水處理生物學(xué)習(xí)題及答案

《水處理生物學(xué)》習(xí)題及題答案第一章緒論1水中常見的微生物種類有哪些？水中的主要微生物分為非細(xì)胞生物（病毒）和細(xì)胞生物兩種類型。在細(xì)胞生物中又分為古菌、原核生物（如細(xì)菌、放線菌、藍(lán)細(xì)菌、支原體、立克次氏體、衣原體等）、真核生物。真核生物又可細(xì)分為藻類、真菌（如酵母菌、霉菌等）、原生動物（分為肉足類、鞭毛類、纖毛類）、微型后生動物。

2微生物有哪些基本特征？為什么？微生物除了具有個體微小、結(jié)構(gòu)簡單、進(jìn)化地位低等特點外，還具有以下特點：（1）

種類多。（2）

分布廣。微生物個體小而輕，可隨著灰塵四處飛揚,因此廣泛分布于土壤、水和空氣等自然環(huán)境中。土壤中含有豐富的微生物所需要的營養(yǎng)物質(zhì)，所以土壤中微生物的種類和數(shù)量很多。（3）

繁殖快。大多數(shù)微生物在幾十分鐘內(nèi)可繁殖一代，即由一個分裂為兩個。如果條件適宜，經(jīng)過10h就可繁殖為數(shù)億個。（4）

易變異。這一特點使微生物較能適應(yīng)外界環(huán)境條件的變化。第二章原核微生物1以形狀來分，細(xì)菌可分為哪幾類？細(xì)菌的形態(tài)大致上可分為球狀、桿狀和螺旋狀（弧菌及螺菌）3種，僅少數(shù)為其他形狀，如絲狀、三角形、方形和圓盤形等。球狀、桿狀和螺旋狀是細(xì)菌的基本形態(tài)。自然界中，以桿菌最為常見，球菌次之，螺旋菌最少。

2細(xì)菌的細(xì)胞結(jié)構(gòu)包括一般結(jié)構(gòu)和特殊結(jié)構(gòu)，簡單說明這些結(jié)構(gòu)及及其生理功能。細(xì)菌的基本結(jié)構(gòu)包括細(xì)胞壁和原生質(zhì)兩部分。原生質(zhì)位于細(xì)胞壁內(nèi)，包括細(xì)胞膜（細(xì)胞質(zhì)膜）、細(xì)胞質(zhì)、核質(zhì)和內(nèi)含物。細(xì)胞壁是包圍在細(xì)菌細(xì)胞最外面的一層富有彈性的、厚實、堅韌的結(jié)構(gòu)，具有固定細(xì)胞外形和保護(hù)細(xì)胞不受損傷等多種功能。細(xì)胞壁的主要功能有：①保持細(xì)胞形狀和提高細(xì)胞機械強度，使其免受滲透壓等外力的損傷；②為細(xì)胞的生長、分裂所必需；③作為鞭毛的支點，實現(xiàn)鞭毛的運動；④阻攔大分子有害物質(zhì)（如某些抗生素和水解酶）進(jìn)入細(xì)胞；⑤賦予細(xì)胞特定的抗原性以及對抗生素和噬菌體的敏感性。細(xì)胞膜又稱細(xì)胞質(zhì)膜、質(zhì)膜或內(nèi)膜，是一層緊貼著細(xì)胞壁而包圍著細(xì)胞質(zhì)的薄膜（厚約7～8nm），其化學(xué)組成主要是蛋白質(zhì)、脂類和少量糖類。這種膜具有選擇性吸收的半滲透性，膜上具有與物質(zhì)滲透、吸收、轉(zhuǎn)運和代謝等有關(guān)的許多蛋白質(zhì)和酶類。細(xì)胞膜的主要功能為：①選擇性地控制細(xì)胞內(nèi)外物質(zhì)（營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物）的運送和交換。②維持細(xì)胞內(nèi)正常滲透壓。③合成細(xì)胞壁組分和莢膜的場所。④進(jìn)行氧化磷酸化或光合磷酸化的產(chǎn)能基地。⑤許多代謝酶和運輸酶以及電子呼吸鏈組成的所在地。⑥鞭毛的著生和生長點。細(xì)胞質(zhì)是細(xì)胞膜包圍地除核區(qū)以外的一切透明、膠狀、顆粒狀物質(zhì)的總稱。其主要成分是水、蛋白質(zhì)、核酸和脂類等。與真核生物不同，原核生物的細(xì)胞質(zhì)是不流動的。核區(qū)又稱原核、擬核，指存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)的、無核膜包裹、無固定形態(tài)的原始細(xì)胞核。內(nèi)含物是細(xì)菌新陳代謝的產(chǎn)物，或是貯備的營養(yǎng)物質(zhì)。常見的內(nèi)含物顆粒主要有以下幾種：⑴異染顆粒。其化學(xué)組分是多聚偏磷酸鹽，是磷源和能源的貯藏物，可降低細(xì)胞滲透壓。⑵聚β─羥基丁酸鹽。它是細(xì)菌所特有的一種碳源和能源貯藏物。⑶肝糖和淀粉粒，兩者都是碳源和能源的貯藏物。⑷硫粒，它是元素硫的貯藏物。⑸氣泡，存在于許多光能營養(yǎng)型、無鞭毛的運動水生細(xì)菌中的包囊狀的內(nèi)含物。細(xì)菌的特殊結(jié)構(gòu)一般指莢膜、芽孢和鞭毛3種。莢膜或稱大莢膜，其主要功能有：①保護(hù)作用。②作為通透性屏障和離子交換系統(tǒng)。③貯藏養(yǎng)料。④表面附著作用。⑤細(xì)菌間的信息識別作用。芽孢是某些細(xì)菌在生活史的一定階段在細(xì)胞內(nèi)形成的一個圓形或橢圓形的休眠結(jié)構(gòu)。具有壁厚，水分少，不易透水，抗熱、抗化學(xué)藥物、抗輻射能力強等特點。鞭毛是某些細(xì)菌表面伸出的細(xì)長、波曲的附屬物。完整的一根鞭毛從形態(tài)上可分三部分：鞭毛絲、鞭毛鉤和基體。鞭毛是細(xì)菌的運動器官，鞭毛運動引起菌體運動。3什么是革蘭氏染色？其原理和關(guān)鍵是什么？它有何意義？革蘭氏染色法操作過程是：結(jié)晶紫初染，碘液媒染，然后酒精脫色，最后用蕃紅或沙黃復(fù)染。革蘭氏染色的機理一般解釋為：通過初染和媒染后，在細(xì)菌細(xì)胞的細(xì)胞壁及膜上結(jié)合了不溶于水的結(jié)晶紫與碘的大分子復(fù)合物。革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁較厚、肽聚糖含量較高和分子交聯(lián)度較緊密，故在酒精脫色時，肽聚糖網(wǎng)孔會因脫水而發(fā)生明顯收縮。再加上它不含脂類，酒精處理也不能在胞壁上溶出大的空洞或縫隙，因此，結(jié)晶紫與碘的復(fù)合物仍阻留在細(xì)胞壁內(nèi)，使其呈現(xiàn)出藍(lán)紫色。與此相反，革蘭氏陰性菌的細(xì)胞壁較薄、肽聚糖位于內(nèi)層且含量低和交聯(lián)松散，與酒精反應(yīng)后其肽聚糖不易收縮，加上它的脂類含量高且位于外層，所以酒精作用時細(xì)胞壁上就會出現(xiàn)較大的空洞或縫隙，這樣，結(jié)晶紫和碘的復(fù)合物就很易被溶出細(xì)胞壁，脫去了原來初染的顏色。當(dāng)蕃紅或沙黃復(fù)染時，細(xì)胞就會帶上復(fù)染染料的紅色。酒精脫色是革蘭氏染色的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。革蘭氏染色法的意義在于鑒別細(xì)菌，把眾多的細(xì)菌分為兩大類，革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌。4芽孢有何特殊生理功能？其抗性機理是什么？芽孢的這些特點對實踐有何指導(dǎo)意義？芽孢最主要的特點就是抗性強，對高溫、低溫、紫外線、干燥、電離輻射和很多有毒的化學(xué)物質(zhì)都有很強的抗性。并且它的休眠能力特別突出。芽孢之所以具有耐熱性可能是因為它含有特殊的抗熱性物質(zhì)--2，6-吡啶二羧酸和耐熱性酶。芽孢的這些特點使之具有以下的作用：①分類鑒定②科研材料③保存菌種④分離菌種⑤消毒滅菌指標(biāo)

⑥生物殺蟲

5什么是菌落？菌落就是在固體培養(yǎng)基上（內(nèi)）以母細(xì)胞為中心的、肉眼可見的、有一定形態(tài)、構(gòu)造特征的子細(xì)胞團。

6什么叫菌膠團？菌膠團在污水生物處理中有何特殊意義？當(dāng)莢膜物質(zhì)融合成一團塊，內(nèi)含許多細(xì)菌時，稱為菌膠團。菌膠團是活性污泥中細(xì)菌的主要存在形式，有較強的吸附和氧化有機物的能力，在污水生物處理中具有重要的作用。一般說，處理生活污水的活性污泥，其性能的好壞，主要根據(jù)所含菌膠團多少、大小及結(jié)構(gòu)的緊密程度來定。

7簡述絲狀細(xì)菌的主要類型，它們的代謝特點及在給水排水工程中的作用。絲狀細(xì)菌主要有鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌和球衣細(xì)菌三種。鐵細(xì)菌一般都是自養(yǎng)型絲狀細(xì)菌，它們一般能生活在含氧少但溶有較多鐵質(zhì)和二氧化碳的水中。它們能將其細(xì)胞內(nèi)所吸收的亞鐵氧化為高鐵，從而獲得能量。為了滿足對能量的需要，必須氧化大量的亞鐵，使之生成氫氧化鐵。這種不溶性的鐵化合物排出菌體后就沉淀下來。當(dāng)水管中有大量的氫氧化鐵沉淀時，就會降低水管的輸水能力。此外，鐵細(xì)菌吸收水中的亞鐵鹽后，促使組成水管的鐵質(zhì)更多地溶入水中，加速鋼管和鑄鐵管的腐蝕。硫磺細(xì)菌一般也都是自養(yǎng)的絲狀細(xì)菌。它們能氧化硫化氫、硫磺和其他硫化物為硫酸，從而得到能量。硫磺細(xì)菌在水管中大量繁殖時，因有強酸產(chǎn)生，對于管道有腐蝕作用。球衣細(xì)菌是好氧菌。它在營養(yǎng)方面對碳素的要求較高，反應(yīng)靈敏，所以大量的碳水化合物能加速球衣細(xì)菌的繁殖。此外球衣細(xì)菌對某些殺蟲劑，如液氯、漂白粉等的抵抗力不及菌膠團。球衣細(xì)菌分解有機物的能力很強。在污水處理設(shè)備正常運轉(zhuǎn)中有一定數(shù)量的球衣細(xì)菌，對有機物的去除是有利的。

8簡述光合細(xì)菌的特點、分類，其應(yīng)用領(lǐng)域。光合細(xì)菌是具有原始光能合成體系的原核生物的總稱。它們以光作為能源，能在厭氧光照或好氧黑暗條件下利用自然界中的有機物、硫化物、氨等作為供氫體進(jìn)行光合作用。其在生物與環(huán)境領(lǐng)域的研究與應(yīng)用主要有以下兩點：①

利用光合細(xì)菌生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白和制劑。②

利用光合細(xì)菌處理高濃度有機廢水。9什么是藍(lán)細(xì)菌？其與水質(zhì)的關(guān)系如何？藍(lán)細(xì)菌舊名藍(lán)藻或藍(lán)綠藻，是一類進(jìn)化歷史悠久、革蘭氏染色陰性、無鞭毛、含葉綠素（但不形成葉綠體）、能進(jìn)行產(chǎn)氧光合作用的大型原核生物。藍(lán)細(xì)菌與水體環(huán)境質(zhì)量關(guān)系密切，在水體中生長茂盛時，能使水色變藍(lán)或其他顏色，并且有的藍(lán)細(xì)菌能發(fā)出草腥氣味或霉味。某些種屬的藍(lán)細(xì)菌大量繁殖會引起"水華"或"赤潮"，導(dǎo)致水質(zhì)惡化，引起一系列環(huán)境問題。第三章古菌1簡述古菌的主要類型。古菌分為兩類，泉古菌和廣古菌。另外未確定的兩類（初古菌門和納古菌門）分別由某些環(huán)境樣品中的一些菌種和2002年由KarlStetter發(fā)現(xiàn)的奇特的物種納古菌構(gòu)成。在環(huán)境中常見的古菌主要包括：

1)

產(chǎn)甲烷古菌；2)

硫酸鹽還原古菌；3)

嗜鹽古菌；4)

嗜熱古菌；5)

無細(xì)胞壁的嗜熱嗜酸古菌等。第四章真核（微）生物1簡述真菌的細(xì)胞構(gòu)造。細(xì)胞壁：細(xì)胞壁的主要成分是多糖，另有少量的蛋白質(zhì)和脂類。在低等真菌中，以纖維素為主，酵母菌以葡聚糖為主，而高等陸生真菌則以幾丁質(zhì)為主。細(xì)胞質(zhì)膜：真核細(xì)胞與原核細(xì)胞在其質(zhì)膜的構(gòu)造和功能上十分相似，兩者的主要差異可能僅是由于構(gòu)成膜的磷脂和蛋白質(zhì)種類不同而形成的。細(xì)胞核：在真菌的菌絲頂端細(xì)胞中，常常找不到細(xì)胞核。真核生物的細(xì)胞核由核被膜、染色質(zhì)、核仁和核基質(zhì)等構(gòu)成。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)：內(nèi)質(zhì)網(wǎng)指細(xì)胞質(zhì)中一個與細(xì)胞基質(zhì)相隔離、但彼此相通的囊腔和細(xì)管系統(tǒng)，由脂質(zhì)雙分子層圍成。高爾基體：高爾基體也是一種內(nèi)膜結(jié)構(gòu)。它是由許多小盤狀的扁平雙層膜和小泡所組成，其上無核糖體顆粒附著。線粒體：線粒體是含有DNA的細(xì)胞器，是一切真核細(xì)胞的"動力車間"。

液泡：在真核細(xì)胞中還有或大或小、含有液體的泡，這就是液泡。內(nèi)含物：真菌細(xì)胞中有各種內(nèi)含物，不同種類的真菌，其內(nèi)含物的種類也不相同。常見的有異染粒、淀粉粒、肝糖粒、脂肪粒等。它們多是貯藏的養(yǎng)料，當(dāng)營養(yǎng)豐富時其內(nèi)含物顆粒較多，當(dāng)營養(yǎng)缺乏時，可因菌體的利用而消失。

2什么是酵母菌？簡述其繁殖方式。酵母菌一般泛指能發(fā)酵糖類的各種單細(xì)胞真菌。通常認(rèn)為，酵母菌具有以下特點：

1)

個體一般以單細(xì)胞狀態(tài)存在；

2)

多數(shù)營出芽繁殖；

3)

能發(fā)酵糖類產(chǎn)能；

4)

細(xì)胞壁常含有甘露聚糖；

5)

常生活在含糖量較高、酸度較大的水生環(huán)境中。酵母菌的繁殖方式分為無性繁殖和有性繁殖兩種。無性繁殖又可分為芽殖、裂殖、產(chǎn)生無性孢子三種。酵母菌以形成子囊和子囊孢子或擔(dān)子和擔(dān)孢子的方式進(jìn)行有性繁殖。3什么是霉菌？霉菌的營養(yǎng)菌絲和氣生菌絲有什么特點，其功能分別是什么？霉菌是絲狀真菌的一個俗稱，通常指菌絲較發(fā)達(dá)而又不產(chǎn)生大型子實體結(jié)構(gòu)的真菌。霉菌的營養(yǎng)菌絲伸入營養(yǎng)物質(zhì)內(nèi)攝取營養(yǎng)，氣生菌絲伸入空氣中形成孢子和釋放孢子。4什么是藻類？藻類對水環(huán)境與給水工程有哪些影響？藻類是具有光合作用色素，并能獨立生活的自養(yǎng)低等植物。水體中藻類大量繁殖會造成水體富營養(yǎng)化，嚴(yán)重影響水環(huán)境質(zhì)量。藻類具有光合作用產(chǎn)生氧氣的功能，在氧化塘等生物處理工藝中利用菌藻共生系統(tǒng)，其中藻類產(chǎn)生氧氣可被好氧微生物有效利用，去氧化分解水中的有機污染物。一樣一方面可收獲大量有營養(yǎng)價值的藻類，另一方面也凈化了污水。天然水體自凈過程中，藻類也起著一定的作用。藻類對給水工程有一定的危害性。當(dāng)它們在水庫、湖泊中大量繁殖時，會使水帶有臭味，有些種類還會產(chǎn)生顏色。水源水中含大量藻類時會影響水廠的正常水處理過程，如造成濾池阻塞。水中即使含有數(shù)量很少的黃群藻，也能產(chǎn)生強烈的氣味而使水不適于飲用。

5水處理中常見的原生動物有哪幾類？它們在污水處理中的主要作用分別是什么？污水處理中常見的原生動物有三類：肉足類、鞭毛類和纖毛類。原生動物在水體凈化與廢水處理中的應(yīng)用：1)

凈化水質(zhì)作用：動物性營養(yǎng)型的原生動物吞食細(xì)菌、有機物顆粒，因此促進(jìn)了水質(zhì)凈化作用。2)促進(jìn)生物絮凝作用：草履蟲等纖毛蟲具有生物絮凝作用，促進(jìn)水體澄清作用。3)作為水質(zhì)處理的指示生物：由于鞭毛蟲、肉足蟲、游泳型纖毛蟲與固著型纖毛蟲對生存的水質(zhì)有一定要求。其數(shù)量的增多、減少，可反映水體的水質(zhì)好壞。同時原生動物個體較大，易于觀察與分辨。因此常作為水體無機化和廢水處理運轉(zhuǎn)管理的指示生物。4)廢水處理及水質(zhì)凈化過程原生動物的變動：運行初期出現(xiàn)肉足類、植物性、動物性鞭毛蟲；水質(zhì)處理高峰期出現(xiàn)較多游泳型纖毛蟲；水質(zhì)凈化較好時出現(xiàn)鐘蟲等。6水處理中常見的微型后生動物有哪幾類？它們在污水處理中的主要作用分別是什么？常見的微型后生動物主要是多細(xì)胞的無脊椎動物，包括輪蟲、甲殼類動物和昆蟲及其幼蟲等。輪蟲以細(xì)菌、小的原生動物和有機顆粒等為食物，在污水生物處理過程中，輪蟲也可作為指示生物。當(dāng)活性污泥中出現(xiàn)輪蟲時，往往表明處理效果良好，但如數(shù)量太多，則有可能破壞污泥的結(jié)構(gòu)，使污泥松散而上浮。輪蟲在水源水中大量繁殖時，有可能阻塞水廠的砂濾池。在給水排水工程中常見的甲殼類動物有水蚤和劍水蚤。它們以細(xì)菌和藻類為食料。若大量繁殖，可能影響水廠濾池的正常運行。楊花堂出水中往往含有較多藻類，可以利用甲殼類動物去凈化這種出水。昆蟲及其幼蟲可用作研究河川污染的指示生物。第六章微生物的生理特性1細(xì)菌細(xì)胞中主要含有哪些成分？細(xì)菌需要哪些營養(yǎng)？細(xì)菌細(xì)胞中最重要的組分是水，約占細(xì)胞總質(zhì)量的80％，一般為70％～90％。干物質(zhì)中有機物占90％～97％左右，其主要化學(xué)元素是C、H、O、N、P、S；另外約3％～10％為無機鹽分（或稱灰分）。細(xì)菌需要的營養(yǎng)有六大類：碳源、氮源、能源、生長因子、無機鹽和水。2什么是碳源、氮源、碳氮比？微生物常用的碳源和氮源物質(zhì)各有哪些？碳源提供細(xì)胞組分或代謝產(chǎn)物種碳素來源的各種營養(yǎng)物質(zhì)稱為碳源。提供細(xì)胞組分中氮素來源的各種物質(zhì)稱為氮源。營養(yǎng)元素碳氮的比例關(guān)系稱為碳氮比。微生物常用的碳源物質(zhì)分為有機碳源和無機碳源兩種。有機碳源包括各種糖類、蛋白質(zhì)、脂肪、有機酸等。無機碳源主要是CO2（CO32－或HCO-3）。氮源也可分為兩類：有機氮源（如蛋白質(zhì)、蛋白胨、氨基酸等）和無機氮源（如NH4Cl、NH4NO3等）。3什么叫生長因子？它包括哪些物質(zhì)？微量元素和生長因子有何區(qū)別？生長因子是一類調(diào)節(jié)微生物正常代謝所必需，但不能利用簡單的碳、氮源自行合成的有機物。并非所有的微生物都需要外界為它提供生長因子。廣義的生長因子包括維生素、堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、C4～C6的分枝或直鏈脂肪酸，有時還包括氨基酸；狹義的生長因子一般指維生素。而微量元素屬于無機鹽，是指微生物的生長繁殖所需濃度在10－6～10－8mol/L范圍內(nèi)的元素。

4什么叫單純擴散、促進(jìn)擴散、主動運輸、基因轉(zhuǎn)位？單純擴散又稱被動運輸，是最簡單的方式，也是微生物吸收水分及一些小分子有機物的運輸方式。它的特點是物質(zhì)的轉(zhuǎn)運順著濃度差進(jìn)行，運輸過程不需消耗能量，物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化。促進(jìn)擴散的特點基本與單純擴散相似，但是它須借助細(xì)胞膜上的一種蛋白質(zhì)載體進(jìn)行，因此對轉(zhuǎn)運的物質(zhì)有選擇性，即立體專一性。除了細(xì)胞內(nèi)外的濃度差外，影響物質(zhì)轉(zhuǎn)運的物質(zhì)的另一重要因素是與載體親合力的大小。主動運輸是微生物吸收營養(yǎng)物質(zhì)的最主要方式。它的最大特點是吸收運輸過程中需要消耗能量（ATP，原子動勢或"離子泵"等），因此可以逆濃度差進(jìn)行。基因轉(zhuǎn)位與主動運輸非常相似，但有一個不同，即基因轉(zhuǎn)位過程中被吸收的營養(yǎng)物質(zhì)與載體蛋白之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此物質(zhì)結(jié)構(gòu)有所改變。

5微生物的四大營養(yǎng)類型。光能自養(yǎng)、化能自養(yǎng)、化能異養(yǎng)和光能異養(yǎng)四種營養(yǎng)類型。6何謂培養(yǎng)基？培養(yǎng)基的分類方法有哪些？培養(yǎng)基指由人工配制的、適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的混合營養(yǎng)物。根據(jù)物理狀態(tài)的不同，培養(yǎng)基可分為液體、固體和半固體三大類；根據(jù)化學(xué)組分的不同，培養(yǎng)基可以分為天然培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基和半合成培養(yǎng)基；根據(jù)用途的不同，培養(yǎng)基可分為選擇性培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基和加富培養(yǎng)基。

7什么是酶？酶是生物細(xì)胞中自己合成的一種催化劑（生物催化劑），其基本成分是蛋白質(zhì)。

8酶的作用有什么特性？影響酶活性的主要因素有哪些？試討論之。酶作用的特性有：1)

高催化效率

2)

高度專一性3)

調(diào)節(jié)性溫度和pH值是影響酶活力比較重要的兩個因素。要發(fā)揮酶最大的催化效率，必須保證酶有它最適宜的溫度條件。高溫會破壞酶蛋白，而低溫又會使酶作用降低或停止。大多數(shù)酶的最適pH值在6～7左右。pH影響酶的活力的原因是，酶的基本成分是蛋白質(zhì)，是具有解離基團的兩性電解質(zhì)。它們的解離與pH有關(guān)，解離形式不同，催化性質(zhì)也就不同。

9根據(jù)微生物生活是否需要氧氣，微生物可分為哪幾類？這樣的分類在污水處理中有何重要意義？根據(jù)微生物與氧氣的關(guān)系，微生物可分為好氧微生物、厭氧微生物和兼性微生物。好氧呼吸、厭氧呼吸和發(fā)酵在污水生物處理中都有應(yīng)用，如活性污泥法就是應(yīng)用好氧呼吸的原理處理有機污水，而厭氧消化則是應(yīng)用發(fā)酵和厭氧呼吸的原理來處理高濃度有機污水和剩余污泥。第七章微生物的生長和遺傳變異1.微生物是怎樣繁殖的？微生物生長到一定階段，便以二分裂的方式形成兩個子細(xì)胞，子細(xì)胞又重復(fù)以上過程，這就是繁殖。

2.怎樣利用微生物的生長曲線來控制污水生物處理的構(gòu)筑物的運行？對微生物的間歇培養(yǎng)，在污水生物處理過程中，為避免緩慢期的出現(xiàn)，可考慮采用處于對數(shù)生長期或代謝旺盛的污泥進(jìn)行接種，另外增加接種量及采用同類型反應(yīng)器的污泥接種可達(dá)到縮短緩慢期的效果。如果維持微生物在生長率上升階段（對數(shù)期）生長，則此時微生物繁殖很快，活力很強，處理污水的能力必然較高；但處理效果并不一定最好，因為微生物活力強大就不易凝聚和沉淀，并且要使微生物生長在對數(shù)期，則需有充分的食料，即污水中的有機物必須有較高的濃度，在這種情形下，相對地說，處理過的污水所含有機物濃度就要較高，所以利用此階段進(jìn)行污水的生物處理實際上難以得到較好的出水。穩(wěn)定期的微生物生長速率下降，細(xì)胞內(nèi)開始積累貯藏物和異染顆粒、肝糖等，芽孢微生物也在此階段形成芽孢，處于穩(wěn)定期的污泥代謝活性和絮凝沉降性能均較好，傳統(tǒng)活性污泥法普遍運行在這一范圍。衰老期階段只出現(xiàn)在某些特殊的水處理場合，如延時曝氣及污泥消化。

3.生物膜的主要成分是什么？生物膜是一種不可逆的黏附于固體表面的，被微生物胞外多聚物包裹的有組織的微生物群體。生物膜中水份含量可高達(dá)97％。除了水和微生物外，生物膜還可含有微生物分泌的大分子多聚物（主要是多聚糖）、吸附的營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物及微生物裂解產(chǎn)物等。

4.請說明生物膜的形成過程和相應(yīng)的特征。生物膜的形成是一種動態(tài)的演變過程，首先是微生物黏附于表面，然后在表面形成微生物菌落，不同類型的菌落由細(xì)胞外多聚物包裹，生物膜成熟。在黏附階段，一些特殊基因的轉(zhuǎn)錄是活躍的，如銅綠假單胞菌algC、algD、algU、LacZ等基因，因為這些基因是細(xì)胞外多聚糖合成所必需的。在形成微生物菌落階段，胞外多糖（EPS）合成增加，微生物對抗生素的抗性有所提高。在生物膜成熟階段，隨著微生物的生長繁殖，生物膜逐漸變厚，形成成熟的生物膜。生物膜的組織結(jié)構(gòu)呈不均質(zhì)性。5.試述質(zhì)粒與"超級微生物"。選擇一株既可降解16烷以上的烷烴，又可生活在污水環(huán)境中的銅綠假單胞菌PAO作為各種各種質(zhì)粒的受體細(xì)胞（含質(zhì)粒A），分別將能降解芳烴（質(zhì)粒B）、萜烴（質(zhì)粒C）和多環(huán)芳烴（質(zhì)粒D）的質(zhì)粒，用遺傳工程方法人工轉(zhuǎn)入受體細(xì)胞，此時該銅綠假單胞菌便成為帶有多種質(zhì)粒的"超級微生物"。

6.什么叫遺傳工程？在污水生物處理中如何利用？遺傳工程是按照人們預(yù)先設(shè)計地生物藍(lán)圖，通過對遺傳物質(zhì)地直接操縱，進(jìn)行改組、重建，實現(xiàn)對遺傳性狀定向改造地技術(shù)。它包括細(xì)胞水平和基因水平兩個水平的研究。在污水生物處理中，可利用遺傳工程，將微生物中所含的具有降解各種難降解物質(zhì)的質(zhì)粒剪切后，連接到受體細(xì)胞中，使之用以處理污水中難降解的物質(zhì)。第八章微生物的生態(tài)1.什么是生態(tài)系統(tǒng)？生物群落及其生存環(huán)境共同組成的動態(tài)平衡系統(tǒng)就是生態(tài)系統(tǒng)。它是生物群落和它們所生活的非生物環(huán)境結(jié)合起來的一個整體。

7.試區(qū)別微生物的拮抗關(guān)系和互生關(guān)系及其在污水生物處理中的應(yīng)用。拮抗關(guān)系：一種微生物可以產(chǎn)生不利于另一種微生物生存的代謝產(chǎn)物，這些代謝產(chǎn)物能改變微生物的生長環(huán)境條件，如改變pH值等，造成某些微生物不適合生長的環(huán)境。此外，一種微生物還可以另一種微生物為食料。微生物之間的這種關(guān)系稱為拮抗或?qū)龟P(guān)系。在污水生物處理系統(tǒng)中，動物性營養(yǎng)的原生動物主要以細(xì)菌和真菌為食料，它們能吃掉一部分細(xì)菌等微生物和一些有機顆粒，并促使生物的凝聚作用，從而使出水更加澄清。這是由于拮抗作用而產(chǎn)生的有利的一面。但對污水凈化起主要作用的是細(xì)菌，如果細(xì)菌被吃掉過多或活性污泥的結(jié)構(gòu)被破壞過大，就會產(chǎn)生不利影響。兩種不同的生物，當(dāng)其生活在一起時，可以由一方為另一方提供或創(chuàng)造有利的生活條件，這種關(guān)系稱為互生關(guān)系。在污水生物處理過程中，普遍存在著互生關(guān)系。例如，石油煉油廠的廢水中含有硫、硫化氫、氨、酚等。硫化氫對一般微生物是有毒的。但當(dāng)采用生物法去處理酚時，分解酚的細(xì)菌卻不會中毒。這一方面是因為分解酚的細(xì)菌經(jīng)過馴化，能耐受一定限度的硫化氫，另一方面因為處理系統(tǒng)中的硫磺細(xì)菌能將硫化氫氧化分解成對一般細(xì)菌非但無毒，而且是營養(yǎng)元素的硫。第九章微生物對污染物的分解與轉(zhuǎn)化1.試比較有機物的好氧分解和厭氧分解各有什么特點？兩者有何不同？有機物的好氧生物分解是在有氧的條件下，借好氧微生物的作用來進(jìn)行的。有機物的厭氧生物分解是在無氧條件下，借厭氧微生物，主要是厭氧菌（包括兼性菌）的作用來進(jìn)行的。與厭氧生物分解相比，有機物的好氧分解往往具有分解速率快、分解程度徹底、能量利用率高、轉(zhuǎn)化為細(xì)胞的比例大（即細(xì)胞轉(zhuǎn)化率高）等特點。2.概述微生物在碳循環(huán)中的作用。

有機物中的碳由于微生物的呼吸作用先被氧化分解成二氧化碳，然后通過光合作用成武植物性蛋白質(zhì)，碳水化合物和脂肪。動物吃了植物產(chǎn)生動物性蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪。動物的排泄物又分解產(chǎn)生二氧化碳。動植物通過呼吸也都產(chǎn)生二氧化碳，而它們死亡后的殘體又都是有機性物質(zhì)。這些物質(zhì)又開始分解，如此進(jìn)入了第二次循環(huán)。

3.概述微生物在氮循環(huán)中的作用。有機物中的氮在微生物作用下先被轉(zhuǎn)化成氨，氨被氧化成為亞硝酸鹽及硝酸鹽。氨和硝酸鹽可被植物吸收變成植物性蛋白質(zhì)。動物吃了植物產(chǎn)生動物性蛋白質(zhì)，而動物的排泄物又能被分解氧化成氨、亞硝酸鹽和硝酸鹽。動植物死亡后的殘體又都是有機性物質(zhì)。由于反硝化作用硝酸鹽又可轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽和自由氮，而自由氮在氮固定作用下又可產(chǎn)生植物性蛋白質(zhì)。

4.試簡單說明下列各種微生物作用：（1）氨化作用

（2）硝化作用

（3）硫化作用

（4）反硫化作用（1）氨化作用：由有機氮化物轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮的過程。（2）硝化作用：由氨氧化成硝酸的過程。（3）硫化作用：將硫化氫氧化成單質(zhì)硫的過程。（4）反硫化作用：在缺氧及有機物存在條件下，將硫酸鹽轉(zhuǎn)化成硫化氫的過程。第十章污水生物處理系統(tǒng)中的主要微生物1.原生動物在污水活性污泥法處理系統(tǒng)中的作用是什么？

原生動物可以明顯改善出水水質(zhì)。利用污泥狀態(tài)和出水水質(zhì)與微生物種類的連帶關(guān)系，還可用原生動物來指示活性污泥處理廠出水水質(zhì)。

2、活性污泥法處理系統(tǒng)運行中經(jīng)常遇到的由微生物引起的主要問題有哪些？各有什么樣的特征？活性污泥在運行中最常見的故障是在二次沉淀池中泥水的分離問題。造成污泥沉降問題的原因是污泥膨脹、不絮凝、微小絮體、起泡沫和反硝化。（1）絲狀菌引起的污泥膨脹：絲狀菌在絮體中大量生長以致影響沉降。（2）非絲狀菌引起的污泥膨脹：與散凝作用有關(guān)，當(dāng)游離細(xì)菌產(chǎn)生菌膠團基質(zhì)時，就會導(dǎo)致污泥膨脹，通常稱這種膨脹為菌膠團膨脹或黏性膨脹。（3）不凝聚：時一種微結(jié)構(gòu)絮體造成的現(xiàn)象。這是因為絮體變得不穩(wěn)定而碎裂，或者過度曝氣形成的紊流將絮體剪成碎塊而造成的運行問題。也可能是細(xì)菌不能凝聚成絮體，微生物成為游離個體或非常小的叢生塊。（4）微小絮體：含微小絮體的污泥不會在出水中形成高濃度，因為其顆粒比不凝聚污泥要大得多。（5）起泡沫：自從使用了不降解的"硬"洗滌劑以來，常常在曝氣池中出現(xiàn)很厚的白色泡沫。微生物造成的泡沫是另外一種很密實的、棕色的泡沫，有時在曝氣池中出現(xiàn)。

3.試簡單討論活性污泥膨脹的主要控制方法。（1）控制污泥負(fù)荷

為防止膨脹，應(yīng)經(jīng)常將污泥負(fù)荷率控制在正常負(fù)荷范圍內(nèi)。（2）控制營養(yǎng)比例

一般曝氣池正常的碳（以BOD5表示），氮和磷的比例為BOD:N:P=100:5:1。（3）控制DO濃度

為防止絲狀微生物的猛增，一般應(yīng)將池中DO控制在2.0mg/L以上。（4）加氯、臭氧或過氧化氫

這些化學(xué)劑是用于有選擇地控制絲狀微生物地過量生長。（5）投加混凝劑

可投加石灰、三氯化鐵或高分子絮凝劑以改善污泥的絮凝，同時也會增加絮體的強度。4.參與厭氧生物處理的微生物有哪幾種？厭氧生物處理中有各種微生物參與，一般分為兩大類：不產(chǎn)甲烷微生物和產(chǎn)甲烷微生物。5.生物脫氮的基本原理是什么？簡述影響硝化和反硝化的主要因素。生物脫氮的基本原理是有機氮經(jīng)微生物降解為無機的NH3，在好氧條件下NH3會被亞硝酸菌和硝酸菌氧化稱亞硝酸鹽和硝酸鹽，之后反硝化細(xì)菌將NO2-和NO3-轉(zhuǎn)化為N2。影響污水處理系統(tǒng)中硝化過程的主要因素有以下幾點：（1）污泥齡

硝化菌數(shù)量及硝化速率是生物脫氮處理的關(guān)鍵制約因素，因此應(yīng)注意增加污泥齡。（2）溶解氧

DO對硝化菌的生長及活性都有顯著的影響。（3）溫度

溫度對硝化活性有重要的影響。（4）pH

氨氧化菌的最適pH范圍為7.0～7.8，而亞硝酸氧化菌的最適pH范圍為7.7～8.1。pH值過高或過低都會抑制硝化活性。（5）營養(yǎng)物質(zhì)

污水水質(zhì)，特別是C/N比影響活性污泥中硝化細(xì)菌所占的比例。（6）毒物

硝化菌對毒物的敏感度大于一般細(xì)菌，大多數(shù)重金屬和有機物對硝化菌具有抑制作用。影響反硝化作用的因素主要有以下幾點：（1）營養(yǎng)物質(zhì)

反硝化作用需要有足夠的有機碳源。（2）溶解氧

反硝化菌一般為兼性厭氧菌，應(yīng)保持低溶解氧水平。（3）溫度

反硝化反應(yīng)的最佳溫度為40℃，溫度低于0℃，反硝化菌的活動終止，溫度超過50℃時，由于酶的變性，反硝化活性急劇降低。（4）pH

反硝化反應(yīng)的最適合pH值范圍為7.0～7.5，pH值高于8或低于6都會明顯降低反硝化活性。6.生物除磷的基本原理是什么？參與生物除磷的關(guān)鍵微生物有何特點？生物除磷的基本原理是在好氧環(huán)境下，聚磷菌可利用聚-β-羥基丁酸鹽氧化分解所釋放的能量來攝取污水中的磷，并把所攝取的磷合成聚磷酸鹽而貯存于細(xì)胞中。細(xì)菌增值過程中，在好氧環(huán)境中所攝取的磷比在厭氧環(huán)境中所釋放的磷多。參與生物除磷的關(guān)鍵微生物（聚磷菌）區(qū)別于其他細(xì)菌的主要標(biāo)志之一是其細(xì)