西安建筑科技大学环境工程微生物解答题答案

1、 西安建筑科技大学环境工程微生物 解答题 答案 2000年 四、 废水生物处理中为什么多是微生物混合群体而非纯种微生物？好氧氧化塘中各种微生物之间又什么关系？生物膜中各种微生物在膜形成以及净化中各有什么作用？答： 1.在一个污水生物处理系统的微生态系统中，不论是用好氧方法处理还是用厌氧方法处理，有好氧微生物、兼性厌氧微生物和厌氧微生物以一定的数量比例同时存在都是有好处的。因为它们之间的关系是互相竞争、互相制约，但又互惠互利、协调和谐作用。例如污水厌氧处理，需要人工制造无氧环境为产甲烷菌提供最基本的生存条件，但有时不免有疏忽或漏洞，可能有氧渗入，由于兼性厌氧的水解菌的存在，不但为产甲烷菌提供基质

2、，还将渗入的氧消耗掉，确保了产甲烷菌的无氧环境；又如污水好样处理系统中，在正常情况下，好氧菌能充分发挥其作用，经污水净化彻底，但在供氧不足时好氧菌不能正常发挥作用。由于兼性厌氧菌的存在，它们继续处理污水，只是净化作用的水平比好氧菌稍低。因此，废水生物处理系统中，多是微生物混合群体，而非纯种微生物。 2.氧化塘是人工的、接近自然的生态系统。在氧化塘内，藻类和细菌共同存在于同一环境中，保持互生关系。其中还有霉菌、放线菌、原生动物、轮虫、线虫、浮游甲壳动物、寡毛类、软体动物及水生植物等组成一个生态系统。其食物链与自然水体基本相同。 3.普通滤池内生物膜的微生物群落有：生物膜生物、生物膜面生物及滤池扫

3、除生物。生物膜生物是以菌胶团为主要组分，辅以浮游球衣菌、藻类等。它们起净化和稳定污水水质的功能。生物膜面生物是固着型纤毛虫及微型后生动物，它们起促进滤池净化速度，提高滤池整体效率的功能。滤池扫除生物有轮虫、线虫、寡毛类的沙蚕瓢体虫等，它们起去除滤池内的污泥，防止污泥集聚和堵塞的功能。 五、原生动物在污水净化系统中的作用？随反应器中水质梯度变化，原生动物的种类演化有什么规律？为什么说细菌是生物净化的“主力军”？ 答： 1.原生动物及微型后生动物在污水生物处理水体污染及自净中起到了3个积极作用： 指示作用 根据原生动物消长的规律性初步判断污水净化程度，或根据原生动物的个体形态生长状况的变化预报进水

4、水质和运行条件正常与否。 净化作用 原生动物的营养类型多样，腐生性营养的鞭毛虫通过渗透作用吸收污水中的溶解性有机物。大多数原生动物是动物性营养它们吞食有机颗粒和游离细菌及其他微小的生物，对净化水质起积极作用。 促进絮凝作用和沉淀作用 固着型纤毛虫本身具有沉降性能，加上和细菌形成絮体，更有利于二沉池的泥水分离。 2.随着污水净化和水体自净程度的提高，原生动物及微型后生动物出现的先后次序是：细菌植物性鞭毛虫肉足虫（变形虫）动物性鞭毛虫游泳型纤毛虫、吸管虫固着型纤毛虫轮虫 3.在水处理工程领域内，将所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的细菌团块称为菌胶团，这是广义上的菌胶团菌胶团是活

5、性污泥的结构和功能的中心，表现在数量上占绝对优势（丝状膨胀的活性污泥除外），是活性污泥的基本组分。它的作用表现在： 有很强的生物絮凝吸附能力和氧化分解有机物的能力。一旦菌胶团受到各种因素的影响和破坏，则对有机物的去除率明显下降，甚至无去污能力。 菌胶团对有机物的吸附和分解，为原生动物和微型后生动物提供了良好的生存环境。 为原生动物和微型后生动物提供了附着和栖息场所。所以说细菌是生物进化的“主力军”。 六、BOD的高低为什么既可以用来反映某些污染物的量和污水的浓度，也可反映该物质在有氧环境中生物对其的可利用性和该物质对环境可能造成的危害程度？水体为什么具有自净特性？ 1.BOD即生化需氧量，表示

6、水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标。说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化和气体化时所消耗的水中溶解氧的总数量，其单位用mg/L表示。其值越高，说明水中有机污染物质越多，污水的浓度越大，对环境造成的危害程度也越高，同时有氧环境中生物对其的可利用性越大。因此，BOD的高低既可以用来反映某些污染物的量和污水的浓度，也可反映该物质在有氧环境中生物对其的可利用性和该物质对环境可能造成的危害程度。 2.河流接纳了一定量的有机污染物后，在物理的、化学的和水生微生物、动物、植物等因素的综合作用后得到净化。水质恢复到污染前的水平和状态，这叫水体自净。任何水体都有其自净容量。自净容量

7、是指在水体正常生物循环中能够净化有机污染物的最大数量。 七、污泥负荷（F / M）过高或过低对活性污泥中的微生物有什么影响？控制污泥负荷在废水生物处理中有什么意义？ 答： 当活性污泥法处理系统在高BOD5污泥负荷条件下运行时，活性污泥的污泥泥龄较短，每降解单位质量BOD5的需氧量就较低。这是因为在高负荷条件下，一部分被吸附而未被摄入细胞体内的有机污染物随剩余污泥排出。同时，在高负荷条件下活性污泥的内源代谢作用弱，因此需氧量较低。与之相反，当BOD5污泥负荷较低，污泥泥龄较长，微生物对有机污染物分解代谢程度较深，微生物的内源代谢时间长，这样降解单位质量BOD5需氧量就较高。活性污泥要保持正常状态

8、，BOD5污泥负荷在0.20.3Kg/(KgMLSS.d)为宜。污泥负荷过高或过低时容易发生活性污泥丝状膨胀。控制污泥负荷，有助于控制活性污泥丝状膨胀。20014、 沼气发酵的基本原理是什么？这种原理在环境工程中有何用途？答：1.第一阶段：是水解和发酵性细菌群将复杂有机物如纤维素淀粉等水解为单糖后，再酵解为丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨；脂质水解为各种低级脂肪酸和醇。 第二阶段：产氢和产乙酸菌群把第一阶段的产物进一步分解为乙酸和氢气。 第三阶段：微生物是两组生理性质不同的专性厌氧产甲烷菌群。一组是将氢气和二氧化碳合成甲烷；另一种是将乙酸脱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。 第四阶段：为同型产乙酸阶段，是同型产乙酸细菌将氢气和二氧化碳转化为乙酸的过程。2.沼气发酵也称厌氧消化，在环境工程中常用来处理高浓度有机废水或剩余活性污泥。五、污水生物处理过程中，原生动物起什么作用？为什么细菌主要起净化作用？活性污泥膨胀的主要原因是什么？ 答：1.原生动物在污水生物处理系统中起到3个积极作用。（1）指示作用 可根据原生动物和微型后生动物的演替，根据它们的活动规律判断水质和污水处理程度，还可判定活性污泥培养的成熟度。 根据原生动物的种类判断活性污泥和处理水质的好坏。 还可根据原生动物遇恶劣环境改变形态及其变化过程判断进水水质变化和运行中出现的问题。（2）

10、净化作用 原生动物的营养类型多样，腐生性营养的鞭毛虫通过渗透作用吸污水中的溶解性有机物。大多数原生动物是动物性营养，它们吞食有机颗粒及游离细菌和其他微小的生物，对净化水质其积极作用。（3） 促进絮凝作用和沉淀作用 污水生物处理中主要靠细菌起净化作用和絮凝作用，然而有的细菌需要一定量的原生动物，有原生动物分泌一定的粘液物质协同和促使细菌发生絮凝作用。2.在水处理工程领域内，将所有具有荚膜或粘液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的细菌团块称为菌胶团，这是广义上的菌胶团菌胶团是活性污泥的结构和功能的中心，表现在数量上占绝对优势（丝状膨胀的活性污泥除外），是活性污泥的基本组分。 菌胶团具有很强的生物絮

11、凝、吸附能力，和氧化分解有机物的能力。一旦菌团受到各种因素的影响和破坏，则对有机物的去除能力明显下降，甚至无去除能力。3. 活性污泥膨胀的原因有环境因素和生物因素，主导因素是丝状微生物的过度生长。促进丝状微生物过度生长的环境因素有以下几种： （1）温度 （2）溶解氧 （3）可溶性有机物及种类 （4）有机物浓度6、 何谓氧化塘？生物氧化的基本原理是什么，并用图表示。 氧化塘的工艺是特殊的活性污泥法。氧化塘是人工的接近自然的生态系统。在氧化塘内，藻类和细菌共同存于同一环境中，保持互生关系。其中还有霉菌、放线菌、原生动物、轮虫、线虫、浮游甲壳动物、寡毛类、软体动物及水生植物系统组成的一个生态系统，其

12、食物链与自然水体基本相同。 原理:有机污水流入氧化塘，其中的细菌吸收水中的溶解氧将有机物氧化分解为 、 、 、 、 、 。细菌利用自身分解含氮有机物产生的氨气和环境中的营养物合成细胞物质。在光照条件下，藻类利用水和二氧化碳进行光合作用合成糖类，再吸收氨气和硫酸根合成蛋白质，吸收磷酸合成核酸并繁殖新藻体。7、 从微生物学角度分析污水生物处理效果与构筑物环境条件之间的相互关系？ 答：城市生活污水和工业废水生物处理的方法很多，根据微生物与氧的关系分为好氧处理和厌氧处理两大类。根据微生物在构筑物中处于悬浮状态或固着状态，分为活性污泥法和生物膜法。城市生活污水和工业废水的各种生物处理构筑物为活性污泥或生

13、物膜提供一个环境（有氧环境和无氧环境）。构筑物中充满活性污泥或生物膜，或活性污泥和生物膜的混合样。有氧环境或无氧环境与其中的活性污泥和生物膜就构成了一个生态系统。活性污泥和生物膜是净化污水的工作主体。八、什么叫水体自净？试分析水体自净的基本原理，并阐述自净内容。答：河流接纳了一定量的有机污染物后，在物理的、化学的和水生微生物、动物、植物等因素的综合作用后得到净化。水质恢复到污染前的水平和状态，这叫水体自净。任何水体都有其自净容量。自净容量是指在水体正常生物循环中能够净化有机污染物的最大数量。自净过程大致如下：（1） 有机污染物排入水体后被水体稀释，有机和无机固体物质沉降到河底。（2） 水体中好

14、样细菌利用溶解氧把有机物分解为简单的有机物和无机物，并用以组成自身的有机体。水中溶解氧急速下降致零，此时鱼类绝迹，原生动物、轮虫、浮游甲壳动物死亡，厌氧菌大量繁殖，对有机物进行厌氧分解。有机物经细菌完全无机化后，产物为二氧化碳、水、磷酸根、氨气和硫化氢。氨气和硫化氢继续在硝化细菌和硫化细菌作用下生成硝酸根和硫酸根。（3） 水体中溶解氧在异养菌分解有机物时被消耗，大气中的氧刚溶于水就被迅速用掉，尽管水中藻类在白天进行光合作用放出氧气，但氧复速率仍小于好氧速率，氧垂曲线下降。在最缺氧点有机物的好氧速率等于河流的复氧速率。再往下游的有机物减少，复氧速率大于好氧速率，氧垂曲线上升。如果河流不再被有机物

15、污染，河水中溶解氧可恢复到原来水平，甚至饱和。（4） 随着水体的自净，有机物缺乏和其他原因使细菌死亡。据测定，细菌死亡数大约为80%90%。9、 研究水体自净对污水生物处理有什么意义？自净基础是什么？答：水体自净是污水生物处理的基本原理所在，污水处理通过各种方法把污水中的污染物质分离出来，或使其转化为无害的物质，从而使污水得到净化的过程。处理污水的方法有物理法、化学法、物理化学法、生物法四种。物理法主要是通过物理作用来分离或回收污水中的悬浮物质；化学法主要借助化学反应的作用，来回收或去除污水中的溶解性物质；物理化学法是用物理和化学的过程来分离污水中的溶解性污染物，以及使水循环利用等；生物法是利

16、用水中的微生物使污水中的有机污染物分解和转化为简单物质的过程。大多数废水生物处理都是对水体自净过程某些作用的加强。一些新技术的出现也和水体自净规律的研究有着密切的联系。在污水处理中常用到的活性污泥法（包含吸附作用、代谢作用、凝聚和沉降）生物膜法、稳定塘法、厌氧处理法等方法，都是利用水体自净的原理处理，关键是生物链。2002一、微生物有哪些特点？（一）个体极小 微生物的个体极小，有微米级的，要通过光学显微镜才能看见。大多数病毒小于0.2微米，是纳米级的，在光学显微镜可视范围之外，要通过电子显微镜才能看见。（2） 分布广、种类繁多 因为生物极小，很轻，附着于尘土随风飞扬，漂洋过海，栖息在世界各处，

17、分布极广。环境的多样性，如极端高温、低温、高盐度和极端PH造就了微生物的种类繁多和数量庞大。（3） 繁殖快 大多数微生物以裂殖方式繁殖后代，在适宜的环境条件下，十几分钟至二十分钟就可繁殖一代。在物种竞争上取得优势，这是生存竞争的保证。（四）易变异多数为生物为单细胞，结构简单，整个细胞直接与环境接触，易受环境因素的影响，引起遗传物质DNA的改变而发生变异好，或变异为优良菌种或使菌种退化。二、酶的催化特性是什么？ 答：1.酶具有一般催化剂的共性 酶积极参与生物化学反应，加速反应速率，缩短反应到达平衡所需要的时间，但不改变平衡点。2. 酶的催化作用具有高度的专一性。 一种酶只能作用一种物质或一类物质

18、，或催化一类或一种化学反应产生相应的产物。3. 酶的催化反应条件温和 酶只需在常温常压和近中性的水溶液中进行催化反应。4. 酶对环境条件的变化极为敏感 高温、强酸、强碱等能使酶丧失活性；重金属离子会钝化酶使之失活。5. 酶的催化效率极高 酶催化效率极高的原因是酶能降低反应的能域，从而降低反应所需的活化能。三、污化系统分为几带？ 答： （1）多污带 多污带位于排污口之后的区段，水呈暗灰色，很浑浊，含有大量有机物，BOD高，溶解氧极低（或无），为厌氧状态。在有机物分解过程中，产生硫化氢、二氧化碳、和甲烷等气体。水生生物种类很少，以厌氧菌和兼性厌氧菌为主。 （2）中污带：中污带在多污带的下游，水为灰

19、色，溶解氧少，为半厌氧状态，有机物量减少，BOD下降，水面上有泡沫和浮泥，有氨、氨基酸及硫化氢，生物种类比多污带稍多。 （3）中污带：中污带在中污带之后，有机物较少，BOD和悬浮物含量低，溶解氧浓度高，氨气和硫化氢分别氧化为硝酸根和硫酸根，两者含量均减少。细菌数量减少，藻类大量繁殖，水生植物出现。原生动物有固着型纤毛虫、轮虫、浮游甲壳动物及昆虫出现。 （4）寡污带：寡污带在中污带之后，它标志着河流自净作用已经完成，有机物全部无机化，BOD和悬浮物含量极低，硫化氢消失，细菌极少，水的浑浊度低，溶解氧恢复到正常水平。五、污水厌氧处理过程有哪些微生物类群参与？其有机物是如何转化的？答： 1. 第一阶

20、段的微生物群落是水解发酵的细菌群。第二阶段微生物群落为产氢产乙酸细菌。第三阶段的微生物是两组生理性质不同的专性厌氧产甲烷菌落。第四阶段的微生物是同型产乙酸细菌。 2.第一阶段：是水解和发酵性细菌群将复杂的有机物如纤维素、淀粉等水解为单糖后，再酵解为丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸后。脱氨基生成有机酸和氨；脂质水解为各种低级脂肪酸和醇。 第二阶段：产氢和产乙酸菌群把第一阶段的产物进一步分解为乙酸和氢气。 第三阶段：微生物是两组生理性质不同的专性厌氧产甲烷菌群。一组是将氢气和二氧化碳合成甲烷；另一种是将乙酸脱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。第四阶段：为同型产乙酸阶段，是同型产

21、乙酸细菌将氢气和二氧化碳转化为乙酸的过程。六、用图说明废水好氧生物处理的基本过程，营养不足或耗尽时，细菌进行何种呼吸？ 营养不足或耗尽时，细菌利用自身内部贮存的能源物质呼吸叫内源性呼吸七、用图说明菌藻在生物氧化塘中的作用，藻类繁殖为什么会影响出水水质？ 1. 2.水体中由于蓝细菌、藻类和异样细菌的代谢活动，耗尽了水中的溶解氧，大量的藻类覆盖在水面，大气中的氧不易溶于水，造成缺氧，使浮游动物、鱼类无法生存，加上藻类分泌致臭致毒物质及其死亡、腐败，严重影响出水水质。2003五、细菌的特殊结构是？微生物有哪些共同特征？微生物之间有哪些关系？答：1. 部分细菌有特殊结构：芽孢、鞭毛、荚膜、粘液层、衣鞘

22、及光合作用层片等。2. 共同特征：（1） 个体极小（2） 分布广、种类繁多（3） 繁殖快（四）易变异3. 微生物之间的关系有种内关系和种间关系。相同种内的关系有竞争和互助。不同种间的关系有以下6种： 竞争关系 原始合作关系 共生关系 偏害关系 捕食关系 寄生关系6、 原生动物在废水处理中有什么作用？为什么说细菌在废水生物处理中起主要作用？答： 1.原生动物在污水生物处理系统中起到3个积极作用。 （1）指示作用 可根据原生动物和微型后生动物的演替，根据它们的活动规律判断水质和污水处理程度，还可判定活性污泥培养的成熟度。 根据原生动物的种类判断活性污泥和处理水质的好坏。 还可根据原生动物遇恶劣环境

23、改变形态及其变化过程判断进水水质变化和运行中出现的问题。 （2）净化作用 原生动物的营养类型多样，腐生性营养的鞭毛虫通过渗透作用吸污水中的溶解性有机物。大多数原生动物是动物性营养，它们吞食有机颗粒及游离细菌和其他微小的生物，对净化水质其积极作用。 （3）促进絮凝作用和沉淀作用 污水生物处理中主要靠细菌起净化作用和絮凝作用，然而有的细菌需要一定量的原生动物，有原生动物分泌一定的粘液物质协同和促使细菌发生絮凝作用。 2.污水生物处理的主体是活性污泥中的细菌，细菌的物理化学性质直接关系到污水的处理效果。如细胞质的多相胶体性质决定细菌在曝气池中吸收污水中的有机污染物的种类、数量和速度。细菌表面解离层的

24、S型或R型决定其悬液的稳定性，即决定其在沉淀池中的沉淀效果；比表面积的大小决定其吸附、吸附吸收污染物的能力及与其他微生物的竞争能力；细菌的带电性与它吸附吸收污水有机污染物的能力及与填料载体的结合力有关，还与絮凝沉淀性能有关，密度和质量与其沉淀效果有关。七、试述水体富营养化的概念及其评价方法答：1.由于某些因素，尤其是人类活动将富含氮磷的城市生活污水和工业废水排入湖泊、河流和海洋，是上述水体的氮磷营养过剩，促使水体中藻类过量生长，使淡水水体发生水华，使海洋发生赤潮，造成水体富营养化。2. 评价水体富营养化的方法有：观察蓝细菌和藻类等指示生物；测定生物的现存量；测定原初生产力；测定透明度；测定氮和

25、磷等导致富营养化的物质。将这5方面综合起来对水体的富营养化进行全面充分的评价。八、何谓污泥膨胀？从微生物角度分析活性污泥膨胀的原因答：1.污泥膨胀是指污泥结构极度松散，体积增大、上浮，难于沉降分离，影响出水水质的现象。运行正常的活性污泥是由许多占优势的具有絮凝作用的菌胶团细菌辅以少量的丝状细菌作为骨架而组成的结构紧密的大絮体，上面附有原生动物，在运行不正常的情况下，则会形成由丝状细菌引起的丝状膨胀污泥和由非丝状菌引起的菌胶团膨胀污泥。2. （1）温度：构成活性污泥的各种细菌最适宜生长温度在30度左右，菌胶团和丝状菌最适宜温度相差不大，但是菌胶团是严格好氧菌，浮游球衣菌是好氧和微好氧菌。由于温度

26、影响氧的溶解度，在低溶解氧条件下，浮游球衣菌竞争的能力远强于菌胶团菌而优势生长。（2）溶解氧：菌胶团细菌和浮游球衣菌等丝状细菌对溶解氧的差别大，温度在2530度的条件下，在有机废水中溶解氧匮乏，丝状细菌呈优势生长。（3）可溶性有机物及其种类：几乎所有的丝状细菌都吸收溶解性有机物，尤其是低分子的糖类和有机酸，在运行过程中，有机物因缺氧而不能彻底分解，积累大量的有机酸，为丝状菌生长创造有利的条件，使其优势生长。（4）有机物浓度：在生活污水和食品工业废水等有机物中，BOD5在100200mg/L，往往会使浮游球衣菌和菌胶团细胞数量比例增大，浮游球衣菌的数量超过60%以上，占优势而导致活性污泥丝状膨胀

27、。 动胶菌属在试验培养基中，当碳氮比大于10时，呈丝状生长；若碳氮比小于10，不凝聚；碳氮比低至5时分散生长。九、沼气发酵中有哪些微生物类群参与？其中有机物是怎样被转变的？A/O法生物脱氮有原理是什么？答：1. 在沼气发酵过程中，有发酵性细菌，产氢产乙酸菌、耗氧产乙酸菌、食氢产甲烷菌、食 乙酸产甲烷菌等五大类微生物参加沼气发酵2.第一阶段：是水解和发酵性细菌群将复杂有机物如纤维素淀粉等水解为单糖后，再酵解为丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨；脂质水解为各种低级脂肪酸和醇。 第二阶段：产氢和产乙酸菌群把第一阶段的产物进一步分解为乙酸和氢气。 第三阶段：微生物是两组生理性质不同的专性

28、厌氧产甲烷菌群。一组是将氢气和二氧化碳合成甲烷；另一种是将乙酸脱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。 第四阶段：为同型产乙酸阶段，是同型产乙酸细菌将氢气和二氧化碳转化为乙酸的过程。3. 脱氮是先利用好氧段经硝化作用，由亚硝化细菌和硝化细菌的协同作用将NH3转化为 和 。再利用缺氧段经反硝化细菌将 （经反硝化）还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界氮的循环。水中含氮物质大量减少。降低出水的潜在危险性。 1.硝化 （1）短程硝化： （2）全程硝化（亚硝化+硝化）： 2.反硝化 （1）反硝化脱氮： （2）厌氧氨氧化脱氮： （3）厌氧氨氧化脱氮： （4）厌氧氨反硫化脱氮：十、

29、污水生物处理效率直接受微生物生存因子影响，为了获得稳定处理效果，污水处理中应控制哪些环境因子？答：1.温度温度是微生物重要的生存因子，适宜的培养温度使微生物以最快的生长速率生长，过高或过低的温度会降低代谢速率及生长速率。废水生物处理中微生物适宜温度在30度左右。2. PH微生物的生命活动、物质代谢与PH密切相关。污水生物处理的PH宜维持在6.58.5左右的环境。因为在6.5以下的酸性环境不利于细菌和原生动物生长，尤其是对菌胶团细菌不利。相反对霉菌及酵母菌有利。在废水和污泥消化过程中，为了控制好产酸阶段和产甲烷阶段的产量，PH很关键。通常控制在6.67.6，最好控制在6.87.2之间。霉菌和酵母

30、菌对有机物具有较强的分解能力。PH较低的工业废水可用霉菌和酵母菌处理，不许调节PH，可节省费用。3. 氧化还原电位各种微生物要求的氧化还原电位不同。一般好样微生物要求的En为+300+400mV，好氧微生物在En达到+100mV以上才能生长。兼性厌氧微生物En为+100mV以下时进行无氧呼吸。专性厌氧菌要求En为-200-250mV,专性厌氧的产甲烷菌要求En更低，为-300-400mV,最适En为-330mV。好氧活性污泥系统中En在+200+600mV是正常的。4. 溶解氧根据微生物与分子氧的关系，微生物被分为好样微生物（包括专性好氧微生物和微量好氧微生物）、厌氧微生物、兼性厌氧微生物及专

31、性厌氧微生物。5. 太阳辐射太阳辐射中有正面生物学效应的辐射是波长比1000nm短的红外辐射，它被不产氧的光合细菌用作能源进行光合作用。380760nm的可见光是蓝细菌和藻类进行光合作用的主要能源。6. 渗度和渗透压 2004年六、污水生物处理的效率与微生物的生存因子和营养配给息息相关，请从营养和生存因子两方面说明污水好氧生物处理时对污水水质有哪些要求？答：1.营养：水、碳源、氮源、能源、无机盐及生长因子为微生物生长所共同需要的物质。由于不同微生物的细胞元素组成比例不同，对各营养元素的比例要求也不同，这里主要指碳氮比（或碳氮磷比）。污水生物处理中好氧微生物群体（活性污泥）要求碳氮比为BOGD5

32、：N：P=100：5：1，为了保证污水生物处理的效果，要按碳氮磷比配给营养。城市生活污水能满足活性污泥的营养要求，不存在营养不足的问题。但有的工业废水缺乏某种营养，造成营养不足，应供给或补足。某些工业废水如酒精废水缺乏氮；洗涤剂废水磷过剩也缺氮，可用粪便污水或尿素补充。若有的废水缺磷，可用磷酸二氢钾补充。但如果工业废水不缺营养，切勿添加上述物质，否则会导致反训驯化，影像处理效果。 2.生存因子：温度：废水生物处理中微生物适宜温度在30度左右，水温应维持在30度左右。 PH：水生物处理的PH宜维持在6.58.5左右的环境。因为在6.5以下的酸性环境不利于细菌和原生动物生长，尤其是对菌胶团细菌不利

33、。相反对霉菌及酵母菌有利。 氧化还原电位：一般好样微生物要求的En为+300+400mV，好氧微生物在En达到+100mV以上才能生长。好氧活性污泥系统中En在+200+600mV是正常的。 溶解氧：好样微生物需要供给充足的溶解氧，在污水生物处理中，需要设置充氧设备充氧。在污水生物处理过程中，溶解氧的供给量要根据好样微生物的数量、生理特性、基质性质及浓度等综合考虑。七、什么是细菌的生长曲线？细菌的生长繁殖分为哪几个时期？常规的活性污泥法利用的是细菌生长曲线的哪一时期？为什么？答：以细菌培养为例，将少量细菌接种到一种新鲜的、定量的液体培养基中进行分批培养，定时取样（例如每2h取样一次）计数。以细

34、菌个数或细菌的干重为纵坐标，以培养时间为横坐标，连接坐标系上各点，成一条曲线，即细菌的生长线。 细菌的生长繁殖可细分为6个时期：停滞期（或称适应期、迟滞期）、加速期、对数期、减速期、静止期、衰亡期。由于加速期和减速期历时都很短可把加速期并入停滞期，把减速期并入静止期。 （常规活性污泥法利用生长速率下降阶段的微生物，包括减速期、静止期的微生物）因为对数生长期的微生物生长繁殖快、代谢活力强、能大量去除污水中的有机物。尽管微生物对有机物的去除能力很高，但相应要求进水有机物浓度高，则出水的绝对值也相应提高，不易达到排放标准。又因对数期的微生物生长繁殖旺盛，细胞表面的黏液层和荚膜尚未形成，运动很活跃，不

35、易自行凝聚成菌胶团，沉淀性能差，只是出水水质差。（而处于静止期的微生物代谢活力虽比对数期的差，但仍有相当的代谢活力，去除有机物的效果较好，最大特点是微生物积累大量贮存物，如异染粒、聚羟基丁酸、黏液层和荚膜等。这些贮存物强化了微生物的生物吸附能力，其自我絮凝、聚合能力强，在二沉池中泥水分离效果好，出水水质好。）八、污水中氮和磷对环境有哪些危害？分析生物脱氮除磷过程中不同阶段微生物作用的特点？答：1.氮、磷是微生物的重要营养源。但水体中氮磷含量过多，危害极大。最大的危害是引起水体富营养化。在富营养化水体中，蓝细菌、绿藻等大量繁殖，有的蓝细菌产生毒素，毒死鱼虾等水生生物和危害人体健康。由于它们的死亡

36、、腐败，又引起水体缺氧，使水质恶化。不但影响人类生活，还严重影响工农业生产。鉴于以上原因，脱氮除磷非常重要。 2.脱氮：硝化作用段：在好氧条件下，由亚硝化细菌和硝化细菌的协同作用，将NH3转化为 和 。 反硝化作用段：在缺氧条件下，经反硝化细菌将 和 还原为 ，溢出水面释放到大气，参与自然界的氮循环。除磷：厌氧释放磷的过程：产酸菌在厌氧或缺氧条件下将蛋白质、脂肪、糖类等大分子有机物，分解为3类可快速降解的基质（sbs）甲酸、乙酸、丙酸等低级脂肪酸；葡萄糖、甲醇、乙醇等；丁酸、乳酸、琥珀酸等。聚磷菌则在厌氧条件下，分解体内的多聚磷酸盐产生ATP，利用ATP以主动运输方式吸收产酸菌提供的3类基质进

37、入细胞内合成PHB.。与此同时释放 于环境中。 （2）好氧吸磷过程：聚磷菌在好氧条件下，分解有机体内的PHB和外源基质，产生质子驱动力（pmf）将体外的 输送到体内合成ATP和核酸，将过剩的 聚合成细胞贮存物：多聚磷酸盐（异染颗粒）。九、厌氧消化和有机光合细菌都处理高浓度有机废水，它们各自处理污水的原理和参与的微生物类群是什么？答：1.厌氧消化的原理 第一阶段：是水解和发酵性细菌群将复杂有机物如纤维素淀粉等水解为单糖后，再酵解为丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨；脂质水解为各种低级脂肪酸和醇。 第二阶段：产氢和产乙酸菌群把第一阶段的产物进一步分解为乙酸和氢气。 第三阶段：微生物是

38、两组生理性质不同的专性厌氧产甲烷菌群。一组是将氢气和二氧化碳合成甲烷；另一种是将乙酸脱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。 第四阶段：为同型产乙酸阶段，是同型产乙酸细菌将氢气和二氧化碳转化为乙酸的过程。 参与的微生物 有发酵性细菌，产氢产乙酸菌、耗氧产乙酸菌、食氢产甲烷菌、食 乙酸产甲烷菌等五大类微生物参加沼气发酵 2. 有机光合细菌 BOD5在1000mg/L以上的高浓度有机废水可利用有机光合细菌（PSB）处理。因有机光合细菌只能利用脂肪酸等低分子化合物，所以在有机光合细菌处理废水之前，要用水解性细菌将糖类、脂肪和蛋白质水解为脂肪酸、氨基酸、氨等物质。这样可得到较好地处

39、理效果。BOD5去除率可达95%，甚至达98%，其处理工艺为： 利用光合细菌处理高浓度有机废水必须依赖水解性细菌的协同作用，更重要的是需要足够的光照强度照射，光合细菌获得光能才能起到应有的作用。当出水水质没有达到排放标准时，需要增加后续处理工艺进一步处理。营光能异养的光合细菌有红螺菌科中的红螺菌属、红假单胞菌属和红微菌属。10、 处理污废水中为什么要脱氮除磷？ 答： 1.N、P是微生物的重要营养，但水中N、P过量，危害极大，最大的危害是引起水体富营养化。在富营养化水体中，蓝细菌、绿藻等大量繁殖，有的蓝细菌产生毒素，毒死鱼虾等水生生物和危害人体健康。由于它们的死亡、腐败，又引起水体缺氧，使水质恶

40、化。不但影响人类生活，还严重影响工农业生产。 2.若不脱氮除磷直接排入水体中，造成水体缺氧，水体在缺氧条件下产生的反硝化作用而产生致癌物质亚硝酸铵，造成二次污染，危害人体健康。 3.在污水处理系统中，二沉池内最易发生反硝化作用产生氮气，从池底上升时会带起污泥，是出水水质变差。11、 为什么污水处理不但要除去有机物，还要脱氮？答：在污水生物处理过程中，会产生硝酸盐亚硝酸盐等物质，若该种水中含N，排放到水中会使水体富营养化，造成水体缺氧，硝酸盐会在缺氧的水体中被反硝化为亚硝酸盐并积累。亚硝酸盐遇氨转化为致癌物质亚硝酸铵，从而危害水生生物和污染饮用水源，危害人体健康，另外二级处理的水仍含有高浓度无机

41、N化合物，会引起水体富营养化。12、 好氧处理与厌氧处理的比较 1.污水的好氧生物处理是由好氧微生物群体和兼性好氧微生物将废水中的有机杂质吸附并氧化分解的处理过程。包括活性污泥法和生物膜法。主要为生物有菌胶团细菌、藻类、原生动物和微型后生动物，由于大多数为好氧生物，因此代谢速度快且代谢彻底，释放能量多，污泥产量高，主要产无有 、 等。多用于中低浓度有机废水或生活污水、工业废水的处理。 2.污水的厌氧生物处理是在厌氧条件下，由厌氧微生物和兼性厌氧微生物通过厌氧发酵将有机杂质转化为甲烷的处理过程，其主要微生物有产氢产乙酸军、水解和发酵菌、产甲烷菌。由于以厌氧生物为主，故代谢速度慢，代谢时间长，且分

42、解有机物不彻底，只释放一部分能量，大部分能量保存在代谢产物中，主要产无有 、 、 等。主要用于高浓度有机废水和有机污泥的处理。2005年六、用图或者文字叙述污水好氧生物处理和厌氧生物处理的基本过程，并说明二者之间区别。答：污水好氧生物处理过程： 污水厌氧生物处理过程： 好氧微生物处理的反应速率较快，所需的反应时间较短，故处理构筑物容积较小，且处理过程中散发的臭气少。所以，目前对中低浓度的有机污水，或者BOD5小于500mg/L的有机污水基本上采用好氧生物处理法。 由于厌氧生物处理过程不需要另外提供电子受体，故运行费用低。此外，它还具有剩余污泥量少，可回收利用能量(甲烷)等优点。其主要缺点是反应

43、速率较慢，反应时间较长，处理构筑物容积大等。有机物你和高浓度有机废水（一般BOD5大于2000mg/L）均可采用厌氧生物处理法。八、试述活性污泥丝状膨胀的机理和对策答：机理：目前人们普遍接受的是用表面积和体积比假说解释活性污泥丝状膨胀的机理。在单位体积中，呈丝状扩展生长的丝状菌的表面积与体积比絮凝性菌胶团的大，对有限制性的营养和环境条件争夺占优势；絮凝性菌胶团细菌处于劣势，丝状细菌就能大量生长繁殖成优势菌，从而引起活性污泥丝状膨胀。丝状菌和絮凝性菌胶团细菌的优势竞争表现在如下几个方面：1. 对溶解氧的竞争充氧效率与好氧微生物的生长量呈正相关关性。如果曝气池溶解氧长期维持在比较低的水平，则明显有

44、利于丝状菌的生长。2. 对可溶性有机物的竞争运行经验和实验室经验表明：低分子糖类和有机酸有利于丝状细菌生长，容易发生活性污泥丝状膨胀。3.对氮、磷的竞争索耶根据活性污泥的分子式求出BOD5、N和P之间的理想化比例为BOD5：N:P=100:5:1.在处理生活污水和废水时一般按比值设计和运行。如果氮磷比小于索耶的计算值，在低氮和低磷的情况下，丝状细菌具有大的比表面积，又有利于菌胶团细菌争夺氮和磷而优势生长。4. 有机物冲击负荷影响有机物冲击负荷影响是指流入生产装置的污水中有机物浓度、组成及流量发生急剧变化。供氧量不变，由于微生物的呼吸迅速消耗溶解氧。溶解氧量降低，丝状细菌和絮凝性菌胶团争夺溶解氧

45、，丝状细菌优势生长，而引起活性污泥丝状膨胀。对策：1. 分析污泥膨胀的原因，改变运行条件。2. 改进污水处理工艺3. 投加絮凝剂或助凝剂4. 采用药剂杀死丝状细菌 接军活性污泥丝状膨胀的问题，其根本是要控制引起丝状菌过度生长的具体环境因子。溶解氧和有机负荷可控制，改革工艺、改进曝气器的性能是控制污泥丝状膨胀的有效办法。 控制溶解氧：曝气池内的溶解氧浓度由供氧和好氧之间的平衡所决定的，相关系数为氧的总转移系数 。溶解氧浓度必须控制在2mg/L以上。 控制有机负荷：活性污泥要保持正常状态，BOD5污泥负荷在 为宜。过高易发生活性污泥丝状膨胀。 改革工艺：为解决丝状膨胀问题，将活性污泥法改为生物膜法

46、；向曝气池中加填料改为生物接触氧化法；将二沉池的沉淀法改为气浮法。从现在的研究成果来看，控制活性污泥丝状膨胀的最佳方法仍然是：根据活性污泥丝状膨胀致因、微生物的生理特性，用合理的优化工艺创造条件遏制活性污泥丝状膨胀，达到有效控制活性污泥丝状膨胀的目的。九、论述微生物除磷的原理和生物化学机制。答：原理：某些微生物在好氧时不仅能大量吸收磷酸盐（ ）合成自身核酸和ATP，而且能逆浓度梯度过量吸磷合成多聚磷酸盐颗粒（即异染颗粒）于体内，供其内源呼吸用，这些细菌称为聚磷菌。聚磷菌在厌氧时又能释放磷酸盐于体内，故可创造厌氧、缺氧和好氧环境，让聚磷菌先在含磷污废水中厌氧放磷，然后再好氧条件下充分的过量吸磷，

47、可以达到减少污废水中磷含量的目的。生物化学机制：1.厌氧释放磷的过程：产酸菌在厌氧或缺氧条件下将蛋白质、脂肪、糖类等大分子有机物，分解为3类可快速降解的基质（sbs）甲酸、乙酸、丙酸等低级脂肪酸；葡萄糖、甲醇、乙醇等；丁酸、乳酸、琥珀酸等。聚磷菌则在厌氧条件下，分解体内的多聚磷酸盐产生ATP，利用ATP以主动运输方式吸收产酸菌提供的3类基质进入细胞内合成PHB.。与此同时释放 于环境中。 2.好氧吸磷过程：聚磷菌在好氧条件下，分解有机体内的PHB和外源基质，产生质子驱动力（pmf）将体外的 输送到体内合成ATP和核酸，将过剩的 聚合成细胞贮存物：多聚磷酸盐（异染颗粒）。2006年四、在连续培养

48、和批式培养中微生物的生长曲线有何不同？为什么两者不同？答：1.分批培养：将一定量的微生物接种在一个封闭的盛有一定体积的液体培养基的容器内。保持一定的温度、PH和溶解氧，微生物在其中生长繁殖，结果出现微生物的数量由少变多、达到高峰后又由多变少，甚至死亡的变化规律，就是微生物的生长曲线。 连续培养是维持金水中营养成分恒定（对微生物的生长有限制作用的成分主要保持低浓度水平），以恒定的流速进水，以相同的流速流出代谢产物，使细菌处于最高的生长速率状态下生长的培养方式。2. 在污水生物处理的连续运行过程中，活性污泥中的微生物生长规律与分批培养的规律不一样，它只能是分批培养生长曲线的某一生长阶段：或是加速期

49、、或是对数期（生长上升阶段）、或是减速期、或是静止期（生长下降阶段）、或是衰亡期（内源呼吸阶段）。五、原生动物在污水生物处理中有哪些具体作用?在传统好氧活性污泥和生物滤池中原生动物的分布有什么不同？在脱氮除磷活性污泥系统中，与传统好氧活性污泥处理系统相比原生动物有什么不同？答：1.作用： 指示作用 根据原生动物消长的规律性初步判断污水净化程度，或根据原生动物的个体形态生长状况的变化预报进水水质和运行条件正常与否。 净化作用 原生动物的营养类型多样，腐生性营养的鞭毛虫通过渗透作用吸收污水中的溶解性有机物。大多数原生动物是动物性营养它们吞食有机颗粒和游离细菌及其他微小的生物，对净化水质起积极作用。

50、 促进絮凝作用和沉淀作用 固着型纤毛虫本身具有沉降性能，加上和细菌形成絮体，更有利于二沉池的泥水分离。 2.分布不同 好氧活性污泥的结构和功能的中心是起絮凝作用的细菌团块菌胶团。在其上生长着其他微生物，如酵母菌、霉菌、放线菌藻类、原生动物和某些微型后生动物。随着污水净化程度的提高，原生动物及微型后生动物的出现的次序是：细菌植物性鞭毛虫肉足虫（变形虫）动物性鞭毛虫游泳型纤毛虫、吸管虫固着型纤毛虫轮虫。若把生物滤池分上、中、下三层，则上层营养物浓度高，生长的多为细菌，有少数鞭毛虫。中层微生物得到的除污水中的营养物外，还有上层微生物的代谢产物。微生物比上层稍多，有菌胶团、浮游球衣菌、鞭毛虫、变形虫等

51、。下层有机物浓度低，低分子有机物占多数，微生物种类更多，除菌胶团、浮游球衣菌外还有以钟虫为主的固着型纤毛虫和少数的游泳型纤毛虫，例如楯纤毛虫和漫游虫、轮虫等。6、 甲烷发酵中蛋白质、淀粉和脂肪经历了哪几个过程才被转化为甲烷的？具体是如何转变的？写出主要的相关生物化学反应方程。甲烷发酵中有哪些主要微生物类群参与？它们之间在维持PH和环境上是如何协调的?答：第一阶段：水解和发酵 第二阶段：产生乙酸和氢气第三阶段：生成甲烷 过程如下： 第一阶段：是水解和发酵性细菌群将复杂有机物如纤维素淀粉等水解为单糖后，再酵解为丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨；脂质水解为各种低级脂肪酸和醇。 第二阶

52、段：产氢和产乙酸菌群把第一阶段的产物进一步分解为乙酸和氢气。 第三阶段：微生物是两组生理性质不同的专性厌氧产甲烷菌群。一组是将氢气和二氧化碳合成甲烷；另一种是将乙酸脱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还原形成甲烷及有机酸：脂肪酸有时用水做还原剂或供氢体形成甲烷：利用氢使二氧化碳还原成甲烷：在氢和水存在时，巴氏甲烷八叠球菌与甲酸甲烷杆菌能将一氧化碳还原形成甲烷：在厌氧环境中有机物被降解为有机酸、醇、醛等和 、 、 、 等气体其中有机酸为主体，故PH迅速下降。由于大部分甲烷和 溢出， 转化为亚硝酸铵（ ）、碳酸氢铵（ ）而留在污泥

53、中，它们可中和第一阶段产生的酸，为产甲烷菌创造生存所需的弱碱性环境。2007年四、不同生长阶段的细菌有什么特征？控制微生物生长阶段在活性污泥法污水生物处理上有什么意义？答：1.处于停滞期的细菌细胞特征如下：停滞期初期，一部分细菌适应环境，而另一部分死亡，细菌总数下降。到停滞期末期存货细菌的细胞物质增加，故菌体体积增大，其菌体长轴的增长速率特别快。处于这一时期的细胞代谢活力强，细胞中RNA含量高、嗜碱性强，对不良环境条件比较敏感，其呼吸速率、核算及蛋白质的合成速率接近对数期细胞，并开始细胞分裂。处于对数期的细菌得到丰富的营养，细胞代谢活力最强，合成新细胞物质的速率最快，细菌生长旺盛。这时期的细菌

54、数不但以几何级数增加，而且每分裂一次的时间间隔最短，细菌对不良环境的抵抗力强。静止期新生的细菌数和死亡的细菌数量相当。细菌总数达到最大值，并维持一段时间。处于静止期的细菌开始积累贮存物质，如异染粒、聚羟基丁酸（PHB）、糖原、淀粉粒、脂肪粒等；芽孢杆菌形成芽孢。衰亡期的细菌少繁殖或不繁殖，或出现自溶。活菌数在一个阶段以几何级数下降。此时称为对数衰亡期。衰亡期的细菌常出现的形态呈畸形或衰退型。有的细菌产生芽孢。2. 水质和性质不同的污水在生物处理过程中，其活性污泥中的微生物不仅种群不同，而且他们的生长状态也不同：或处于静止期、或处于对数生长期、或处于衰亡期等。在污水生物处理设计时，按污水的水质状

55、况（主要是有机浓度）可利用不同生长阶段的微生物处理污水。如常规活性污泥法利用生长速率下降阶段的微生物，包括减速期、静止期的微生物；生物吸附法利用生长速率下降阶段（静止期）的微生物；高负荷活性污泥法利用生长速率上升阶段（对数期）和生长速率下降阶段的微生物；而有机物含量低、其 和 的比值小于0.3，可生化性差的污水，则利用延时曝气法处理，即利用内源呼吸阶段（衰亡期）的微生物处理。五、在污水生物净化中都由哪些微生物参与？它们之间有什么关系？举例说明答：污水生物净化分为好氧生物处理和厌氧生物处理。 好氧生物处理又分为活性污泥法和生物膜法。活性污泥法中的微生物为菌胶团、酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物和某些微型后生动物（轮虫、线虫等）。生物膜法中的微生物有：生物膜生物、生物膜面生物及滤池扫除生物。2008年五、下面3小题都是关于细菌、病毒、原生动物的。1.它们细胞结构与生理代谢的不同点是什么？相同点是什么？ 不同点： 病毒没有细胞结构，却有其自身特有的结构。整个病毒体分两部分：蛋白质衣壳和核酸内芯，两者构成核衣壳。病毒没有合成蛋白质的结构核糖体，也没有合成细胞物质和繁殖所必备的酶系统。不具独立的代谢能力，必须专性寄