水处理微生物学知识汇总




1、微生物是如何分类的?

答:各种微生物按其客观存在的生物属性(如个体形态及大小、染色反应、菌落特征、细胞结构、生理生化反应、与氧的关系、血清学反应等)及它们的亲缘关系,由次序地分门别类排列成一个系统,从大到小,按界、门、纲、目、科、属、种等分类。种是分类的最小单位,“株”不是分类单位。

2、微生物有哪些特点?

答:(一)个体极小。微生物的个体极小,有几纳米到几微米,要通过光学显微镜才能看见,病毒小于0.2微米,在光学显微镜可视范围外,还需要通过电子显微镜才可看见。 (二)分布广,种类繁多。环境的多样性如极端高温、高盐度和极端pH造就了微生物的种类繁多和数量庞大。 (三)繁殖快。大多数微生物以裂殖的方式繁殖后代,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。多数微生物为单细胞,结构简单,整个细胞直接与环境接触,易受外界环境因素影响,引起遗传物质DNA的改变而发生变异。或者变异为优良菌种,或使菌种退化。

3 、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁结构有什么异同?各有哪些化学组成?

答:革兰氏阳性菌细胞壁厚约20-80nm,结构较简单,含肽聚糖,革兰氏阴性菌细胞壁厚约10nm,结构复杂,分外壁层和内壁层,外壁层又分三层:最外层是脂多糖,中间是磷脂层,内层是脂蛋白。内壁含肽聚糖,不含磷壁酸。化学组成:革兰氏阳性菌含大量肽聚糖,含独磷壁酸,不含脂多糖。革兰氏阴性菌含极少肽聚糖,含独脂多糖,不含磷酸壁。

4、叙述革兰氏染色的机制和步骤。

答:将一大类细菌染上色,而另一类染不上色,一边将两大类细 菌分开,作为分类鉴定重要的第一步。其染色步骤如下:

1、在无菌操作条件下,用接种环挑取少量细菌于干净的载玻片上涂布均匀,固定。

2、用草酸铵结晶紫染色1min,水洗去掉浮色。

3、用碘—碘化钾溶液媒染1min,倾去多余溶液。

4、用中型脱色剂如乙醇或丙酮酸脱色,革兰氏阳性菌不被褪色而呈紫色。革兰氏阴性菌被褪色而成无色。

5、用蕃红染液复染1min,格兰仕阳性菌仍呈紫色,革兰氏阴性菌则呈现红色。革兰氏阳性菌和格兰仕阴性菌即被区分开。

5、何谓放线菌?革兰氏染色是何种反应?

答:在固体培养基上呈辐射状生长的菌种,成为放线菌。除枝动菌属革兰氏阴性菌,革兰氏染色呈红色外,其余全部放线菌均为革兰氏阳性菌,革兰氏染色呈紫色。

6、什么叫培养基?按物质的不同,培养基可分为哪几类?按试验目的和用途的不同,可分为哪几类?

答:根据各种微生物的营养要求,将水、碳源、氮源、无机盐及生长因子等物质按一定比例配制而成的,用以培养微生物的基质,即培养基。

按物质的不同,培养基可分为:合成培养基;天然培养基;复合培养基;按试验目的和用途的不同,可分为:基础培养基;选择培养基;鉴别培养基;富集培养基。

7、什么叫选择培养基?那些培养基属于选择培养基?

答:用以抑制非目的微生物的生长并使所要分离的微生物生长繁殖的培养基。麦康盖培养基为含胆汁酸盐的培养基,用于大肠杆菌的培养的选择培养基;乳糖发酵培养基也是适用于大肠杆菌生长的选择培养基。

8、什么叫鉴别培养基?那些培养基属于鉴别培养基?

答:几种细菌由于对培养基中某一成分的分解能力不同,其菌落通过指示剂显示出不同的颜色而被区分开,这种其鉴别和区别不同细菌作用的培养基,叫做鉴别培养基。远藤氏培养基能区别大肠埃希氏菌,枸橼酸盐杆菌,产气杆菌,副大肠杆菌。此外,还有醋酸铅培养基,伊红-美蓝培养基。

9、在天然环境和人工环境中微生物之间存在哪几种关系?举例说明。

答:有种内关系和种间关系,包括:

(1) 竞争关系:在好氧生物处理中,当溶解氧或营养成为限制因子时,菌胶团细菌和丝状菌表现出明显的竞争关系。

(2) 原始合作关系(互生关系):固氮菌具有固定空气中氮气的能力,但不能利用纤维素作碳源和能源,而纤维素分解菌分解纤维素为有机酸对他本身的生产繁殖不利,但当两者一起生活时,固氮菌固定的氮为纤维素分解菌提供氮源,纤维素分解菌分解纤维素的产物有机酸被固氮菌用作碳源和能源,也为纤维素分解菌解毒。

(3) 共生关系:原生动物中的纤毛虫类、放射虫类、有孔虫类与藻类共生。

(4) 偏害关系:乳酸菌产生乳酸使pH下降,抑制腐败细菌生长。

(5)  捕食关系:大原生动物吞食小原生动物。

(6) 寄生关系:蛭弧菌属有寄生在假单胞菌等菌体中的种。

10、什么叫水体富营养化?评价水体富营养化的方法有几种?

答:水体富营养化是指在人类活动的影响下,生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体,引起藻类及其他浮 游生物迅速繁殖,水体溶解氧量下降,水质恶化,鱼类及其他生物大量死亡的现象。评价方法有:观察蓝藻等指示生物,测定生物的现存量,测定原初生产力,测定透明度,测定氮磷等导致富营养化的物质。

11、什么叫活性污泥?它的组成和性质是什么?

答:由多种多样的微生物与污废水中的有机的和无机的固体物混凝交织在一起,形成的絮状体或绒粒。好氧活性污泥组成:好氧微生物和兼性厌氧微生物(兼有少量厌氧微生物)与其上吸附的有机无机固体杂质组成。好氧活性污泥性质:含水率99%,密度1.002~1.006,具有沉降性能。有生物活性,有吸附、氧化有机物的能力。有自我繁殖的能力。成弱酸性。厌氧活性污泥组成:兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质交织在一起形成颗粒污泥。厌氧活性污泥性质:颜色呈灰色至黑色,有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用,有一定沉降能力。污泥直径在0.5mm以上。

12、好氧活性污泥中有哪些微生物?

答:好氧微生物和兼性厌氧微生物(兼有少量厌氧微生物),多 数是革兰氏阴性菌,还有其他的革兰氏阳性菌。

13.、叙述好氧活性污泥净化废水的机理。

答:类似于水处理中混凝剂的作用,同时又能吸收和分解水中溶解性污染物。第一步,在有氧条件下活性污泥绒粒中的絮凝性微生物吸附水中的有机物;第二步,活性污泥绒粒中的水解性细菌水解大分子有机物为小分子有机物,同时,微生物合成自身细胞。废水中的溶解性有机物直接被细菌吸收,在细菌体内氧化分解,其中间代谢产物被另一群细菌吸收,进而无机化;第三步,其他的微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。

14、叙述氧化塘和氧化沟处理废水的机制。

答:一般用于三级深度处理。机理:有机物流入氧化塘,

其中细菌吸收水中溶解氧,将有机物氧化分解为H2O,CO2,NH3,NO3-,PO43-,SO42-。细菌利用自身分解含氮有机物产生的NH3和环境中的营养物合成细胞物质。藻类利用H2O和CO2进行光合作用合成碳水化合物,再吸收NH3和SO42-合成蛋白质、吸收PO43-合成核酸。并繁殖新藻体。

15、如何培养活性污泥和进行微生物膜的挂膜?

答:间歇式曝气培养和连续曝气培养。1. 取菌种 2. 驯化:间歇曝气,先进低浓度水,曝气,沉淀,倾去上清液,再进同浓度的新鲜废水继续曝气培养3. 培养:驯化好的活性污泥用连续曝气法培养。有自然挂膜法,活性污泥挂膜法,优势菌种挂膜法。活性污泥挂膜法:取活性污泥做菌种,将废水和污泥混合,慢慢将混合液打入滤池,循环, 然后变为慢速连续进水,这一过程中,活性污泥附在滤料上以废水中的有机物为营养,生长繁殖。逐渐形成带粘性的生物膜。

16、叙述生物膜法净化废水的作用机理。

答:上层生物膜中的生物膜生物和生物膜面生物吸附废水中的大分子有机物,将其水解为小分子有机物。同时吸收溶解性有机物和经水解的水分子有机物进入体内,并氧化分解它,微生物利用吸收的营养构建自身细胞。上一层的代谢产物流向下层,被下一层生物膜生物吸收, 进一步被氧化分解成CO2和H2O。老化的生物膜和游离细菌被滤池扫除生物吞食。废水得到净化。

17、什么叫活性污泥丝状膨胀?引起活性污泥丝状膨胀的微生物有哪些?

答:由于丝状菌极度生长引起的活性污泥膨胀称活性污泥丝状膨胀。经常出现的有诺卡氏菌属,浮游球衣菌,微丝菌属,发硫菌属,贝日阿托氏菌属等。

18、促使活性污泥丝状膨胀的环境因素有哪些?

答:主要有:a)温度:最适宜在30摄氏度左右。b)溶解氧。c) 可溶性有机物及其种类。d)有机物浓度(或有机负荷)。e) pH变化

19、为什么丝状细菌在废水生物处理中能优势成长?

答:在单位体积中,成丝状扩展生长的丝状细菌的表面积与容积之比较絮凝性菌胶团细菌的大,对有限制性的营养和环境条件的争夺占优势,絮凝性菌胶团细菌处于劣势,丝状菌就能大量繁殖成优势菌,从而引起活性污泥丝状膨胀。

20、如何控制活性污泥丝状膨胀?

答:根本是要控制引起丝状菌过度生长的环境因子。(1) 控制溶 解氧。(2) 控制有机负荷。(3) 改革工艺。

21. 污、废水为什么要脱氮除磷?

答:氮和磷是生物的重要营养源。但水体中氮磷过多,危害极大。 最大的危害是引起水体富营养化。蓝藻、绿藻等大量繁殖后引起水体缺氧,产生毒素,进而毒死鱼虾等水生生物和危害人体健康。使水源水质恶化。不但影响人类生活,还严重影响工农业生产。 20、微生物脱氮工艺有哪些? 答:有A/O、A2/O、A2/O2、SBR等。

22、叙述污、废水脱氮原理。

答:脱氮首先利用设施内好氧段,由亚硝化细菌的消化作用,将NH3 转化为NO3—N。再利用缺氧段经反硝化细菌将NO3—N反硝化还原为氮气,溢出水面释放到大气,参与自然界物质循环。水中含氮物质大量减少,降低出水潜在危险性。

23、参与脱氮的微生物有哪些?它们有什么生理特征?

答:硝化作用段微生物:氧化氨的细菌:专性好氧菌,在低氧压下能生长。氧化NH3为HNO2,从中获得能量共合成细胞和固定CO2。温度范围5~30摄氏度,最适温度25~30摄氏度,pH范围5.8~8.5,最适pH为7.5~8.0。氧化亚硝酸细菌:大多数在pH为7.5~8.0,温度为25~30 摄氏度。反硝化作用段细菌:反硝化细菌:所有能以NO3为最终电子受体,将HNO3还原为氮气的细菌。

24、脱氮运行管理中要掌握哪几个关键才能获得高的脱氮效果?

答:硝化段运行操作:(1) 泥龄 (2) 要供给足够氧 (3) 控制适度的曝气时间(水力停留时间)(4) 在硝化过程中,消耗了碱性物质NH3,生成HNO3,水中pH下降,对硝化细菌生长不利。(5) 温度。反硝化段运行操作:(1) 碳源(电子供体/供氢体)(2) pH(由碱度控制) (3) 最终电子受体NO2-和NO3-  (4) 温度  (5) 溶解氧

25、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。

26、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。

27、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,氧化还原电低于150mV,温度30摄氏度左右,pH在7~8。

28、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。

29、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。

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