水处理生物学复习资料.doc

1细胞壁是包围在细菌细胞最外面的一层富有弹性的、厚实、坚韧的结构。功能：固定细胞外形，保护细胞不受损；抗氧化作用；分子筛作用；作为鞭毛的支点。2细胞膜是一层紧贴着细胞壁而包围着细胞质的薄膜。 主要功能为：选择性地控制细胞内外物质（营养物质和代谢产物）的运送和交换。维持细胞内正常渗透压。合成细胞壁组分和荚膜的场所。进行氧化磷酸化或光合磷酸化的产能基地。许多代谢酶和运输酶以及电子呼吸链组成的所在地。鞭毛的着生和生长点。3荚膜或称大荚膜，其主要功能有：保护作用。作为通透性屏障和离子交换系统。贮藏养料。表面附着作用细菌间的信息识别作用4、生物膜：是一种不可逆的黏附于固体表面的，被微生物胞外多聚物包裹的有组织的微生物群体1菌落: 将单个或少量同种细菌（或其他微生物）细胞接种于固体培养基表面（或内层）时，在适当的培养条件下（如温度、光照等），该细胞会迅速生长繁殖，形成许多细胞聚集在一起且肉眼可见的细胞集合体，称之为菌落。准确地讲，菌落就是在固体培养基上（内）以母细胞为中心的、肉眼可见的、有一定形态、构造特征的子细胞团。 2生物浓缩：当吸收速率大于体内分解速率与排泄速率之和时，化学物质就会在体内积累，这种现象称生物浓缩作用。20 生物积累：指同一生物个体在不同的生长发育阶段，生物浓缩系数不断增加的现象。21、生物放大：指生态系统中，某种化学物质的生物浓缩系数在同一食物链上，由低位营养级生物到高位营养级生物逐级增大的现象3、硝化作用：微生物在有氧的条件下把氨氧化为亚硝酸和硝酸的过程。4、菌胶团 细菌的荚膜融合成一团块内含许多细菌5、质粒：在然色体外或者附加与染色体上的带有特异遗传信息的DNA分子6、种群：一个物种在一定空间范围内的所有个体的总和在生态学中称为种群7、生物去除： 由于微生物细胞、活性污泥等的吸附作用使得化学物质浓度降低的一种现象8：水体富营养化 水体中氮 磷含量过高而引起藻类过度繁殖，使得水质恶化，水环境恶化的现象。9：余氯 加入水中的氯用于杀死细菌和氧化有机物等消耗后的剩余部分。10：多污带 排污口的下游 水色暗灰，含有大量有机物，溶解氧极少 环境恶劣 生物种类很少以细菌为主。11：光合细菌 具有原始的光能合成体系的一类原核微生物。12：生长曲线：把生长现象在图上用曲线表示出来13、烈性噬菌体：感染细菌后能使宿主细胞裂解死亡的一种噬菌体14、生态系统：生物群落及其生存环境共同组成的动态平衡系统是生态系统。他是生物群落和他们所生活的分生物环境结合起来的一个整体15、发酵：有两个含义，广义发酵泛指任何利用好氧或厌氧微生物来生产有用代谢产物或食品、饮料等产品的生产方式。狭义发酵指在无氧条件下，基质脱氢后所产生的还原力H未经呼吸链传递而直接交给某内源中间代谢产物，以实现基质水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。基质水平磷酸化的特点是基质在氧化过程中脱下的电子不经电子传递链的传递，而是通过酶促反应直接交给基质本身氧化的产物，同时将反应过程中释放的能量交给ADP，合成ATP。此种作用的最终产物是中间体的还原物，不再进行分解，因此，发酵不是彻底的氧化作用，产能效率低。 16、化能自养：这类微生物的生长需要无机物，在氧化无机物的过程中获取能源，同时无机物与作为电子供体，使二氧化碳还原为有机物。17、基因突变：由于核酸序列发生变化，包括缺失突变，定点突变，移框突变等，使之不再是原有基因的现象。18.生物分解潜能试验的主要目的：评价有机物是否具有被生物分解的潜在性，根据评价目的的不同，生物分解潜能实验又分为易生物分解实验和本质性分解实验。19、EMP途径：又称糖酵解途径，是绝大多数生物所共有的一条代谢途径，它以1分子葡萄糖为基质，约经过10步反应而产生2分子丙酮酸，2分子NADH+H+和2分子ATP的过程。20、霉菌：是丝状真菌的俗称，指的是菌丝体发达又不产生大型子实体结构的真菌。 21、寡污带：污染恢复带或清洁带，特征为有机物完全矿化，溶解氧含量恢复正常水平，水中细菌和藻类少，着生藻类多，有多种昆虫幼虫和其他动植物生长22、光合作用：是植物藻类和某些细菌在可见光的照射下，经过光反应和暗反应，利用光和色素将二氧化碳和水转化为有机物，并放出氧气的生化过程。4.什么叫菌胶团？菌胶团在污水生物处理中有何特殊意义？当荚膜物质融合成一团块，内含许多细菌时，称为菌胶团。菌胶团是活性污泥中细菌的主要存在形式，有较强的吸附和氧化有机物的能力，在污水生物处理中具有重要的作用。一般说，处理生活污水的活性污泥，其性能的好坏，主要根据所含菌胶团多少、大小及结构的紧密程度来定。5.放线菌：是一类主要呈菌丝状生长和以孢子繁殖的陆生性较强的原核生物。大多数放线菌为异养型，靠营养菌丝吸收营养物质，营腐生生活。大多数放线菌是好氧的，只有某些种是微量好氧菌和厌氧菌。当生长发育到一定时期时，气生菌丝顶端长出孢子丝,形成孢子。6. 霉菌是丝状真菌的一个俗称，通常指菌丝较发达而又不产生大型子实体结构的真菌。霉菌的营养菌丝伸入营养物质内摄取营养，气生菌丝伸入空气中形成孢子和释放孢子。7. 水处理中常见的原生动物有哪几类？它们在污水处理中的主要作用分别是什么？污水处理中常见的原生动物有三类：肉足类、鞭毛类和纤毛。原生动物在水体净化与废水处理中的应用1) 净化水质作用 动物性营养型的原生动物吞食细菌、有机物颗粒，因此促进了水质净化作用。2) 促进生物絮凝作用 草履虫等纤毛虫具有生物絮凝作用，促进水体澄清作用。3) 作为水质处理的指示生物 由于鞭毛虫、肉足虫、游泳型纤毛虫与固着型纤毛虫对生存的水质有一定要求。其数量的增多、减少，可反映水体的水质好坏。同时原生动物个体较大，易于观察与分辨。因此常作为水体无机化和废水处理运转管理的指示生物。4) 废水处理及水质净化过程原生动物的变动 运行初期出现肉足类、植物性、动物性鞭毛虫；水质处理高峰期出现较多游泳型纤毛虫；水质净化较好时出现钟虫等。8. 什么叫单纯扩散、促进扩散、主动运输、基因转位？比较微生物对营养物质吸收四种方式的异同。单纯扩散又称被动运输，是微生物吸收水分及一些小分子有机物的运输方式。它的特点是物质的转运顺着浓度差进行，运输过程不需消耗能量，物质的分子结构不发生变化。促进扩散的特点基本与单纯扩散相似，但是它须借助细胞膜上的一种蛋白质载体进行，因此对转运的物质有选择性。主动运输是微生物吸收营养物质的最主要方式。它的最大特点是吸收运输过程中需要消耗能量因此可以逆浓度差进行。基因转位与主动运输非常相似，但基因转位过程中被吸收的营养物质与载体蛋白之间发生化学反应，因此物质结构有所改变。9. 酶的作用有什么特性？影响酶活性的主要因素有哪些？试讨论之。酶作用的特性有：1) 高催化效率 2) 高度专一性 3) 调节性 温度和pH值是影响酶活力比较重要的两个因素。高温会破坏酶蛋白，而低温又会使酶作用降低或停止。大多数酶的最适pH值在67左右。pH影响酶的活力的原因是，酶的基本成分是蛋白质，是具有解离基团的两性电解质。它们的解离与pH有关，解离形式不同，催化性质也就不同。20. 为什么大肠菌群可作为水受粪便污染的指标？用大肠菌群作为肠道病菌的指示微生物，有什么缺点？因为大肠菌群的生理习性与病原菌基本一致，大肠菌群在人的粪便中数量很大，检验技术并不复杂，所以可作为水受粪便污染的指标。10. 细菌呼吸作用有哪几种类型？微生物的呼吸作用可分为好氧呼吸、厌氧呼吸和发酵三种。好氧呼吸是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能方式，氧作为最终电子受体。其特点是基质脱氢后，脱下的氢经完整的呼吸链传递，最终被外源氧分子接受，产生水并释放ATP形式的能量。厌氧呼吸又称无氧呼吸，指以某些无机氧化物作为受氢体的生物氧化。其特点是基质按常规途径脱氢后，经部分呼吸链递氢，最终由氧化态无机物或有机物受氢，并完成氧化磷酸化产能反应。发酵有两个含义。广义发酵泛指任何利用好氧或厌氧微生物来生产有用代谢产物或食品、饮料等产品的生产方式。狭义发酵指在无氧条件下，基质脱氢后所产生的还原力H未经呼吸链传递而直接交给某内源中间代谢产物，以实现基质水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。 基 质 水平磷酸化的特点是基质在氧化过程中脱下的电子不经电子传递链的传递，而是通过酶促反应直接交给基质本身氧化的产物，同时将反应过程中释放的能量交给ADP，合成ATP。此种作用的最终产物是中间体的还原物，不再进行分解，因此，发酵不是彻底的氧化作用，产能效率低。11. 怎样利用微生物的生长曲线来控制污水生物处理的构筑物的运行？针对微生物的间歇培养，在污水生物处理过程中，为避免缓慢期的出现，可考虑采用处于对数生长期或代谢旺盛的污泥进行接种，另外增加接种量及采用同类型反应器的污泥接种可达到缩短缓慢期的效果。对数期生长，此时微生物繁殖很快，活力很强，处理污水的能力必然较高；但处理效果并不一定最好，因为微生物活力强大就不易凝聚和沉淀，并且要使微生物生长在对数期，则需有充分的食料，即污水中的有机物必须有较高的浓度，在这种情形下，处理过的污水所含有机物浓度就要较高，所以利用此阶段进行污水的生物处理实际上难以得到较好的出水。稳定期的微生物生长速率下降，细胞内开始积累贮藏物和异染颗粒、肝糖等，芽孢微生物也在此阶段形成芽孢，处于稳定期的污泥代谢活性和絮凝沉降性能均较好，传统活性污泥法普遍运行在这一范围。衰老期阶段只出现在某些特殊的水处理场合，如延时曝气及污泥消化。12. 试以大肠杆菌降解乳糖来说明操纵子学说。大肠杆菌中降解乳糖的酶由3个蛋白质Z、Y和A所组成，受结构基因z、y及a控制，当培养基中不存在乳糖时，调节基因I的阻遏蛋白与操纵基因结合，结构基因就不能表达出来，当培养基中除乳糖外无其他碳源时，乳糖是诱导物，与调节基因I的阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白丧失与操纵基因结合的能力，此时操纵基因开动，结构基因z、y及a合成蛋白质Z、Y和A，从而形成分解乳糖的酶，培养基中乳糖就被大肠杆菌分解利用，当乳糖全部被利用后，阻遏蛋白就与操纵基因结合，操纵基因关闭，酶的合成停止。13.微生物在生态系统中的作用有哪些？（1） 有机物的主要分解者 。 （2） 物质循环中的重要成员 。 （3） 生态系统中的初级生产者 。 （4） 物质和能量的蓄存者 （5） 地球生物演化中的先锋物种14. 试比较有机物的好氧分解和厌氧分解各有什么特点？两者有何不同？有机物的好氧生物分解是在有氧的条件下，借好氧微生物的作用来进行的。有机物的厌氧生物分解是在无氧条件下，借厌氧微生物的作用来进行的。与厌氧生物分解相比，有机物的好氧分解往往具有分解速率快、分解程度彻底、能量利用率高、转化为细胞的比例大等特点。15. 概述微生物在氮循环中的作用。有机物中的氮在微生物作用下先被转化成氨，氨被氧化成为亚硝酸盐及硝酸盐。氨和硝酸盐可被植物吸收变成植物性蛋白质。动物吃了植物产生动物性蛋白质，而动物的排泄物又能被分解氧化成氨、亚硝酸盐和硝酸盐。动植物死亡后的残体又都是有机性物质。由于反硝化作用硝酸盐又可转化成亚硝酸盐和自由氮，而自由氮在氮固定作用下又可产生植物性蛋白质。16活性污泥法处理系统运行中经常遇到的由微生物引起的主要问题有哪些？这些问题各有什么样的特征？活性污泥在运行中最常见的故障是在二次沉淀池中泥水的分离问题。造成污泥沉降问题的原因是污泥膨胀、不絮凝、微小絮体、起泡沫和反硝化。（1）丝状菌引起的污泥膨胀 丝状菌在絮体中大量生长以致影响沉降。（2）非丝状菌引起的污泥膨胀 与散凝作用有关，当游离细菌产生菌胶团基质时，就会导致污泥膨胀，通常称这种膨胀为菌胶团膨胀或黏性膨胀。（3）不凝聚 这是因为絮体变得不稳定而碎裂，或者过度曝气形成的紊流将絮体剪成碎块而造成的运行问题。也可能是细菌不能凝聚成絮体，微生物成为游离个体或非常小的丛生块。（4）微小絮体 含微小絮体的污泥不会在出水中形成高浓度，因为其颗粒比不凝聚污泥要大得多。（5）起泡沫 微生物造成的泡沫是另外一种很密实的、棕色的泡沫，有时在曝气池中出现。17. 生物脱氮的基本原理是什么？简述影响硝化和反硝化的主要因素。生物脱氮的基本原理是 有机氮被微生物降解为无机的NH3，在好氧条件下NH3会被亚硝酸菌和硝酸菌氧化称亚硝酸盐和硝酸盐，之后反硝化细菌将NO2-和NO3-转化为N2。影响硝化过程的因素： （1）污泥龄 硝化菌数量及硝化速率是生物脱氮处理的关键制约因素，因此应注意增加污泥龄。 （2）溶解氧 DO对硝化菌的生长及活性都有显著的影响。（3）温度 温度对硝化活性有重要的影响。 （4）pH 氨氧化菌的最适pH范围为7.07.8，而亚硝酸氧化菌的最适pH范围为7.78.1。pH值过高或过低都会抑制硝化活性。 （5）营养物质 污水水质，特别是C/N比影响活性污泥中硝化细菌所占的比例。 （6）毒物 硝化菌对毒物的敏感度大于一般细菌，大多数重金属和有机物对硝化菌具有抑制作用。影响反硝化作用的因素：（1）营养物质 反硝化作用需要有足够的有机碳源。 （2）溶解氧 反硝化菌一般为兼性厌氧菌，应保持低溶解氧水平。 （3）温度 反硝化反应的最佳温度为40，温度低于0，反硝化菌的活动终止，温度超过50时，由于酶的变性，反硝化活性急剧降低。 （4）pH 反硝化反应的最适合pH值范围为7.07.5，pH值高于8或低于6都会明显降低反硝化活性。18. 生物处理重金属污水方法：1）生物沉淀处理法2）生物还原处理法3）生物氧化处理法4）生物吸附处理法19. .试简单讨论活性污泥膨胀的主要控制方法。（1）控制污泥负荷 为防止膨胀，应经常将污泥负荷率控制在正常负荷范围内。 （2）控制营养比例 一般曝气池正常的碳，氮和磷的比例为BOD:N:P=100:5:1。 （3）控制DO浓度 为防止丝状微生物的猛增，一般应将池中DO控制在2.0mg/L以上。 （4）加氯、臭氧或过氧化氢 这些化学剂是用于有选择地控制丝状微生物地过量生长。 （5）投加混凝剂 可投加石灰、三氯化铁或高分子絮凝剂以改善污泥的絮凝，同时也会增加絮体的强度21. 为什么噬菌体可以作为水中的病毒指示微生物？噬菌体作为细菌病毒，在污水中普遍存在，其数量高于肠道病毒，对自然条件及水处理过程的抗性高于细菌，接近或超过动物病毒。噬菌体对人没有致病性，可以进行高浓度接种和进行现场实验。检测噬菌体的操作具有简便快速、安全、不需要复杂的操作和设备等优点。因此可用来作为水中的病毒指示微生物。用大肠菌群作为肠道病菌的指示微生物，其缺点在于只间接反映出生活饮用水被肠道病原菌污染的情况，而不能反映出水中是否有传染性病毒以及其他病原菌。22藻类对水环境与给水工程有哪些影响？水体中藻类大量繁殖会造成水体富营养化，严重影响水环境质量。藻类具有光合作用产生氧气的功能，在氧化塘等生物处理工艺中利用菌藻共生系统，其中藻类产生氧气可被好氧微生物有效利用，去氧化分解水中的有机污染物。一样一方面可收获大量有营养价值的藻类，另一方面也净化了污水。天然水体自净过程中，藻类也起着一定的作用23划分微生物营养类型的依据是什么？简述微生物的四大营养类型。根据碳源的不同，微生物可分成自养微生物和异养微生物。根据生活所需能量来源的不同，微生物又分为光能营养和化能营养两类。a光能自养：属于这一类的微生物都含有光合色素，能以光作为能源，CO2作为碳源。这类微生物有蓝细菌、紫硫细菌、绿硫细菌以及藻类等。b化能自养：生物的生长需要无机物，在氧化无机物的过程中获取能源，同时无机物又作为电子供体，使CO2还原为有机物。这类菌有氨氧化菌、硝化细菌、铁细菌、某些硫磺细菌等。c化能异养：利用有机物作为生长所需的碳源和能源。d光能异养：这类微生物利用光能作为能源，以有机物作为电子供体，其碳源来自有机物，也可利用CO2。24根据分解程度，有机物的生物分解有哪几种类型？各种类型的特点分别是什么？生物去除 由于微生物细胞、活性污泥等的吸附作用使化学物质浓度降低的一种现象。初级分解 在分解过程中，化学物质的分子结构发生变化，从而失去原化学物质特征的分解 环境可接收的分解 经过生物分解，化学物质的物理化学性质和毒性达到环境安全要求的程度完全分解 有机化合物被分解成稳定无机物（CO2、H2O等）的分解25.浮游藻类有哪些水质净化功能？（1）对氮磷的吸收 氮磷是浮游藻类必需的营养物质，因此藻类大量生长时，可以吸收水中的氮磷转化为自身的结构组成物质。 （2）对重金属的去除 浮游藻类可以吸收富集水中的重金属。藻类去除重金属的过程包括吸附和转移两个阶段。 （3）对有机物的去除 藻类对有机物的去除机理分为两种：转化降解和富集26. .大肠菌群的发酵检验法是根据怎样的原理来进行的？这种检验法有什么缺点？滤膜检验法有什么优点，有什么缺点？发酵检验法原理是将水样置于糖类液体培养基中，在一定温度下，经一定时间培养后，观察有无酸和气体产生，即有无发酵，而初步确定有无大肠杆菌群存在。缺点在于由于水中除大肠菌群外，还可能存在其他发酵糖类物质的细菌，所以培养后如发现气体和酸并不一定能肯定水中含有大肠菌群。滤膜检验法的优点是比发酵法的检验时间短，缺点在于不能及时指导生产。简述革兰氏染色过程，并解释和细胞壁结构的关系1细菌细胞壁是细菌细胞的最外层，革兰氏阳性细菌的细胞壁主要由肽聚糖构成，单层。革兰氏阴性细菌细胞壁分两场，内部是薄的肽聚糖层，外部是较厚的脂多糖和脂蛋白层。细胞壁的主要作用：（1）保持细胞形状和提高细胞机械强度，使其免受渗透压等外力的损伤（2）为细胞的生长分裂的必需（3）作为鞭毛的支点（4）组织大分子有害物质进入细胞（5）赋予细胞特定的抗原性以及对抗生素和噬菌体的敏感性革兰氏染