2025年大学《生物技术》专业题库-生物技术在废水处理中的应用

2025年大学《生物技术》专业题库——生物技术在废水处理中的应用考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、选择题（每题2分，共20分。下列每小题备选答案中，只有一个是符合题意的，请将正确选项的代表字母填在题后的括号内。)1.在生物处理过程中，用于衡量水中有机污染物总量，特别是可被微生物降解的有机物含量的指标是（）。A.化学需氧量（COD）B.生物需氧量（BOD）C.总需氧量（TOD）D.总有机碳（TOC）2.下列哪种微生物过程是在好氧条件下，通过微生物代谢活动将有机物最终分解为二氧化碳和水，并同步合成微生物细胞物质的过程？A.厌氧发酵B.化学沉淀C.好氧分解D.光合作用3.活性污泥法中，保持活性污泥中微生物浓度和suspendedsolids(SS)浓度相对稳定的关键运行参数是（）。A.污泥龄（SRT）B.水力停留时间（HRT）C.溶解氧（DO）浓度D.回流比4.生物膜法处理废水的主要优势之一是（）。A.处理效率高，对水质水量变化适应性强B.投资成本低，运行维护简单C.污泥产量低，易于处理D.能高效去除氨氮，无需额外措施5.在处理高浓度、难降解的工业有机废水时，常首选的厌氧生物处理技术是（）。A.好氧生物滤池B.序批式反应器（SBR）C.上流式厌氧污泥床（UASB）D.生物接触氧化法6.以下哪种工艺通常结合了物理过滤（如膜）和生物处理（如活性污泥）的优势，以实现高效的固液分离和有机物去除？（）A.MBR（膜生物反应器）B.SBR（序批式反应器）C.A/O（缺氧/好氧）D.UASB（上流式厌氧污泥床）7.生物处理系统中，硝化作用的主要产物是（）。A.氮气（N2）B.硫化氢（H2S）C.氢氧化铁（Fe(OH)3）D.磷酸（H3PO4）8.当需要去除废水中的总氮（TN）时，常会设计包含特定缺氧和好氧区域的工艺单元，这主要是利用了（）。A.厌氧氨氧化菌的作用B.好氧反硝化细菌的作用C.硝化细菌和反硝化细菌的不同代谢环境需求D.物理沉淀作用9.在生物强化技术中，向生物处理系统中投加特定驯化过的微生物或基因工程改造的微生物，目的是（）。A.提高系统的污泥产量B.降低运行成本C.增强系统对特定污染物的去除能力或提高处理效率D.减少污泥处理量10.与传统活性污泥法相比，生物接触氧化法的主要特点之一是（）。A.微生物浓度高，处理效率高B.污泥易沉降，不易流失C.填料表面附着生物膜，不依赖机械曝气D.对水质水量变化的适应性强二、填空题（每空2分，共20分。请将正确答案填在横线上。)1.生物处理技术利用微生物的__________作用来降解废水中的有机污染物。2.活性污泥法中，曝气的主要目的是提供微生物代谢所需的__________，并搅拌混合。3.生物膜法中，填料或滤料表面的生物膜会经历一个从__________到__________的发育过程。4.厌氧消化过程主要包括__________、产乙酸和产甲烷三个阶段。5.常用于表征生物处理系统运行效果的指标除了COD、BOD外，还有__________、__________和污泥浓度（MLSS）等。6.在处理养殖废水等高浓度有机废水时，为了提高处理效率和降低能耗，常会采用__________技术。7.某些工业废水含有难降解有机物，为了提高其可生化性，常会进行__________预处理。8.MBR工艺中，膜组件的主要功能是__________。9.人工湿地是一种利用人工基质、水生植物和微生物组成的__________系统，用于处理废水。10.微藻处理废水不仅具有去除有机物、氮、磷的功能，还可能实现__________的回收利用。三、名词解释（每题4分，共16分。请给出下列名词的精确定义。)1.好氧生物处理2.污泥龄（SRT）3.生物膜法4.生物强化四、简答题（每题6分，共24分。请简要回答下列问题。)1.简述活性污泥法处理污水的基本原理。2.比较生物膜法与活性污泥法在微生物状态、处理效果、运行管理等方面的主要异同点。3.简述厌氧生物处理技术相比好氧生物处理技术在处理高浓度有机废水方面的主要优势。4.在生物处理系统中，控制溶解氧（DO）浓度通常需要注意哪些问题？五、论述题（每题10分，共20分。请围绕下列主题进行论述。)1.针对含有较高氨氮（NH3-N）和总氮（TN）的生活污水或工业废水，设计一个合理的生物处理工艺流程，并简述各阶段的作用和原理。2.讨论生物技术（如特定微生物、基因工程、膜技术等）在提高难降解工业废水生物处理效果方面具有的潜力及应用前景。---试卷答案一、选择题1.A2.C3.A4.B5.C6.A7.A8.C9.C10.C二、填空题1.代谢2.溶解氧3.生长初期（或附着阶段）；成熟期（或稳定期）4.水解酸化5.氮（N）浓度；总磷（TP）浓度6.厌氧-好氧（A/O）组合；厌氧氨氧化7.物理化学（如：物化预处）；化学（如：高级氧化）8.固液分离9.生态系统10.生物能源（如：沼气）；生物制品（如：蛋白质）三、名词解释1.好氧生物处理：指利用好氧微生物在新陈代谢过程中，将废水中的有机污染物氧化分解为无机物（如CO2、H2O）和新的微生物细胞物质，同时合成自身并释放能量的过程。2.污泥龄（SRT）：指在曝气池中，活性污泥（MLSS）总量与每日排放污泥量之比，通常以天（d）为单位。它是控制活性污泥法运行的重要参数，主要影响微生物种群结构，特别是老化和污泥产量的控制。3.生物膜法：指利用固体填料或滤料作为微生物附着生长的载体，使废水流过载体表面，水体中的有机污染物被载体上的生物膜吸附，并在生物膜内微生物的作用下得到降解的一种生物处理方法。4.生物强化：指通过人为地向生物处理系统中投加特定的、对目标污染物去除具有高效性的微生物（如驯化菌种、复合菌剂）或对微生物进行基因工程改造，以显著提高处理系统对特定污染物的去除能力或整体处理效率的技术。四、简答题1.答：活性污泥法的基本原理是：向废水中投加一定量的营养盐（如氮磷源）和少量活化微生物（形成活性污泥），并持续通入空气（提供溶解氧），使活性污泥在曝气池内与废水充分混合接触。废水中的有机污染物被活性污泥中的微生物群体吸附、降解，转化为无机物和新的微生物细胞，使废水得到净化。处理后的水与活性污泥混合液在沉淀池中进行固液分离，上清液为处理达标水，沉淀下来的活性污泥部分回流至曝气池，维持系统内微生物浓度。2.答：相同点：两者都是利用微生物的代谢作用进行废水生物处理，最终目的都是去除废水中的有机污染物。不同点：*微生物状态：活性污泥法中微生物呈悬浮状态；生物膜法中微生物呈附着状态。*处理效果：生物膜法对某些难降解有机物去除效果可能更好，抗冲击负荷能力强；活性污泥法处理效率通常较高，但易受水质水量变化影响。*运行管理：活性污泥法需要曝气、污泥回流等复杂操作；生物膜法相对简单，污泥不易流失。3.答：主要优势：*能耗低：厌氧过程不需要曝气，能耗远低于好氧处理。*污泥产量少：厌氧消化过程中微生物增殖速率慢，污泥产量约为好氧法的1/10至1/20。*可处理高浓度、毒性废水：厌氧微生物对高浓度有机物有较强耐受性，部分有毒物质可在厌氧环境中被分解转化。*资源回收：厌氧消化可产生沼气（主要成分为甲烷），实现能源回收。4.答：控制溶解氧（DO）浓度需要注意：*满足微生物代谢需求：好氧微生物降解有机物需要氧气，DO过低会影响处理效率；过高则增加能耗。*避免有毒物质产生：过高DO可能促进某些有毒物质的氧化（如亚硝酸盐氧化为硝酸盐）。*影响污泥沉降性能：DO过高可能导致微生物过度增殖，形成丝状菌，影响污泥沉降和分离。*氧化水中其他物质：高DO可能氧化水中某些痕量有害物质。五、论述题1.答：设计一个合理的生物处理工艺流程，可选用A/O（缺氧/好氧）工艺或A2/O（厌氧/缺氧/好氧）工艺，具体取决于进水TN浓度和出水要求。以下以A/O工艺为例：*工艺流程：厌氧池-缺氧池-好氧池-沉淀池。*原理与作用：*厌氧池：在厌氧条件下，通过厌氧微生物（或兼性微生物）的作用，将部分有机物进行分解，主要目的是提高后续反硝化的碳源供应，并释放出部分氨氮（通过异化硝化作用）。*缺氧池：在无氧或微氧条件下，利用进水中的溶解性有机物作为电子供体，将好氧池返回的含硝酸盐（NO3--N）的水体中的硝酸盐还原为氮气（N2）释放，实现反硝化脱氮。此过程不消耗或少消耗碱度。*好氧池：在高溶解氧条件下，微生物大量增殖，高效去除水中的有机污染物（BOD5），并进行硝化作用，将氨氮（NH3-N）氧化为硝酸盐（NO3--N）。硝化过程消耗碱度。*沉淀池：用于分离好氧池出水中的活性污泥，得到处理达标的清水。*注意：若出水要求高，TN去除率需更高，可考虑增加后置反硝化滤池或采用A2/O工艺。需合理控制各池体容积比、水力停留时间、回流比等运行参数。2.答：生物技术在提高难降解工业废水生物处理效果方面具有巨大潜力及应用前景：*特定微生物/菌种：筛选或驯化能够高效降解目标难降解污染物的土著微生物，或从自然界（如极端环境）发掘新型高效微生物。利用复合菌系，发挥不同菌种的协同作用，提高处理广度和深度。*基因工程：通过基因克隆、改造、重组等技术，增强现有微生物对难降解污染物的降解能力（如提高酶的活性、拓宽代谢途径），或创造具有新降解功能的工程菌株。*膜生物技术（MBR）：MBR将生物处理与膜分离技术结合，大大提高了系统污泥浓度，延长了水力停留时间，缩短了污泥龄，强化了生物降解效果，并能有效截留难降解有机物和微生物，提高出水水质。*生物强化与生物膜强化：向废水中投加经过筛选或基因改造的特效微生物（生物强化），或将微生物固定在载体上形成生物膜，利用生物膜内微生物的高活性和富集效应（生物膜强化），增强对难降解污染物的去除。*耦合其他