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7. 何谓积磷菌？有哪些积磷菌？叙述它的放磷和吸磷的生化机制。

答：某些微生物在好氧时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储能的多聚磷酸盐颗粒于体内，供其内源呼吸用。称这些细菌为聚磷菌。有深红红螺菌，着色菌属，浮游球衣菌，贝日阿托氏菌属等。

厌氧释放磷的过程：产酸菌在厌氧或缺氧条件下分解蛋白质。脂肪、碳水化合物等大分子有机物为三类可快速降解的基质。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三类基质进入细胞内合成PHB。与此同时，释放出PO43-于环境中。

好氧吸磷过程：聚磷菌在好氧条件下，分解机体内的PHB和外源基质，产生质子驱动力，将体外的PO43-输送到体内合成ATP和核酸，将过剩的PO43-聚合成细胞储存物：多聚磷酸盐。

8. 有哪些除磷工艺？在运行操作中与脱氮有何不同？

答：Bardenpho生物除磷工艺，Phoredox工艺，A/O及A2/O，UCT工艺，VIP工艺，旁硫除磷——Phostrip工艺，SBR法等。

在一种废水中同时除磷和脱氮，就要合理调整泥龄和水力停留时间，兼顾硝化细菌和反硝化细菌及除磷菌的生理要求，使其和谐生长繁殖。若只需除磷不需脱氮用化学法加药剂除磷。

9. 为获得好的除磷效果要掌握哪些运行操作条件？

答：要求NO2-和NO3-极低，溶解氧在0.2mg/L以下，氧化还原电位低于150mV，温度30摄氏度左右，pH在7~8。

10. 为什么要对微污染水源水预处理？有哪些预处理工艺？

答：尽管污染物浓度低，但经自来水厂原有的混凝，沉淀，过滤，消毒的传统工艺处理后，未能有效去除污染物，只能去除20%~30%COD。尤其是致癌物的前体物如烷烃类残留在水中，经加氯处理后产生卤代烃三氯甲烷和二氯乙酸等三致物。氨氮较高，导致供水管道中亚硝化细菌增生，促使NO2-浓度增高，残留有机物还可能引起管道中异养菌滋生。导致水中细菌不达标，长期饮用影响健康。

采用膜法生物处理：生物滤池，生物转盘，生物接触氧化法，生物接触氧化法，生物流化床等。

11. 在微污染水源水中大概有些什么污染物？来自何处？

答：污染物：有机物，氨氮，藻类分泌物，挥发酚，氰化物，重金属，农药等。

污染源：未经处理的工业废水，生活污水，农业灌溉和养殖业排放水，还有未达排放标准的处理水。

12. 在微污染水源水预处理系统中有哪些微生物群落？举一例。

答：需要一个由适应贫营养的异样除碳菌，硝化细菌和反硝化细菌，藻类，原生动物和微型后生动物组成的生态系。

在东江—深圳微污染水源水预处理系统中，微生物有贫营养异养菌，亚硝化细菌，硝化细菌，反硝化细菌，藻类，霉菌。原生动物有：钟虫，变形虫，太阳虫等。微型后生动物有：旋轮虫等。

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13. 哪些水需要消毒？有哪些消毒方法？

答：饮用水，游泳池水，医院污水，桶装矿泉水，优质水，纯净水等需要消毒。

方法：煮沸法，加氯消毒，臭氧消毒，过氧化氢消毒，紫外辐射杀菌，微电解杀菌杀藻等。

14. 加氯消毒怎么会产生“三致”物？

答：致癌物的前体物如烷烃类残留在水中，经加氯处理后产生卤代烃三氯甲烷和二氯乙酸等三致物。

第五章 有机固体废弃物与废气的微生物处理及其微生物群落

1. 何谓堆肥法、堆肥化和堆肥？

答：堆肥法俗称堆肥。农村将秸秆，落叶，和禽畜粪便和尿用土坑堆集，依靠现存其上的微生物和土壤微生物发酵腐熟后施农田。其产品即称堆肥。后来堆肥法用来处理城市的生活垃圾，延至处理城市所有的有机固体废弃物。

堆肥化是依靠自然界广泛分布的细菌，放线菌和真菌等微生物，有控制的促进可生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程。

堆肥是堆肥化的产品。是优质的土壤改良剂和农肥。

2. 叙述好氧堆肥的机理。参与堆肥发酵的微生物有哪些？

答：在通气条件下，好氧微生物分解大分子有机固体废弃物为小分子有机物，部分有机物被矿化成无机物。并放出大量的热量，使温度升高至50~65摄氏度，如不通风，温度会高到80~90摄氏度。这期间发酵微生物不断的分解有机物，吸收利用中间代谢产物合成自身细胞物质，生长繁殖。以其更大数量的微生物群体分解有机物，最终有机固体废弃物完全腐熟成稳定的腐殖质。

微生物：发酵初期有中温好氧的细菌和真菌，分解碳水化合物等，同时释放热量，使温度升至50摄氏度；好热性的细菌，放线菌和真菌分解纤维素和半纤维素。温度升至60摄氏度时，真菌停止活动，继续由好热的细菌和放线菌分解纤维素和半纤维素。温度升至70摄氏度时，致病菌和虫卵被杀死，此时，一般的嗜热高温细菌和放线菌也停止活动，堆肥腐熟稳定。

3. 好氧堆肥的运行条件有哪些？ 答：

a) C：N在25：1~30：1发酵最好，有机物含量若不够，可馋杂粪肥； b) 湿度适当，30℃时，含水率在45%，45℃时，含水率在50%左右； c) 氧供应充分； d) 有一定数量的氮和磷；

e) 嗜温菌发酵最适宜温度30~40℃，嗜热菌发酵最适宜温度55~60℃，5~7天能达卫生无害化。pH在

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5.5~8.5，可自行调节，不需添加中和剂； f)

4. 好样堆肥法有几种工艺？简述各个工艺过程。 答：

a) 静态堆肥工艺：发酵周期50天。操作条件差。用人工翻动，第2，7，12天各翻动一次。在以后35

天的腐熟阶段每周翻动一次。在翻动同时可喷洒适量水以补充蒸发水分。

b) 高温动态堆肥工艺：两个阶段。前5~7天为动态发酵，机械搅拌，通入充足空气，好氧菌活性强，温

度高，快速分解有机物。发酵7天绝大部分致病菌死亡。7天后用皮带将发酵半成品输送到另一车间进行静态二次发酵，垃圾进一步降解稳定，20~25天完全腐熟。

c) 立仓式堆肥工艺：仓高10~15米，分隔6格。经分选，破碎后的垃圾由皮带输送至仓顶一格，受自重

力和栅板的控制，逐日下降至下一格。一周全下降至底部，出料运送到二次发酵车间继续发酵使之腐熟稳定。从顶部至以下五格均通入空气，从顶部补充适量水，温度高，发酵过程极迅速，24h温度上升到50℃以上，70℃可维持3天。之后温度逐渐下降。

d) 滚筒式堆肥工艺：达诺生物稳定法。滚筒直径2~4米，长度15~30米，转速0.4~2.0r/min。滚筒横卧

稍倾斜。经分选，粉碎的垃圾送入滚筒，旋转滚筒垃圾随着翻动并向滚筒尾部移动。在旋转过程中完成有机物生物降解，升温，杀菌等过程。5~7天出料。

5. 厌氧堆肥和卫生填埋的机理是什么？

答：厌氧堆肥的原理和废水厌氧消化原理相同。有机固体废弃物经分选和粉碎以后，进入厌氧处理装置，在兼性厌氧微生物和厌氧微生物的水解酶作用下，将大分子降解为小分子的有机酸，腐殖质和CH4，CO2，NH3，H2S等。

卫生填埋处理原理与厌氧堆肥原理相同，均利用好氧微生物，兼性厌氧微生物和厌氧微生物处理。

6. 为什么废气要处理？其处理工艺有哪些？

答：废气中含有许多有毒污染物，散发挥发性有机污染“三致”物，还有恶臭，强刺激性，强腐蚀及易燃易爆的组分，导致空气污染。

处理工艺：吸附，吸收，氧化及等离子体转化法。还有生物净化法。

7. 恶臭污染物有哪些？分别有哪些微生物处理？叙述其代谢途径。

答：含硫恶臭污染物，包括H2S，甲硫醇（MM），二甲基硫醚（DMS），二甲基二硫醚（DMDS），二甲基亚矾（DMSO），及NH3等。

二甲基亚矾（DMSO）由生丝微菌属S处理，代谢结果是产生硫酸和二氧化碳，而其中间代谢产物HCHO经丝氨酸途径同化，合成细胞物质。

DMDS是由排硫硫杆菌E6代谢，DMS由硫杆菌属SN-1代谢，与一般硫化细菌的代谢一致。

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发酵周期为7天。

8. 有一个工厂的废气含甲苯，另一个工厂的废气含CO2和NH3，你如何处理这答：两个厂的废气？试设计一个工艺流程处理之。

采用活性污泥为菌源驯化甲苯降解菌,接种错流式生物滴滤床,净化含甲苯废气。采用错流式生物滴滤床可以有效去除甲苯废气;以比表面积大的生物陶粒作为填料以及定期适量更换营养液,有助于提高生物滴滤床的去除能力;错流式生物滴滤床具有压降小、气液分布均匀的特点。工艺流程图如图1所示。

含CO2和NH3的废气可以用如图2所示的生物填料塔进行处理，在塔中气、液两相采用逆流接触。循环液从贮槽中由喷淋泵打入塔顶经布水器喷淋而下,润湿填料后从塔底流出并汇入贮槽,喷淋量大小由截流阀控制。由空气携带的NH3气体与另一支路的空气在缓冲瓶中混合后从底部进入生物填料塔,在上升的过程中与湿润的生物膜接触而被净化,尾气经吸收瓶处理后放空。在试验过程中依靠调节主气管路和支路的气体流量比例来改变进气浓度。在塔底的进气口、两层填料之间的间隔区及塔顶出气口设采样点,以便随时检测气体的浓度。

微生物则取污水处理厂二沉池的活性污泥混合液,加入无机营养盐后进行增殖培养,制成试验所需的菌悬液。通过直接通气循环挂膜法挂膜并对微生物进行驯化。

图2. 生物填料塔

英国纽卡斯尔大学有机化学教授迈克尔·诺思领导的研究小组开发出一项能够减少温室气体排放的突破性技术, 这项高能效技术能够将二氧化碳废气转化为一种名叫环状碳酸酯的化合物。借助这项技术, 每年可望处理多达4800 万吨二氧化碳废气。

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该研究小组研制一种取自铝的异常活跃的催化剂, 这种催化剂能够在室温和大气压力条件下促成二氧化碳和环氧化物发生化学反应, 从而把二氧化碳废气转化为环状碳酸酯。环状碳酸酯广泛用于生产溶剂、脱漆剂和可生物降解包装材料等产品, 还可望用于生产新型、高效的抗震剂。

第六章 微生物学新技术在环境工程中的应用

1. 酶制剂剂型有几种？

答：有六种。干燥粗酶制剂，稀液体酶制剂，浓液体酶制剂，干燥粉状酶制剂，结晶酶，固定化酶。

2. 何谓固定化酶和固定化微生物？

答：固定化酶：将酶和霉菌体固定在载体上，制成不溶于水的固态酶，可较长时间使用。从筛选、培育获得的优良菌种体中提取活性极高的酶，再用包埋法等方法将酶固定在载体上，制成不溶于水的固态酶，即固定化酶。

固定化微生物：以与固定化酶相同的固定方法将酶活力强的微生物体固定在载体上。

3. 酶和酶菌体的固定化方法有几种？各用什么载体？ 答：

a) 载体结合法：葡聚糖，活性炭，胶原，琼脂糖，多孔玻璃珠，高岭土，硅胶，氧化铝，羧甲基纤维素

等。

b) 交联法：交联剂有：戊二醛，双重氮联苯胺和六甲撑二异氰酸酯。

c) 包埋法：格子型包埋材料：聚丙烯酰胺凝胶，聚乙烯醇，琼脂，硅胶等。微胶囊型的包埋材料有尼龙，

乙基纤维素和硝酸纤维素。 d) 逆胶束酶反应系统：表面活性剂。

4. 固定化酶和固定化微生物有什么优点？存在什么问题？

答：普遍比未固定化的微生物性能好，稳定，降解有机物性能力能，耐毒，抗杂菌，耐冲击负荷。制成酶布和酶柱后用于连续流运行，酶不会流失。

就目前水平，如果完全用固定化酶处理废水成本昂贵，有的固定化酶的活性半衰期为20天，它的使用寿命1，2年，它的机械强度较一般的硬质载体差，在酶布或酶柱上容易长杂菌，有杂菌污染等问题，这些目前期待解决的问题。

5. 生物膜是固定化微生物吗？为什么？

答：固定化微生物技术是指利用化学的或物理的手段将游离的微生物定位于限定的

空间区域，并使之成为不悬浮于水仍保持生物活性、可反复利用的方法。 这里的微生物主要是人为选定的特效降解菌的优势菌种，应满足以下3个基本

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条件：

①投加的菌体活性高；

②菌体可快速降解目标污染物；

③在系统中不仅能竞争生存，而且可维持相当数量。

生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。 所以生物膜法又称固定膜法，生物膜即固定化微生物。

6. 何谓表面活性剂？生物表面活性剂有哪几类？

答：具有表面活性，分子量小，分子中具有脂肪烃链构成的非极性疏水基和有极性的亲水基，可改变两相界的物理性质。

可分为六类：糖脂，中性脂/脂肪酸，含氨基酸类脂，磷脂，聚合物，细胞表面本身。

7. 絮凝剂有几类？微生物絮凝剂在废水生物处理中起什么作用？

答：絮凝剂主要有三类：(1) 有机高分子絮凝剂或是助凝剂。(2) 无机絮凝剂。(3) 微生物絮凝剂。 强化絮凝效果，改善出水水质。不会引起二次污染，使用安全。

8. 叙述废水处理中，微生物絮凝剂的作用原理。

答：ECP（胞外多聚物）和活性污泥絮凝的机理尚没定论。一般认为：ECP的酸性多糖通过离子键和活性污泥发生絮凝，ECP的中性多糖通过氢键和活性污泥发生絮凝，ECP起了桥梁作用。ECP具有阴离子基团，可和二价阳离子结合构成三维空间结构，维持絮体完整性。

9. 微生物制剂有哪些用途？ 答：

a) 生物膜挂膜

b) 废水活性污泥法处理过程的添加剂，初沉池，曝气池均可投加，可提高废水处理效率。 c) 有机固体废弃物堆肥的菌种和添加剂。可加速堆肥腐熟。 d) 家庭便池，公厕的除臭剂。 e) 禽畜粪便处理的菌种 f)

污染严重的河道进行生物修复，疏浚河道底泥。

g) 降解和清除海面浮油和炼油厂的废弃物 h) 土地生物修复和河床底泥的生物修复

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