分解為 、 、 、 、 、 。細菌利用自身分解含氮有機物產生的氨氣和環境中的營養物合成細胞物質。在光照條件下，藻類利用水和二氧化碳進行光合作用合成糖類，再吸收氨氣和硫酸根合成蛋白質，吸收磷酸合成核酸并繁殖新藻體。7、 從微生物學角度分析污水生物處理效果與構筑物環境條件之間的相互關系？ 答：城市生活污水和工業廢水生物處理的方法很多，根據微生物與氧的關系分為好氧處理和厭氧處理兩大類。根據微生物在構筑物中處于懸浮狀態或固著狀態，分為活性污泥法和生物膜法。城市生活污水和工業廢水的各種生物處理構筑物為活性污泥或生

13、物膜提供一個環境（有氧環境和無氧環境）。構筑物中充滿活性污泥或生物膜，或活性污泥和生物膜的混合樣。有氧環境或無氧環境與其中的活性污泥和生物膜就構成了一個生態系統。活性污泥和生物膜是凈化污水的工作主體。八、什么叫水體自凈？試分析水體自凈的基本原理，并闡述自凈內容。答：河流接納了一定量的有機污染物后，在物理的、化學的和水生微生物、動物、植物等因素的綜合作用后得到凈化。水質恢復到污染前的水平和狀態，這叫水體自凈。任何水體都有其自凈容量。自凈容量是指在水體正常生物循環中能夠凈化有機污染物的最大數量。自凈過程大致如下：（1） 有機污染物排入水體后被水體稀釋，有機和無機固體物質沉降到河底。（2） 水體中好

14、樣細菌利用溶解氧把有機物分解為簡單的有機物和無機物，并用以組成自身的有機體。水中溶解氧急速下降致零，此時魚類絕跡，原生動物、輪蟲、浮游甲殼動物死亡，厭氧菌大量繁殖，對有機物進行厭氧分解。有機物經細菌完全無機化后，產物為二氧化碳、水、磷酸根、氨氣和硫化氫。氨氣和硫化氫繼續在硝化細菌和硫化細菌作用下生成硝酸根和硫酸根。（3） 水體中溶解氧在異養菌分解有機物時被消耗，大氣中的氧剛溶于水就被迅速用掉，盡管水中藻類在白天進行光合作用放出氧氣，但氧復速率仍小于好氧速率，氧垂曲線下降。在最缺氧點有機物的好氧速率等于河流的復氧速率。再往下游的有機物減少，復氧速率大于好氧速率，氧垂曲線上升。如果河流不再被有機物

15、污染，河水中溶解氧可恢復到原來水平，甚至飽和。（4） 隨著水體的自凈，有機物缺乏和其他原因使細菌死亡。據測定，細菌死亡數大約為80%90%。9、 研究水體自凈對污水生物處理有什么意義？自凈基礎是什么？答：水體自凈是污水生物處理的基本原理所在，污水處理通過各種方法把污水中的污染物質分離出來，或使其轉化為無害的物質，從而使污水得到凈化的過程。處理污水的方法有物理法、化學法、物理化學法、生物法四種。物理法主要是通過物理作用來分離或回收污水中的懸浮物質；化學法主要借助化學反應的作用，來回收或去除污水中的溶解性物質；物理化學法是用物理和化學的過程來分離污水中的溶解性污染物，以及使水循環利用等；生物法是利

16、用水中的微生物使污水中的有機污染物分解和轉化為簡單物質的過程。大多數廢水生物處理都是對水體自凈過程某些作用的加強。一些新技術的出現也和水體自凈規律的研究有著密切的聯系。在污水處理中常用到的活性污泥法（包含吸附作用、代謝作用、凝聚和沉降）生物膜法、穩定塘法、厭氧處理法等方法，都是利用水體自凈的原理處理，關鍵是生物鏈。2002一、微生物有哪些特點？（一）個體極小 微生物的個體極小，有微米級的，要通過光學顯微鏡才能看見。大多數病毒小于0.2微米，是納米級的，在光學顯微鏡可視范圍之外，要通過電子顯微鏡才能看見。（2） 分布廣、種類繁多 因為生物極小，很輕，附著于塵土隨風飛揚，漂洋過海，棲息在世界各處，

17、分布極廣。環境的多樣性，如極端高溫、低溫、高鹽度和極端PH造就了微生物的種類繁多和數量龐大。（3） 繁殖快 大多數微生物以裂殖方式繁殖后代，在適宜的環境條件下，十幾分鐘至二十分鐘就可繁殖一代。在物種競爭上取得優勢，這是生存競爭的保證。（四）易變異多數為生物為單細胞，結構簡單，整個細胞直接與環境接觸，易受環境因素的影響，引起遺傳物質DNA的改變而發生變異好，或變異為優良菌種或使菌種退化。二、酶的催化特性是什么？ 答：1.酶具有一般催化劑的共性 酶積極參與生物化學反應，加速反應速率，縮短反應到達平衡所需要的時間，但不改變平衡點。2. 酶的催化作用具有高度的專一性。 一種酶只能作用一種物質或一類物質

18、，或催化一類或一種化學反應產生相應的產物。3. 酶的催化反應條件溫和 酶只需在常溫常壓和近中性的水溶液中進行催化反應。4. 酶對環境條件的變化極為敏感 高溫、強酸、強堿等能使酶喪失活性；重金屬離子會鈍化酶使之失活。5. 酶的催化效率極高 酶催化效率極高的原因是酶能降低反應的能域，從而降低反應所需的活化能。三、污化系統分為幾帶？ 答： （1）多污帶 多污帶位于排污口之后的區段，水呈暗灰色，很渾濁，含有大量有機物，BOD高，溶解氧極低（或無），為厭氧狀態。在有機物分解過程中，產生硫化氫、二氧化碳、和甲烷等氣體。水生生物種類很少，以厭氧菌和兼性厭氧菌為主。 （2）中污帶：中污帶在多污帶的下游，水為灰

19、色，溶解氧少，為半厭氧狀態，有機物量減少，BOD下降，水面上有泡沫和浮泥，有氨、氨基酸及硫化氫，生物種類比多污帶稍多。 （3）中污帶：中污帶在中污帶之后，有機物較少，BOD和懸浮物含量低，溶解氧濃度高，氨氣和硫化氫分別氧化為硝酸根和硫酸根，兩者含量均減少。細菌數量減少，藻類大量繁殖，水生植物出現。原生動物有固著型纖毛蟲、輪蟲、浮游甲殼動物及昆蟲出現。 （4）寡污帶：寡污帶在中污帶之后，它標志著河流自凈作用已經完成，有機物全部無機化，BOD和懸浮物含量極低，硫化氫消失，細菌極少，水的渾濁度低，溶解氧恢復到正常水平。五、污水厭氧處理過程有哪些微生物類群參與？其有機物是如何轉化的？答： 1. 第一階

20、段的微生物群落是水解發酵的細菌群。第二階段微生物群落為產氫產乙酸細菌。第三階段的微生物是兩組生理性質不同的專性厭氧產甲烷菌落。第四階段的微生物是同型產乙酸細菌。 2.第一階段：是水解和發酵性細菌群將復雜的有機物如纖維素、淀粉等水解為單糖后，再酵解為丙酮酸；將蛋白質水解為氨基酸后。脫氨基生成有機酸和氨；脂質水解為各種低級脂肪酸和醇。 第二階段：產氫和產乙酸菌群把第一階段的產物進一步分解為乙酸和氫氣。 第三階段：微生物是兩組生理性質不同的專性厭氧產甲烷菌群。一組是將氫氣和二氧化碳合成甲烷；另一種是將乙酸脫羧生成甲烷和二氧化碳，或利用甲酸、甲醇及甲基氨裂解成甲烷。第四階段：為同型產乙酸階段，是同型產

21、乙酸細菌將氫氣和二氧化碳轉化為乙酸的過程。六、用圖說明廢水好氧生物處理的基本過程，營養不足或耗盡時，細菌進行何種呼吸？ 營養不足或耗盡時，細菌利用自身內部貯存的能源物質呼吸叫內源性呼吸七、用圖說明菌藻在生物氧化塘中的作用，藻類繁殖為什么會影響出水水質？ 1. 2.水體中由于藍細菌、藻類和異樣細菌的代謝活動，耗盡了水中的溶解氧，大量的藻類覆蓋在水面，大氣中的氧不易溶于水，造成缺氧，使浮游動物、魚類無法生存，加上藻類分泌致臭致毒物質及其死亡、腐敗，嚴重影響出水水質。2003五、細菌的特殊結構是？微生物有哪些共同特征？微生物之間有哪些關系？答：1. 部分細菌有特殊結構：芽孢、鞭毛、莢膜、粘液層、衣鞘

22、及光合作用層片等。2. 共同特征：（1） 個體極小（2） 分布廣、種類繁多（3） 繁殖快（四）易變異3. 微生物之間的關系有種內關系和種間關系。相同種內的關系有競爭和互助。不同種間的關系有以下6種： 競爭關系 原始合作關系 共生關系 偏害關系 捕食關系 寄生關系6、 原生動物在廢水處理中有什么作用？為什么說細菌在廢水生物處理中起主要作用？答： 1.原生動物在污水生物處理系統中起到3個積極作用。 （1）指示作用 可根據原生動物和微型后生動物的演替，根據它們的活動規律判斷水質和污水處理程度，還可判定活性污泥培養的成熟度。 根據原生動物的種類判斷活性污泥和處理水質的好壞。 還可根據原生動物遇惡劣環境

23、改變形態及其變化過程判斷進水水質變化和運行中出現的問題。 （2）凈化作用 原生動物的營養類型多樣，腐生性營養的鞭毛蟲通過滲透作用吸污水中的溶解性有機物。大多數原生動物是動物性營養，它們吞食有機顆粒及游離細菌和其他微小的生物，對凈化水質其積極作用。 （3）促進絮凝作用和沉淀作用 污水生物處理中主要靠細菌起凈化作用和絮凝作用，然而有的細菌需要一定量的原生動物，有原生動物分泌一定的粘液物質協同和促使細菌發生絮凝作用。 2.污水生物處理的主體是活性污泥中的細菌，細菌的物理化學性質直接關系到污水的處理效果。如細胞質的多相膠體性質決定細菌在曝氣池中吸收污水中的有機污染物的種類、數量和速度。細菌表面解離層的

24、S型或R型決定其懸液的穩定性，即決定其在沉淀池中的沉淀效果；比表面積的大小決定其吸附、吸附吸收污染物的能力及與其他微生物的競爭能力；細菌的帶電性與它吸附吸收污水有機污染物的能力及與填料載體的結合力有關，還與絮凝沉淀性能有關，密度和質量與其沉淀效果有關。七、試述水體富營養化的概念及其評價方法答：1.由于某些因素，尤其是人類活動將富含氮磷的城市生活污水和工業廢水排入湖泊、河流和海洋，是上述水體的氮磷營養過剩，促使水體中藻類過量生長，使淡水水體發生水華，使海洋發生赤潮，造成水體富營養化。2. 評價水體富營養化的方法有：觀察藍細菌和藻類等指示生物；測定生物的現存量；測定原初生產力；測定透明度；測定氮和

25、磷等導致富營養化的物質。將這5方面綜合起來對水體的富營養化進行全面充分的評價。八、何謂污泥膨脹？從微生物角度分析活性污泥膨脹的原因答：1.污泥膨脹是指污泥結構極度松散，體積增大、上浮，難于沉降分離，影響出水水質的現象。運行正常的活性污泥是由許多占優勢的具有絮凝作用的菌膠團細菌輔以少量的絲狀細菌作為骨架而組成的結構緊密的大絮體，上面附有原生動物，在運行不正常的情況下，則會形成由絲狀細菌引起的絲狀膨脹污泥和由非絲狀菌引起的菌膠團膨脹污泥。2. （1）溫度：構成活性污泥的各種細菌最適宜生長溫度在30度左右，菌膠團和絲狀菌最適宜溫度相差不大，但是菌膠團是嚴格好氧菌，浮游球衣菌是好氧和微好氧菌。由于溫度

26、影響氧的溶解度，在低溶解氧條件下，浮游球衣菌競爭的能力遠強于菌膠團菌而優勢生長。（2）溶解氧：菌膠團細菌和浮游球衣菌等絲狀細菌對溶解氧的差別大，溫度在2530度的條件下，在有機廢水中溶解氧匱乏，絲狀細菌呈優勢生長。（3）可溶性有機物及其種類：幾乎所有的絲狀細菌都吸收溶解性有機物，尤其是低分子的糖類和有機酸，在運行過程中，有機物因缺氧而不能徹底分解，積累大量的有機酸，為絲狀菌生長創造有利的條件，使其優勢生長。（4）有機物濃度：在生活污水和食品工業廢水等有機物中，BOD5在100200mg/L，往往會使浮游球衣菌和菌膠團細胞數量比例增大，浮游球衣菌的數量超過60%以上，占優勢而導致活性污泥絲狀膨脹

27、。 動膠菌屬在試驗培養基中，當碳氮比大于10時，呈絲狀生長；若碳氮比小于10，不凝聚；碳氮比低至5時分散生長。九、沼氣發酵中有哪些微生物類群參與？其中有機物是怎樣被轉變的？A/O法生物脫氮有原理是什么？答：1. 在沼氣發酵過程中，有發酵性細菌，產氫產乙酸菌、耗氧產乙酸菌、食氫產甲烷菌、食 乙酸產甲烷菌等五大類微生物參加沼氣發酵2.第一階段：是水解和發酵性細菌群將復雜有機物如纖維素淀粉等水解為單糖后，再酵解為丙酮酸；將蛋白質水解為氨基酸，脫氨基成有機酸和氨；脂質水解為各種低級脂肪酸和醇。 第二階段：產氫和產乙酸菌群把第一階段的產物進一步分解為乙酸和氫氣。 第三階段：微生物是兩組生理性質不同的專性

28、厭氧產甲烷菌群。一組是將氫氣和二氧化碳合成甲烷；另一種是將乙酸脫羧生成甲烷和二氧化碳，或利用甲酸、甲醇及甲基氨裂解成甲烷。 第四階段：為同型產乙酸階段，是同型產乙酸細菌將氫氣和二氧化碳轉化為乙酸的過程。3. 脫氮是先利用好氧段經硝化作用，由亞硝化細菌和硝化細菌的協同作用將NH3轉化為 和 。再利用缺氧段經反硝化細菌將 （經反硝化）還原為氮氣，溢出水面釋放到大氣，參與自然界氮的循環。水中含氮物質大量減少。降低出水的潛在危險性。 1.硝化 （1）短程硝化： （2）全程硝化（亞硝化+硝化）： 2.反硝化 （1）反硝化脫氮： （2）厭氧氨氧化脫氮： （3）厭氧氨氧化脫氮： （4）厭氧氨反硫化脫氮：十、

29、污水生物處理效率直接受微生物生存因子影響，為了獲得穩定處理效果，污水處理中應控制哪些環境因子？答：1.溫度溫度是微生物重要的生存因子，適宜的培養溫度使微生物以最快的生長速率生長，過高或過低的溫度會降低代謝速率及生長速率。廢水生物處理中微生物適宜溫度在30度左右。2. PH微生物的生命活動、物質代謝與PH密切相關。污水生物處理的PH宜維持在6.58.5左右的環境。因為在6.5以下的酸性環境不利于細菌和原生動物生長，尤其是對菌膠團細菌不利。相反對霉菌及酵母菌有利。在廢水和污泥消化過程中，為了控制好產酸階段和產甲烷階段的產量，PH很關鍵。通常控制在6.67.6，最好控制在6.87.2之間。霉菌和酵母

30、菌對有機物具有較強的分解能力。PH較低的工業廢水可用霉菌和酵母菌處理，不許調節PH，可節省費用。3. 氧化還原電位各種微生物要求的氧化還原電位不同。一般好樣微生物要求的En為+300+400mV，好氧微生物在En達到+100mV以上才能生長。兼性厭氧微生物En為+100mV以下時進行無氧呼吸。專性厭氧菌要求En為-200-250mV,專性厭氧的產甲烷菌要求En更低，為-300-400mV,最適En為-330mV。好氧活性污泥系統中En在+200+600mV是正常的。4. 溶解氧根據微生物與分子氧的關系，微生物被分為好樣微生物（包括專性好氧微生物和微量好氧微生物）、厭氧微生物、兼性厭氧微生物及專

31、性厭氧微生物。5. 太陽輻射太陽輻射中有正面生物學效應的輻射是波長比1000nm短的紅外輻射，它被不產氧的光合細菌用作能源進行光合作用。380760nm的可見光是藍細菌和藻類進行光合作用的主要能源。6. 滲度和滲透壓 2004年六、污水生物處理的效率與微生物的生存因子和營養配給息息相關，請從營養和生存因子兩方面說明污水好氧生物處理時對污水水質有哪些要求？答：1.營養：水、碳源、氮源、能源、無機鹽及生長因子為微生物生長所共同需要的物質。由于不同微生物的細胞元素組成比例不同，對各營養元素的比例要求也不同，這里主要指碳氮比（或碳氮磷比）。污水生物處理中好氧微生物群體（活性污泥）要求碳氮比為BOGD5

32、：N：P=100：5：1，為了保證污水生物處理的效果，要按碳氮磷比配給營養。城市生活污水能滿足活性污泥的營養要求，不存在營養不足的問題。但有的工業廢水缺乏某種營養，造成營養不足，應供給或補足。某些工業廢水如酒精廢水缺乏氮；洗滌劑廢水磷過剩也缺氮，可用糞便污水或尿素補充。若有的廢水缺磷，可用磷酸二氫鉀補充。但如果工業廢水不缺營養，切勿添加上述物質，否則會導致反訓馴化，影像處理效果。 2.生存因子：溫度：廢水生物處理中微生物適宜溫度在30度左右，水溫應維持在30度左右。 PH：水生物處理的PH宜維持在6.58.5左右的環境。因為在6.5以下的酸性環境不利于細菌和原生動物生長，尤其是對菌膠團細菌不利

33、。相反對霉菌及酵母菌有利。 氧化還原電位：一般好樣微生物要求的En為+300+400mV，好氧微生物在En達到+100mV以上才能生長。好氧活性污泥系統中En在+200+600mV是正常的。 溶解氧：好樣微生物需要供給充足的溶解氧，在污水生物處理中，需要設置充氧設備充氧。在污水生物處理過程中，溶解氧的供給量要根據好樣微生物的數量、生理特性、基質性質及濃度等綜合考慮。七、什么是細菌的生長曲線？細菌的生長繁殖分為哪幾個時期？常規的活性污泥法利用的是細菌生長曲線的哪一時期？為什么？答：以細菌培養為例，將少量細菌接種到一種新鮮的、定量的液體培養基中進行分批培養，定時取樣（例如每2h取樣一次）計數。以細

34、菌個數或細菌的干重為縱坐標，以培養時間為橫坐標，連接坐標系上各點，成一條曲線，即細菌的生長線。 細菌的生長繁殖可細分為6個時期：停滯期（或稱適應期、遲滯期）、加速期、對數期、減速期、靜止期、衰亡期。由于加速期和減速期歷時都很短可把加速期并入停滯期，把減速期并入靜止期。 （常規活性污泥法利用生長速率下降階段的微生物，包括減速期、靜止期的微生物）因為對數生長期的微生物生長繁殖快、代謝活力強、能大量去除污水中的有機物。盡管微生物對有機物的去除能力很高，但相應要求進水有機物濃度高，則出水的絕對值也相應提高，不易達到排放標準。又因對數期的微生物生長繁殖旺盛，細胞表面的黏液層和莢膜尚未形成，運動很活躍，不

35、易自行凝聚成菌膠團，沉淀性能差，只是出水水質差。（而處于靜止期的微生物代謝活力雖比對數期的差，但仍有相當的代謝活力，去除有機物的效果較好，最大特點是微生物積累大量貯存物，如異染粒、聚羥基丁酸、黏液層和莢膜等。這些貯存物強化了微生物的生物吸附能力，其自我絮凝、聚合能力強，在二沉池中泥水分離效果好，出水水質好。）八、污水中氮和磷對環境有哪些危害？分析生物脫氮除磷過程中不同階段微生物作用的特點？答：1.氮、磷是微生物的重要營養源。但水體中氮磷含量過多，危害極大。最大的危害是引起水體富營養化。在富營養化水體中，藍細菌、綠藻等大量繁殖，有的藍細菌產生毒素，毒死魚蝦等水生生物和危害人體健康。由于它們的死亡

36、、腐敗，又引起水體缺氧，使水質惡化。不但影響人類生活，還嚴重影響工農業生產。鑒于以上原因，脫氮除磷非常重要。 2.脫氮：硝化作用段：在好氧條件下，由亞硝化細菌和硝化細菌的協同作用，將NH3轉化為 和 。 反硝化作用段：在缺氧條件下，經反硝化細菌將 和 還原為 ，溢出水面釋放到大氣，參與自然界的氮循環。除磷：厭氧釋放磷的過程：產酸菌在厭氧或缺氧條件下將蛋白質、脂肪、糖類等大分子有機物，分解為3類可快速降解的基質（sbs）甲酸、乙酸、丙酸等低級脂肪酸；葡萄糖、甲醇、乙醇等；丁酸、乳酸、琥珀酸等。聚磷菌則在厭氧條件下，分解體內的多聚磷酸鹽產生ATP，利用ATP以主動運輸方式吸收產酸菌提供的3類基質進

37、入細胞內合成PHB.。與此同時釋放 于環境中。 （2）好氧吸磷過程：聚磷菌在好氧條件下，分解有機體內的PHB和外源基質，產生質子驅動力（pmf）將體外的 輸送到體內合成ATP和核酸，將過剩的 聚合成細胞貯存物：多聚磷酸鹽（異染顆粒）。九、厭氧消化和有機光合細菌都處理高濃度有機廢水，它們各自處理污水的原理和參與的微生物類群是什么？答：1.厭氧消化的原理 第一階段：是水解和發酵性細菌群將復雜有機物如纖維素淀粉等水解為單糖后，再酵解為丙酮酸；將蛋白質水解為氨基酸，脫氨基成有機酸和氨；脂質水解為各種低級脂肪酸和醇。 第二階段：產氫和產乙酸菌群把第一階段的產物進一步分解為乙酸和氫氣。 第三階段：微生物是

38、兩組生理性質不同的專性厭氧產甲烷菌群。一組是將氫氣和二氧化碳合成甲烷；另一種是將乙酸脫羧生成甲烷和二氧化碳，或利用甲酸、甲醇及甲基氨裂解成甲烷。 第四階段：為同型產乙酸階段，是同型產乙酸細菌將氫氣和二氧化碳轉化為乙酸的過程。 參與的微生物 有發酵性細菌，產氫產乙酸菌、耗氧產乙酸菌、食氫產甲烷菌、食 乙酸產甲烷菌等五大類微生物參加沼氣發酵 2. 有機光合細菌 BOD5在1000mg/L以上的高濃度有機廢水可利用有機光合細菌（PSB）處理。因有機光合細菌只能利用脂肪酸等低分子化合物，所以在有機光合細菌處理廢水之前，要用水解性細菌將糖類、脂肪和蛋白質水解為脂肪酸、氨基酸、氨等物質。這樣可得到較好地處

39、理效果。BOD5去除率可達95%，甚至達98%，其處理工藝為： 利用光合細菌處理高濃度有機廢水必須依賴水解性細菌的協同作用，更重要的是需要足夠的光照強度照射，光合細菌獲得光能才能起到應有的作用。當出水水質沒有達到排放標準時，需要增加后續處理工藝進一步處理。營光能異養的光合細菌有紅螺菌科中的紅螺菌屬、紅假單胞菌屬和紅微菌屬。10、 處理污廢水中為什么要脫氮除磷？ 答： 1.N、P是微生物的重要營養，但水中N、P過量，危害極大，最大的危害是引起水體富營養化。在富營養化水體中，藍細菌、綠藻等大量繁殖，有的藍細菌產生毒素，毒死魚蝦等水生生物和危害人體健康。由于它們的死亡、腐敗，又引起水體缺氧，使水質惡

40、化。不但影響人類生活，還嚴重影響工農業生產。 2.若不脫氮除磷直接排入水體中，造成水體缺氧，水體在缺氧條件下產生的反硝化作用而產生致癌物質亞硝酸銨，造成二次污染，危害人體健康。 3.在污水處理系統中，二沉池內最易發生反硝化作用產生氮氣，從池底上升時會帶起污泥，是出水水質變差。11、 為什么污水處理不但要除去有機物，還要脫氮？答：在污水生物處理過程中，會產生硝酸鹽亞硝酸鹽等物質，若該種水中含N，排放到水中會使水體富營養化，造成水體缺氧，硝酸鹽會在缺氧的水體中被反硝化為亞硝酸鹽并積累。亞硝酸鹽遇氨轉化為致癌物質亞硝酸銨，從而危害水生生物和污染飲用水源，危害人體健康，另外二級處理的水仍含有高濃度無機

41、N化合物，會引起水體富營養化。12、 好氧處理與厭氧處理的比較 1.污水的好氧生物處理是由好氧微生物群體和兼性好氧微生物將廢水中的有機雜質吸附并氧化分解的處理過程。包括活性污泥法和生物膜法。主要為生物有菌膠團細菌、藻類、原生動物和微型后生動物，由于大多數為好氧生物，因此代謝速度快且代謝徹底，釋放能量多，污泥產量高，主要產無有 、 等。多用于中低濃度有機廢水或生活污水、工業廢水的處理。 2.污水的厭氧生物處理是在厭氧條件下，由厭氧微生物和兼性厭氧微生物通過厭氧發酵將有機雜質轉化為甲烷的處理過程，其主要微生物有產氫產乙酸軍、水解和發酵菌、產甲烷菌。由于以厭氧生物為主，故代謝速度慢，代謝時間長，且分

42、解有機物不徹底，只釋放一部分能量，大部分能量保存在代謝產物中，主要產無有 、 、 等。主要用于高濃度有機廢水和有機污泥的處理。2005年六、用圖或者文字敘述污水好氧生物處理和厭氧生物處理的基本過程，并說明二者之間區別。答：污水好氧生物處理過程： 污水厭氧生物處理過程： 好氧微生物處理的反應速率較快，所需的反應時間較短，故處理構筑物容積較小，且處理過程中散發的臭氣少。所以，目前對中低濃度的有機污水，或者BOD5小于500mg/L的有機污水基本上采用好氧生物處理法。 由于厭氧生物處理過程不需要另外提供電子受體，故運行費用低。此外，它還具有剩余污泥量少，可回收利用能量(甲烷)等優點。其主要缺點是反應

43、速率較慢，反應時間較長，處理構筑物容積大等。有機物你和高濃度有機廢水（一般BOD5大于2000mg/L）均可采用厭氧生物處理法。八、試述活性污泥絲狀膨脹的機理和對策答：機理：目前人們普遍接受的是用表面積和體積比假說解釋活性污泥絲狀膨脹的機理。在單位體積中，呈絲狀擴展生長的絲狀菌的表面積與體積比絮凝性菌膠團的大，對有限制性的營養和環境條件爭奪占優勢；絮凝性菌膠團細菌處于劣勢，絲狀細菌就能大量生長繁殖成優勢菌，從而引起活性污泥絲狀膨脹。絲狀菌和絮凝性菌膠團細菌的優勢競爭表現在如下幾個方面：1. 對溶解氧的競爭充氧效率與好氧微生物的生長量呈正相關關性。如果曝氣池溶解氧長期維持在比較低的水平，則明顯有

44、利于絲狀菌的生長。2. 對可溶性有機物的競爭運行經驗和實驗室經驗表明：低分子糖類和有機酸有利于絲狀細菌生長，容易發生活性污泥絲狀膨脹。3.對氮、磷的競爭索耶根據活性污泥的分子式求出BOD5、N和P之間的理想化比例為BOD5：N:P=100:5:1.在處理生活污水和廢水時一般按比值設計和運行。如果氮磷比小于索耶的計算值，在低氮和低磷的情況下，絲狀細菌具有大的比表面積，又有利于菌膠團細菌爭奪氮和磷而優勢生長。4. 有機物沖擊負荷影響有機物沖擊負荷影響是指流入生產裝置的污水中有機物濃度、組成及流量發生急劇變化。供氧量不變，由于微生物的呼吸迅速消耗溶解氧。溶解氧量降低，絲狀細菌和絮凝性菌膠團爭奪溶解氧

45、，絲狀細菌優勢生長，而引起活性污泥絲狀膨脹。對策：1. 分析污泥膨脹的原因，改變運行條件。2. 改進污水處理工藝3. 投加絮凝劑或助凝劑4. 采用藥劑殺死絲狀細菌 接軍活性污泥絲狀膨脹的問題，其根本是要控制引起絲狀菌過度生長的具體環境因子。溶解氧和有機負荷可控制，改革工藝、改進曝氣器的性能是控制污泥絲狀膨脹的有效辦法。 控制溶解氧：曝氣池內的溶解氧濃度由供氧和好氧之間的平衡所決定的，相關系數為氧的總轉移系數 。溶解氧濃度必須控制在2mg/L以上。 控制有機負荷：活性污泥要保持正常狀態，BOD5污泥負荷在 為宜。過高易發生活性污泥絲狀膨脹。 改革工藝：為解決絲狀膨脹問題，將活性污泥法改為生物膜法

46、；向曝氣池中加填料改為生物接觸氧化法；將二沉池的沉淀法改為氣浮法。從現在的研究成果來看，控制活性污泥絲狀膨脹的最佳方法仍然是：根據活性污泥絲狀膨脹致因、微生物的生理特性，用合理的優化工藝創造條件遏制活性污泥絲狀膨脹，達到有效控制活性污泥絲狀膨脹的目的。九、論述微生物除磷的原理和生物化學機制。答：原理：某些微生物在好氧時不僅能大量吸收磷酸鹽（ ）合成自身核酸和ATP，而且能逆濃度梯度過量吸磷合成多聚磷酸鹽顆粒（即異染顆粒）于體內，供其內源呼吸用，這些細菌稱為聚磷菌。聚磷菌在厭氧時又能釋放磷酸鹽于體內，故可創造厭氧、缺氧和好氧環境，讓聚磷菌先在含磷污廢水中厭氧放磷，然后再好氧條件下充分的過量吸磷，

47、可以達到減少污廢水中磷含量的目的。生物化學機制：1.厭氧釋放磷的過程：產酸菌在厭氧或缺氧條件下將蛋白質、脂肪、糖類等大分子有機物，分解為3類可快速降解的基質（sbs）甲酸、乙酸、丙酸等低級脂肪酸；葡萄糖、甲醇、乙醇等；丁酸、乳酸、琥珀酸等。聚磷菌則在厭氧條件下，分解體內的多聚磷酸鹽產生ATP，利用ATP以主動運輸方式吸收產酸菌提供的3類基質進入細胞內合成PHB.。與此同時釋放 于環境中。 2.好氧吸磷過程：聚磷菌在好氧條件下，分解有機體內的PHB和外源基質，產生質子驅動力（pmf）將體外的 輸送到體內合成ATP和核酸，將過剩的 聚合成細胞貯存物：多聚磷酸鹽（異染顆粒）。2006年四、在連續培養

48、和批式培養中微生物的生長曲線有何不同？為什么兩者不同？答：1.分批培養：將一定量的微生物接種在一個封閉的盛有一定體積的液體培養基的容器內。保持一定的溫度、PH和溶解氧，微生物在其中生長繁殖，結果出現微生物的數量由少變多、達到高峰后又由多變少，甚至死亡的變化規律，就是微生物的生長曲線。 連續培養是維持金水中營養成分恒定（對微生物的生長有限制作用的成分主要保持低濃度水平），以恒定的流速進水，以相同的流速流出代謝產物，使細菌處于最高的生長速率狀態下生長的培養方式。2. 在污水生物處理的連續運行過程中，活性污泥中的微生物生長規律與分批培養的規律不一樣，它只能是分批培養生長曲線的某一生長階段：或是加速期

49、、或是對數期（生長上升階段）、或是減速期、或是靜止期（生長下降階段）、或是衰亡期（內源呼吸階段）。五、原生動物在污水生物處理中有哪些具體作用?在傳統好氧活性污泥和生物濾池中原生動物的分布有什么不同？在脫氮除磷活性污泥系統中，與傳統好氧活性污泥處理系統相比原生動物有什么不同？答：1.作用： 指示作用 根據原生動物消長的規律性初步判斷污水凈化程度，或根據原生動物的個體形態生長狀況的變化預報進水水質和運行條件正常與否。 凈化作用 原生動物的營養類型多樣，腐生性營養的鞭毛蟲通過滲透作用吸收污水中的溶解性有機物。大多數原生動物是動物性營養它們吞食有機顆粒和游離細菌及其他微小的生物，對凈化水質起積極作用。

50、 促進絮凝作用和沉淀作用 固著型纖毛蟲本身具有沉降性能，加上和細菌形成絮體，更有利于二沉池的泥水分離。 2.分布不同 好氧活性污泥的結構和功能的中心是起絮凝作用的細菌團塊菌膠團。在其上生長著其他微生物，如酵母菌、霉菌、放線菌藻類、原生動物和某些微型后生動物。隨著污水凈化程度的提高，原生動物及微型后生動物的出現的次序是：細菌植物性鞭毛蟲肉足蟲（變形蟲）動物性鞭毛蟲游泳型纖毛蟲、吸管蟲固著型纖毛蟲輪蟲。若把生物濾池分上、中、下三層，則上層營養物濃度高，生長的多為細菌，有少數鞭毛蟲。中層微生物得到的除污水中的營養物外，還有上層微生物的代謝產物。微生物比上層稍多，有菌膠團、浮游球衣菌、鞭毛蟲、變形蟲等

51、。下層有機物濃度低，低分子有機物占多數，微生物種類更多，除菌膠團、浮游球衣菌外還有以鐘蟲為主的固著型纖毛蟲和少數的游泳型纖毛蟲，例如楯纖毛蟲和漫游蟲、輪蟲等。6、 甲烷發酵中蛋白質、淀粉和脂肪經歷了哪幾個過程才被轉化為甲烷的？具體是如何轉變的？寫出主要的相關生物化學反應方程。甲烷發酵中有哪些主要微生物類群參與？它們之間在維持PH和環境上是如何協調的?答：第一階段：水解和發酵 第二階段：產生乙酸和氫氣第三階段：生成甲烷 過程如下： 第一階段：是水解和發酵性細菌群將復雜有機物如纖維素淀粉等水解為單糖后，再酵解為丙酮酸；將蛋白質水解為氨基酸，脫氨基成有機酸和氨；脂質水解為各種低級脂肪酸和醇。 第二階

52、段：產氫和產乙酸菌群把第一階段的產物進一步分解為乙酸和氫氣。 第三階段：微生物是兩組生理性質不同的專性厭氧產甲烷菌群。一組是將氫氣和二氧化碳合成甲烷；另一種是將乙酸脫羧生成甲烷和二氧化碳，或利用甲酸、甲醇及甲基氨裂解成甲烷。由酸和醇的甲基形成甲烷：由醇的氧化使二氧化碳還原形成甲烷及有機酸：脂肪酸有時用水做還原劑或供氫體形成甲烷：利用氫使二氧化碳還原成甲烷：在氫和水存在時，巴氏甲烷八疊球菌與甲酸甲烷桿菌能將一氧化碳還原形成甲烷：在厭氧環境中有機物被降解為有機酸、醇、醛等和 、 、 、 等氣體其中有機酸為主體，故PH迅速下降。由于大部分甲烷和 溢出， 轉化為亞硝酸銨（ ）、碳酸氫銨（ ）而留在污泥

53、中，它們可中和第一階段產生的酸，為產甲烷菌創造生存所需的弱堿性環境。2007年四、不同生長階段的細菌有什么特征？控制微生物生長階段在活性污泥法污水生物處理上有什么意義？答：1.處于停滯期的細菌細胞特征如下：停滯期初期，一部分細菌適應環境，而另一部分死亡，細菌總數下降。到停滯期末期存貨細菌的細胞物質增加，故菌體體積增大，其菌體長軸的增長速率特別快。處于這一時期的細胞代謝活力強，細胞中RNA含量高、嗜堿性強，對不良環境條件比較敏感，其呼吸速率、核算及蛋白質的合成速率接近對數期細胞，并開始細胞分裂。處于對數期的細菌得到豐富的營養，細胞代謝活力最強，合成新細胞物質的速率最快，細菌生長旺盛。這時期的細菌

54、數不但以幾何級數增加，而且每分裂一次的時間間隔最短，細菌對不良環境的抵抗力強。靜止期新生的細菌數和死亡的細菌數量相當。細菌總數達到最大值，并維持一段時間。處于靜止期的細菌開始積累貯存物質，如異染粒、聚羥基丁酸（PHB）、糖原、淀粉粒、脂肪粒等；芽孢桿菌形成芽孢。衰亡期的細菌少繁殖或不繁殖，或出現自溶。活菌數在一個階段以幾何級數下降。此時稱為對數衰亡期。衰亡期的細菌常出現的形態呈畸形或衰退型。有的細菌產生芽孢。2. 水質和性質不同的污水在生物處理過程中，其活性污泥中的微生物不僅種群不同，而且他們的生長狀態也不同：或處于靜止期、或處于對數生長期、或處于衰亡期等。在污水生物處理設計時，按污水的水質狀

55、況（主要是有機濃度）可利用不同生長階段的微生物處理污水。如常規活性污泥法利用生長速率下降階段的微生物，包括減速期、靜止期的微生物；生物吸附法利用生長速率下降階段（靜止期）的微生物；高負荷活性污泥法利用生長速率上升階段（對數期）和生長速率下降階段的微生物；而有機物含量低、其 和 的比值小于0.3，可生化性差的污水，則利用延時曝氣法處理，即利用內源呼吸階段（衰亡期）的微生物處理。五、在污水生物凈化中都由哪些微生物參與？它們之間有什么關系？舉例說明答：污水生物凈化分為好氧生物處理和厭氧生物處理。 好氧生物處理又分為活性污泥法和生物膜法。活性污泥法中的微生物為菌膠團、酵母菌、霉菌、放線菌、藻類、原生動物和某些微型后生動物（輪蟲、線蟲等）。生物膜法中的微生物有：生物膜生物、生物膜面生物及濾池掃除生物。2008年五、下面3小題都是關于細菌、病毒、原生動物的。1.它們細胞結構與生理代謝的不同點是什么？相同點是什么？ 不同點： 病毒沒有細胞結構，卻有其自身特有的結構。整個病毒體分兩部分：蛋白質衣殼和核酸內芯，兩者構成核衣殼。病毒沒有合成蛋白質的結構核糖體，也沒有合成細胞物質和繁殖所必備的酶系統。不具獨立的代謝能力，必須專性寄