1、目錄1. 微生物與生物的關系有哪些方面？12. 活性污泥中微生物的種類和活性污泥的功能是什么？23. 比較好氧活性污泥法和生物膜法中微生物結構的異同。48、簡述活性污泥中菌膠團的作用？54、論述活性污泥膨脹的原因及其防治措施。55. 生物膜中微生物的種類組成是怎樣的？66、結合下圖，論述水體自凈過程中水體中各種生物、污染物和監測指標之間的變化關系。87. 微生物在氮素循環中的作用是什么？98. 微生物脫氮的機制是什么？109. 影響微生物脫氮的因素有哪幾方面？1010. 生物脫氮的工藝有哪些？1111. 微生物除磷的機理是什么？1312. 影響微生物除磷的因素有哪幾方面？1313. 分析湖泊富

2、營養化機理和控制技術。1414. 微生物修復污染環境的過程是什么？1515. 影響微生物修復的因素有哪些？1516. 地下水有機污染的微生物修復方法有哪些？1817. 厭氧處理微生物過程。1918. 衛生填埋的微生物學過程如何進行的？2019. 堆肥的微生物學過程？201. 微生物與生物的關系有哪些方面？微生物與生物環境之間關系可歸納為共生、互生、寄生、拮抗和捕食五類。（1）共生是兩種生物之間一種最緊密的關系，這兩種生物專一性地生活在一起，生理上有一定的分工，相互依存，彼此得益，甚至不能分開而獨立生活，形態上常常形成特殊的共生體。（2）互生是指兩種可單獨生活的微生物，在共同生活時，一方為另一方

3、或相互為對方提供有利條件，如好氧菌與厭氧菌的互生。（3）寄生不同于共生和互生，是一方得益而另一方受害。得益者為寄生物，受害者是寄主(或稱宿主)。（4）拮抗也稱抗生，是指一種微生物產生某種代謝產物或由于它們的生命活動而改變了環境條件（pH、滲透壓等），造成不適合另一種微生物的生長，從而抑制、甚至殺死另一種微生物。（5）捕食一種生物殺死并吞食另一種生物稱為捕食。2. 活性污泥中微生物的種類和活性污泥的功能是什么？活性污泥法是利用某些微生物在生長繁殖過程中形成表面積較大的菌膠團來大量絮凝和吸附廢水中污染物，并在氧的作用下，將這些物質同化為菌體本身的組分，或將這些物質氧化為二氧化碳、水等物質，從而達到

4、降低水體中有機污染物濃度的目的。這種具有活性的微生物菌膠團或絮狀的微生物群體稱為活性污泥。利用這種活性污泥處理廢水的方法稱為活性污泥法。 (1) 活性污泥的生物組成活性污泥中生物群落的組成豐富多樣，主要有病毒、細菌、真菌和原生動物，也有少量的藻類和后生動物。菌膠團中的微生物之間相互作用、相互影響，組成了一個復雜的微生態系。病毒活性污泥中含有大量的病毒，包括人類病毒和噬菌體等，人類病毒可能對人類健康構成潛在的危害。很多噬菌體能在各種細菌中寄生，對控制細菌的數量發揮比較重要的作用。大腸桿菌噬菌體可作為指示生物來反映其他腸道病毒是否存在和它們在活性污泥處理系統中的歸宿。細菌活性污泥中含有大量的細菌，

5、它們在去除水體中有機物的過程中發揮至關重要的作用。活性污泥中細菌的種類很多，各種微生物所占的比例也各不相同。細菌的種類和數量的變化不僅跟所處理的廢水水質有關，而且跟處理系統的工藝參數和環境條件有關。因此，不同時候、不同地點和不同研究者研究的活性污泥處理系統中細菌組成都各不相同。按生理類群細菌可分為化能異養細菌、化能自養細菌和絲狀細菌三大類。原生動物原生動物在活性污泥中的數量也是很多的，它們以懸浮的有機顆粒包括細菌為食，原生動物的研究比較徹底，大部分的種類已經被確定，它們包括纖毛類、鞭毛類、根足類和吸管蟲類，如鐘蟲(Vorticella)、聚縮蟲(Zoothamnium)，蓋纖蟲(Opercul

6、aria)等。纖毛類原生動物種類在不同的活性污泥處理系統中變化很大，主要受到環境因素的影響。原生動物的作用是通過攝食降低游離細菌的數量，提高出水的澄清度。同時，原生動物可以作為指示生物來反映出水水質的優劣。固著型的纖毛類原生動物占優勢，說明出水水質好，如果游泳型的纖毛類原生動物數量占優勢，說明出水水質比較差。真菌活性污泥中有真菌，但是，在一般情況下由于真菌生長的速度比細菌慢，真菌不是微生態群落中重要的組成部分。在酸性條件下，真菌會大量繁殖，很有可能出現污泥膨脹。在活性污泥中出現的真菌有地霉屬(Geotrichum)、青霉屬(Penicillium)和頭孢霉屬(Cephalosporium)等。

7、藻類在水氣的交界處，有藻類生長，但是在活性污泥中其數量很少，一般不加考慮。后生動物在活性污泥中還含有各種后生動物，如線蟲、輪蟲、寡毛類環節動物和熊蟲(Tardigrade)等。它們在攝食細菌細胞方面可能起到一定的作用。輪蟲在活性污泥中最常見，它一方面攝食懸浮的細菌，另一方面產生的黏液能促進菌膠團的形成。輪蟲的攝食強度大于原生動物，因此，輪蟲的數量跟出水的澄清程度有著直接的關系，輪蟲的數量多，出水澄清，如果輪蟲消失，則出水很可能呈混濁狀態。(2) 活性污泥的功能活性污泥主要起催化劑的作用，催化各種生物化學反應，使空氣中的氧和水中的有機物反應，生成二氧化碳和水等物質，或生成大分子的生物物質，達到去

8、除水體中有機污染物的目的。活性污泥法去除水體中有機污染物的過程一般分三個階段，即吸附、降解和分離。吸附廢水與活性污泥在曝氣池中充分接觸，形成懸濁混合液，廢水中的污染物被比表面積巨大且表面上含有糖被的菌膠團吸附和黏附。活性污泥對廢水中有機物的吸附時間比較短，一般在30min 內就能完成。在利用活性污泥法處理城市生活污水時，吸附作用能使廢水中BOD5去除率在短時間內達到85左右。微生物的代謝呈膠態的大分子有機物被吸附后，首先在微生物分泌的胞外酶作用下，分解成為小分子的溶解有機物，然后這些小分子有機物與廢水中溶解性有機物一起在各種物質運輸機制下進入到微生物的細胞內。吸收進入細胞體內的污染物通過各種代

9、謝反應而被降解，一部分最終氧化成為CO2和H2O等，另一部分則轉化為細胞的組成部分。不同的微生物對不同的有機物降解途徑各不相同，對同一種有機物也可能有幾條降解途徑。但是，由于廢水中的有機污染物的種類常常很復雜，需要多種微生物對不同的污染物發生作用。多數人工合成的有機物也可以被經過自然或人工馴化的微生物所分解，有的一種污染物需要多種微生物的共代謝作用才能被降解。因此，活性污泥法是一個多底物多菌種的混合培養系統，存在錯綜復雜的代謝方式和途徑，它們相互聯系，相互影響，最終使廢水中的有機污染物得到比較徹底的降解，達到廢水處理的目的。凝聚與沉淀活性污泥的另一個特點是具有絮凝性，在沉淀池中，活性污泥能形成

10、大的絮凝體，使之從混合液中沉淀下來，達到泥水分離的目的。絮凝的原因主要是菌膠團外部黏性的莢膜能相互凝聚，結成大的菌膠團，同時與微生物所處的生長階段有關。如果廢水中有機物含量相對較低，微生物總體處于衰亡期的開始階段，微生物的代謝不活躍，能量相對較低，表面電荷下降，就容易形成大的絮凝體。如果營養物充足(廢水與活性污泥混合初期，F/M較大)時，微生物代謝活躍，內部能量大，表面電荷多，小的絮凝體就不容易相互絮凝形成大的菌膠團，在沉淀池中出水就比較混濁，廢水處理的效果不佳。3.比較好氧活性污泥法和生物膜法中微生物結構的異同。相同之處：都有病毒、細菌、真菌和原生動物，也有少量的藻類和后生動物等組成。不同之

11、處：（1）好氧活性污泥法以菌膠團形式存在；生物膜法以生物膜形式存在。（2）單位體積中生物膜法中生物量比好氧活性污泥法高。（3）同活性污泥相比，生物膜中微生物的種類和數量更豐富，微生物的生態位更明顯，分好氧外表層、微好氧中間層和兼性厭氧或厭氧的內層，不同的層面生長著不同類型的微生物，并表現出跟活性污泥不同的特點。外表層的微生物一般為好氧菌，內層厭氧菌大量繁殖。（4）生物膜中有大量的絲狀細菌生長，如球衣菌屬，但不會出現好氧活性污泥法中污泥膨脹現象。8、簡述活性污泥中菌膠團的作用？有機廢水經過一段時間的曝氣后，水中會產生一種絮凝體，這種絮凝體就是活性污泥。它是有好氧微生物經過大量繁殖后的群體，以及一

12、些無機物、未被分解的有機物和微生物自身代謝的殘留物組成的?；钚晕勰鄬τ袡C物有著強烈的吸附和氧化分解能力，而其易于沉淀分離。所謂菌膠團就是由各種細菌及細菌所分泌的黏液物質（多糖、多肽類物質）組成的絮凝體狀團粒。只有在菌膠團發育良好的條件下，活性污泥的絮凝、吸附、沉降等性能才能得到正常的發揮。菌膠團的作用是吸附污水呈懸浮態、膠體態和溶解態的有機物，將其轉化分解為簡單有機物或無機鹽類，同時利用分解后的部分產物作為碳源和氮源，合成新生細胞物質。4、論述活性污泥膨脹的原因及其防治措施。所謂活性污泥膨脹是指活性污泥質量變輕，體積膨大，沉降性能惡化，在二沉池內不能正常沉池下來，污泥指數異常增高達400以上。

13、活性污泥膨脹，根據誘因可分為：因絲狀菌異常增殖所導致的絲狀菌性膨脹和因粘性物質大量產生積累的非絲狀菌膨脹。前者為易發與多發性膨脹，導致產生絲狀菌性污泥膨脹的細菌主要有：球衣菌屬，假單胞菌屬，黃桿菌屬，酶菌屬。污泥膨脹的對策，當在活性污泥系統產生污泥膨脹現象時，可按下圖所列程序對污泥膨脹的類型，誘因與性質進行調查，并采取相應的措施加以消除。具體措施說明如下：措施A，投藥處理，能夠殺滅絲狀菌的藥劑有氯，臭氧，過氧化氫等，有效氯為1020mg/l時，就能夠有效殺滅球衣菌，貝代硫菌：高于20mg/l時，可能對絮凝體形成菌產生危害，因此，在使用氯時一定要按投加量的允許范圍合理投加。而臭氧，過氧化氫等氧化

14、劑只有在較高的計量條件下才對球衣菌有殺滅效果。措施B，改善，提高活性污泥的絮凝性，在曝氣池的入口處投加硫酸鋁，三氯化鐵，高分子混凝劑等絮凝劑。措施C，改善，提高活性污泥的沉降性，密實性。在曝氣池的入口處投加粘土，消石灰，生污泥或消化污泥。措施D，加大回流污泥量，通過這一措施，高粘性膨脹的致因物質，即多糖類物降低了，在多數情況下，能夠解脫高粘性膨脹。有條件的地方還可在回流污泥前進行內源呼吸期，提高了絮凝體形成細菌群攝取有機物的能力和與絲狀菌競爭的能力，絲狀菌性膨脹也能夠得到抑制。在曝氣過程中，可以考慮加入氯，磷等營養物質，這樣可以強化污泥活性。措施E，使廢水經常處于新鮮狀態，防止形成厭氧狀態，如

15、有條件采取預曝氣措施，使廢水經常處于預曝氣狀態，吹脫硫化氫等有害氣體，并避免貝代硫菌加以利用增殖。措施F，加強曝氣，提高混和液DO濃度，防止混和液缺氧或厭氧狀態，即或是局部的或是一時的呈厭氧狀態，也不利于絮體形成菌的生理活動，而有利于絲狀菌的增殖。措施G，在有利條件下，可以考慮改變水溫，水溫在15攝氏度以下易于發生高粘性膨脹，而絲狀菌性膨脹則多發生在20攝氏度以上。措施H，降低污泥在二沉池內停留時間，防止形成厭氧狀態。措施I，調整污泥負荷，運行經驗表明，如果污泥負荷超過0.35kgBOD/kgMLSS.d易于發生絲狀菌性污泥膨脹。措施J，調整混合液中的營養物質平衡，即保證BOD：N：P=10：

16、5：1的要求，當混和液失去營養平衡時，往往會發生高粘性污泥膨脹。措施K，控制絲狀菌的增殖，對已產生大量球衣菌屬的活性污泥，用濃度為50mg/l的硫酸銅，保持5mg/l的殘留濃度，能夠抑制球衣菌屬的增殖。在實際運行中，以上幾類方法是相輻相稱的，污泥膨脹發生以后，首先應通過觀察現象，借助理化分析手段，判明膨脹的種類及發生原因，對癥下藥，采取有效的控制措施。5. 生物膜中微生物的種類組成是怎樣的？在生物膜法廢水處理設施中，成熟的生物膜一般分為三層，從水體到載體表面依次分為外表層、中間層和內層。由于溶解氧的擴散阻力和微生物對溶解氧的利用，外表層一般為好氧層，中間層為微好氧層，而內層為兼性厭氧或厭氧層，

17、由于自然選擇的結果，不同的層面生長著不同類型的微生物，并表現出跟活性污泥不同的特點。外表層的微生物一般為好氧菌，因而稱為好氧層。內層因厭氧菌大量繁殖而稱為厭氧層。生物膜中微生物群落包括病毒、細菌、真菌、藻類、原生動物以及蚊蠅的幼蟲等后生生物，同活性污泥相比，生物膜中微生物的種類和數量更豐富，微生物的生態位更明顯。 (1) 細菌生物膜中細菌以化能異養型為主，不僅包括好氧菌，而且包括兼性厭氧菌和厭氧菌，這與活性污泥有顯著差別，因此生物膜中不僅進行好氧呼吸，也進行無氧發酵，微生物代謝類型更加多樣化。生物膜可能出現的細菌包括動膠桿菌(Zoogloea)、假單胞菌(Pseudomonas)、黃桿菌屬(F

18、1avbacterium)、無色桿菌屬(Achromobacter)和產堿桿菌屬(Alcaligens)等。生物膜中有大量的絲狀細菌生長，如球衣菌屬(Sphaerotilus)，但不會出現污泥膨脹現象。生物膜中還有化能自養型的細菌，如硝化細菌。在有光照的地方，生物膜中還生長有光能自養型的細菌，如藍細菌。在生物膜的內層含有反硝化細菌、硫酸鹽還原細菌，甚至有產甲烷細菌。 (2) 真菌生物膜中有真菌生長，在廢水凈化過程中發揮一定的作用，但是沒有污泥膨脹現象，這是生物膜法比活性污泥法優越的地方。如果廢水的pH低，出現的真菌數量多，主要包括鐮刀霉屬(Fusarium)、青霉屬(Penicillium)、

19、曲霉屬(Aspergillus)、毛霉屬(Mucor) 、地霉屬(Geotrichum)和酵母。 (3) 藻類在有散射光和直射光照射的地方，生物濾池的生物膜中還會生長大量的藻類，藻類的生長能增加生物膜中溶解氧濃度。出現的種類有絲藻(Ulothrix)、裸藻(Euglena)和綠藻(Chlorella)等。(4) 原生動物和后生動物在生物膜的表面常常有大量的原生動物，能有效攝食細菌和有機顆粒，提高廢水處理效果。原生動物有鞭毛類、纖毛類和根足類，如滴蟲(Monas)、鐘蟲屬(Vorticella)和變形蟲(Amoeba)等。后生動物有輪蟲、寡毛類和昆蟲類動物，它們以生物膜為食，可以降低生物膜的生物

20、量，同時，它們的運動導致衰老生物膜的脫落。6、結合下圖，論述水體自凈過程中水體中各種生物、污染物和監測指標之間的變化關系。答：廢水或污染物一旦進入水體后，就開始了自凈過程。該過程由弱到強，直到趨于恒定，使水質逐漸恢復到正常水平。全過程的特征是： 1）進入水體中的污染物，在連續的自凈過程中，總的趨勢是濃度逐漸下降。 2）大多數有毒污染物經各種物理、化學和生物作用，轉變為低毒或無毒化合物。 3）重金屬一類污染物，從溶解狀態被吸附或轉變為不溶性化合物，沉淀后進入底泥。 4）復雜的有機物，如碳水化合物，脂肪和蛋白質等，不論在溶解氧富?；蛉毖鯒l件下，都能被微生物利用和分解。先降解為較簡單的有機物，再進一

21、步分解為二氧化碳和水。 5）不穩定的污染物在自凈過程中轉變為穩定的化合物。如氨轉變為亞硝酸鹽，再氧化為硝酸鹽。 6）在自凈過程的初期，水中溶解氧數量急劇下降，到達最低點后又緩慢上升，逐漸恢復到正常水平。 7）進入水體的大量污染物，如果是有毒的，則生物不能棲息，如不逃避就要死亡，水中生物種類和個體數量就要隨之大量減少。隨著自凈過程的進行，有毒物質濃度或數量下降，生物種類和個體數量也逐漸隨之回升，最終趨于正常的生物分布。進入水體的大量污染物中，如果含有機物過高，那么微生物就可以利用豐富的有機物為食料而迅速的繁殖，溶解氧隨之減少。隨著自凈過程的進行，使纖毛蟲之類的原生動物有條件取食于細菌，則細菌數量

22、又隨之減少；而纖毛蟲又被輪蟲、甲殼類吞食，使后者成為優勢種群。有機物分解所生成的大量無機營養成分，如氮、磷等，使藻類生長旺盛，藻類旺盛又使魚、貝類動物隨之繁殖起來。7. 微生物在氮素循環中的作用是什么？(1)固氮作用 將分子態的氮轉變為結合態氮的作用稱為固氮作用，地球上80%90%的結合態氮來自微生物還原分子態氮，因此，生物固氮是自然界中一個最重要的固氮方式。生物固氮除了需要固氮酶以外，還要有ATP、還原態的鐵氧化還原蛋白和其他的細胞色素和輔酶。自然界中微生物的固氮主要分為自生固氮、共生固氮和聯合固氮三種。(2) 氨化作用有機氮化物在微生物的分解作用下釋放出氨的過程，稱為氨化作用。含氮有機物包

23、括蛋白質、核酸、尿素、尿酸和幾丁質等，它們都可以被各種細菌、放線菌和真菌所分解，并釋放出氨。有很強氨化能力的氨化菌主要包括芽胞桿菌、梭菌、色桿菌、變形桿菌、假單胞菌、放線菌以及曲霉、青霉、根霉、毛霉等。(3) 硝化作用把氨或銨離子氧化成硝酸鹽的過程稱為硝化作用。硝化作用分為兩個階段，第一階段是氨變成亞硝酸，第二階段是亞硝酸變成硝酸，它們分別由亞硝化細菌和硝化細菌來完成。(4) 反硝化作用在厭氧條件下，微生物還原硝酸鹽為HNO2、HNO、NH4、N2等過程稱為反硝化作用。反硝化作用包括同化硝酸鹽還原作用和異化硝酸鹽還原作用。同化硝酸鹽還原作用是指NO3用作微生物氮源時，它被還原成NH4，然后合成

24、有機氮。此過程消除了土壤中硝態氮易流失、淋失的途徑。(5) 厭氧氨氧化在厭氧條件下，微生物以硝酸鹽為電子受體，以氨為電子供體進行氨的氧化稱為厭氧氨氧化。8. 微生物脫氮的機制是什么？微生物脫氮主要是通過細菌的硝化作用和反硝化作用來實現的。 (1)硝化作用硝化作用是指NH3氧化成NO2-，然后再氧化成NO3-的過程。硝化細菌雖然幾乎存在于所有的污水生物處理系統中，但是一般情況下，其含量很少。 (2) 反硝化作用 活性污泥中大多數微生物，只要在一定環境條件下，都進行反硝化作用。9.影響微生物脫氮的因素有哪幾方面？由于微生物脫氮系統對氮的去除主要是通過硝化作用和反硝化作用實現的，因而影響這兩個過程的

25、一些環境因子都將整個系統的氮去除產生影響，研究表明，影響微生物脫氮的主要因素有以下幾個方面：（1） pH pH是影響廢水微生物脫氮處理工藝運行的一個重要因子。生物脫氮過程中，通常把硝化段運行的pH值控制在7.28.2之間，反硝化段pH控制在7.59.2之間。（2）溫度硝化反應速度受溫度影響很大。兩類硝化細菌的最宜溫度為30左右。（3）溶解氧溶解氧濃度影響硝化反應速度和硝化細菌的生長速度，一般建議應維持在1.0mg/L2.0mg/L，缺氧段溶解氧應控制在0.5mg/L以下。 （4） 碳源碳源物質主要是通過影響反硝化細菌的活性來影響處理系統的脫氮效率。能為反硝化細菌所利用的碳源是多種多樣的，但從廢

26、水生化處理生物脫氮的角度來看可分成三類：廢水中所含的有機碳源、外加碳源和內碳源。（5）有毒物質某些重金屬、絡合陰離子和有毒有機物對硝化細菌有毒害作用10. 生物脫氮的工藝有哪些？傳統的脫氮工藝采用先硝化、后反硝化的工藝流程。通過實際的運行及技術上不斷改進，推出了一系列的新工藝，如A/O工藝、Bardenpho工藝等等。 (1) A/O工藝為Anoxic/Oxic工藝即缺氧/好氧工藝，在這種工藝中，反硝化段是在處理系統最前面，硝化段中的混合液以一定比例回流到反硝化段，反硝化段中的反硝化脫氮菌在無氧或低氧條件下，利用進水中的有機物作為碳源，以回流硝化池內NO3-中的氧作為電子受體，將NO3-還原為

27、N2。這樣，反硝化過程中所需的有機碳源可直接來源于污水，不必外加。從而減輕硝化時的有機物負荷，減少停留時間，并節省曝氣量和堿的投加量。反硝化過程中產生的堿度可補償硝化段消耗堿度的一半左右。因此，該微生物脫氮法是運用最廣泛的工藝之一。 (2) 氧化溝工藝在環狀的氧化溝中某一點或多點設置曝氣機，污泥沿氧化溝循環流動。在曝氣機的下游區段為好氧段，進行去碳和硝化。遠離曝氣機的區段直至曝氣機上游端為缺氧段，廢水在缺氧段起始點進入。反硝化細菌可利用廢水中的碳源和好氧段來的硝酸鹽進行反硝化脫氮。處理后出水在好氧段末端由導管引入二沉池。曝氣機常選用轉刷或浸沒式U型管曝氣機，轉速慢、能耗省，可滿足充氧并使污泥向

28、前流動。 (3) 橋本工藝 在橋本工藝中反硝化的缺氧池位于好氧池的后面。廢水進入前面的好氧池進行去碳和硝化，后面的缺氧池利用旁路流入的一部分廢水中的碳源以及來自前面的好氧池的硝酸鹽進行反硝化脫氮。它的工藝流程較為簡單，缺點是出水中氮的形態為氨態氮，并且旁路流入缺氧池提供反硝化碳源的廢水流量很難控制，若流量不足會影響反硝化，流量過大會因碳源過剩而影響出水水質。在缺氧池后設一停留時間為34min45min的后曝氣池，可去除殘剩的有機物和吹脫污泥上氮氣泡。 (4) Bardenpho工藝四段Bardenpho工藝的前面二段類似于A/O工藝。為了進一步提高脫氮效率，可將好氧池1中的硝酸鹽導入第二個缺氧

29、池，反硝化細菌可利用細菌衰亡后釋放的二次基質作為碳源進行反硝化，以徹底去除系統中的硝酸鹽，當然缺氧池2的反硝化速率較低。污泥最后進入好氧池2，以吹脫氮氣泡，提高污泥的沉降性能 (5) Dephanox工藝該工藝是滿足反硝化除磷細菌所需環境和基質的一種強化生物脫氮工藝，其特點是在厭氧池與缺氧池之間增設一中間沉淀池和固定膜反應池，中間沉淀池的上清液在固定膜反應池進行硝化，固定膜反應池的作用是避免由于氧化作用而造成有機碳源的損失，另一方面，穩定系統的硝酸鹽濃度。這樣，被沉淀的污泥與固定膜反應池生成的硝酸鹽一起進入后續的缺氧反應池，同時進行反硝化和攝磷。 (6) 同步硝化反硝化工藝此工藝類似于氧化溝工

30、藝，具有流程簡單，操作運行管理方便的特點。在運行過程中，硝化和反硝化分別在同一個處理構建物的不同區域中進行，這樣可省去A/O工藝中硝化段出水混合液的回流，而且廢水在處理構建物中循環流動，交替地經歷了好氧和缺氧區。同時，在工藝設計上，將進水點設在反硝化區，這樣也不必向系統投加外碳源，因而此工藝的運行費用較低，是一種良好的工藝。 (7) SHARON工藝其基本原理為短程硝化反硝化，即將氨氮氧化控制在亞硝化階段，然后進行反硝化。SHARON工藝具有以下特點: 硝化與反硝化兩個階段在同一反應器中完成，可以簡化工藝流程；硝化產生的酸度可部分地由反硝化產生的堿度中和；可以縮短水力停留時間(HRT)，減小反

31、應器體積和占地面積。如果將硝化過程控制在亞硝化階段，實現短程硝化反硝化，則該工藝可節省反硝化過程需要的外加碳源(以甲醇為例，NO2-反硝化比NO3-反硝化可節省碳源40%)，還可減少供氣量25%左右，節省動力消耗。在SHARON工藝中，溫度和pH受到嚴格控制。 (8) ANAMMOX（Anaerobic ammonium oxidation）工藝和OLAND（Oxygen limited autotrophic nitrification denitrification）工藝這兩種工藝的原理都是厭氧氨氧化，即在厭氧條件下，微生物直接以NH4+為電子供體，以NO3-或NO2-為電子受體，將NH4

32、+、NO3-或NO2-轉變成N2的生物氧化過程。ANAMMOX工藝是1990年由荷蘭Delft技術大學Kluyver生物技術實驗室開發出來的，該工藝主要采用流化床反應器，在厭氧條件下直接利用NH4+作電子供體，以NO3-和NO2-作為電子受體，發生歧化反應生成N2。OLAND工藝是由比利時Gent微生物生態實驗室開發，該工藝的關鍵是控制溶解氧，使硝化過程僅進行到NH4+氧化為NO2-階段，由于缺乏電子受體，由NH4+氧化產生的NO2-氧化未反應的NH4+形成N2。與傳統的硝化反硝化工藝或同時硝化反硝化工藝相比，這兩種工藝的優點主要表現在：無需外加有機物作電子供體，既可節省費用，又可防止二次污染

33、；氧耗能耗大為降低；生物產酸量大為下降，產堿量降至為零，可以節省可觀的中和劑。這兩種目前還處于研究階段，但具有良好的開發前景。11. 微生物除磷的機理是什么？在厭氧條件下，積磷細菌將體內儲藏的聚合磷酸鹽分解，產生的正磷酸鹽進入液體中（放磷），同時產生的能量可供積磷菌在厭氧壓抑條件下生理活動之需，還可用于主動吸收外界環境中的可溶性脂肪酸，在菌體內以聚-羥丁酸(PHB)的形式儲存。細胞外的乙酸轉移到細菌內生成乙酰CoA的過程需要耗能，這部分能量來自菌體內聚合磷酸鹽的分解，聚合磷酸鹽分解導致了可溶性磷酸鹽從菌體內的釋放和金屬陽離子轉移到細胞外。在好氧條件下，積磷菌體內的PHB分解成乙酰CoA，一部分

34、用于細胞合成，大部分進入三羧酸循環和乙醛酸循環，產生氫離子和電子；從PHB分解過程中也產生氫離子和電子，這兩部分氫離子和電子經過電子傳遞產生能量，同時消耗氧。產生的能量一部分儲存到聚合磷酸鹽的高能磷酸鍵中，這就導致菌體從外界吸收可溶性的磷酸鹽和金屬陽離子進入體內。積磷菌是一類生長較慢的細菌，它之所以能在厭氧和好氧系統中占優勢，與其能夠進行聚磷和儲存與分解PHB有關。在厭氧條件下，積磷菌不能分解外界的有機物來獲得能量，可以分解體內的聚磷來獲得能量而生長繁殖；在好氧條件下，積磷菌在外界可獲得的營養基質很少的情況下，分解體內的PHB獲得能量而生長繁殖。而且，積磷菌同不積磷的微生物相比，更能適應厭氧和

35、好氧交替的環境而成為優勢菌群。12. 影響微生物除磷的因素有哪幾方面？ 在生物除磷系統中，許多因素都對除磷效率有很大影響，在各種工藝的運行過程中，都必須注意對這些因子的控制。 (1) 碳源的濃度和種類 (2) 溶解氧溶解氧是影響微生物除磷的重要因子之一。 (3) 硝酸鹽和亞硝酸鹽與溶解氧相似，厭氧區中如存在硝酸鹽和亞硝酸鹽時，反硝化細菌以它們為最終電子受體而氧化有機基質，使厭氧區中厭氧發酵受到抑制而不產生揮發性脂肪酸。(4) 溫度溫度對微生物除磷影響較小，雖然積磷菌在低溫時生長速率會減慢。 (5) pH 生物除磷系統合適的pH范圍與常規生物處理相同，為中性和弱堿性，生活污水的pH通常在此范圍之

36、內。(6) 泥齡處理系統中泥齡的長短亦對污泥攝磷作用及剩余污泥的排放量有直接的影響，從而對除磷效果產生影響。 (7) 厭氧區停留時間在A/A/O工藝中，厭氧區常停留2.0h4.0h。13. 分析湖泊富營養化機理和控制技術。湖泊富營養化是指湖泊等水體接納過量的氮、磷等營養性物質，使藻類以及其他水生生物異常繁殖，水體透明度和溶解氧變化，造成湖泊水質惡化，加速湖泊老化，從而使湖泊生態系統和水功能受到阻礙和破壞。通常磷酸鹽和無機氮是地表水中藻類的限制性因子，因為通常藻類不缺乏其他的無機元素。由于藍細菌有許多可以由空氣中獲得氮源，所以磷酸鹽成為藻類大量繁殖的主要限制因子。富營養性湖泊由于氮磷等營養物質經

37、河流或流域地表徑流沖刷搬運，在湖泊水體中累積起來，造成湖泊中水生生物過渡繁殖，透明度下降，溶解氧不足，藻類的大量生長會導致“水華”的發生，尤其在深水層，甚至出現缺氧層，水質嚴重惡化。湖泊富營養化控制技術包括物理化學控制技術、微生物控制技術、生態工程控制技術等，其中生態控制技術包括大型水生植物的恢復、魚類的投放和原生動物控藻技術。14. 微生物修復污染環境的過程是什么？進行微生物修復，首先要評價微生物修復的可行性。為了確定微生物修復技術是否適用于某一受污染地區和某一污染物，應按以下步驟進行研究：(1) 數據調查調查包括五個方面的內容：污染物的種類和化學性質; 當地正常情況下和受污染后微生物的種類

38、、數量和活性以及在土壤中的分布; 土壤特征; 受污染現場的地理、水力地質和氣象條件以及空間因素; 有關的管理法規，根據相應的法規確立凈化的目標。(2) 技術查詢在掌握當地的情況后，應向有關信息中心咨詢是否在相似的情況下進行過微生物修復處理。(3) 選擇技術路線對包括微生物修復在內的各種修復技術以及它們可能的組合進行全面客觀的評價，列出可行的方案，并確定最佳技術。必要時進行可處理性試驗。(4) 可處理性試驗可處理性試驗研究主要是提供污染物在微生物修復過程中的行為和歸宿的數據，評價表層和深層土壤中微生物修復所能達到的速度和程度，其實驗數據和污染物及污染現場的特性需要同時考慮，用以評估微生物修復技術

39、的可行性和局限性，規劃保持微生物修復系統中微生物活性最大的策略。(5) 實際工程設計如果小試和中試均表明微生物修復技術在技術和經濟上可行，就可以開始生物修復計劃的具體設計，包括處理設備、井位和井深、營養物和氧源（或其他電子受體）。15. 影響微生物修復的因素有哪些？微生物修復過程中主要涉及到微生物、有毒有害污染物和被污染環境，因此，影響微生物修復的因素有以下三個方面，即微生物活性、污染物特性和環境狀況。(1) 微生物根據用于微生物修復的微生物來源不同，可作為微生物修復菌株分為三大類：土著微生物、外來微生物和基因工程菌。微生物數量的多少和微生物活性強弱是影響微生物修復的一個重要方面。目前，在大多

40、數微生物修復工程中應用的都是土著微生物，其原因一方面是由于土著微生物降解污染物的潛力巨大，另一方面也是因為接種的微生物在環境中難以保持較高的活性以及工程菌的應用受到較嚴格的限制。引進外來微生物和工程菌時必須注意這些微生物對該地土著微生物的影響。土著微生物生長速度太慢、代謝活性不高，或者由于污染物的存在而造成土著微生物數量下降，因此需要接種一些降解污染物的高效菌。例如，處理2-氯苯酚污染的土壤時，只添加營養物，7周內2-氯苯酚濃度從245 mg/L降為105 mg/L，而同時添加營養物和接種惡臭假單胞菌(P. putida)純培養物后，4周內2-氯苯酚的濃度即有明顯降低，7周后僅為2 mg/L。

41、基因工程菌的研究引起了人們濃厚的興趣，采用細胞融合技術等遺傳工程手段可以將多種降解基因轉入同一微生物中，使之獲得廣譜的降解能力。例如將甲苯降解基因從惡臭假單胞菌轉移給其他微生物，從而使受體菌在0時也能降解甲苯，這比簡單地接種特定的微生物可能要有效得多。(2)污染物的物理化學性質影響土壤和地下水微生物修復過程的有毒有害污染物的物理化學性質，主要是指污染物淋失、吸附、揮發、生物降解和化學反應這四個方面的性質，這些性質決定了污染物的生物可利用性。不同的污染物在土壤中吸附和解吸程度不同，在地下水中的溶解度也不同，這樣就影響污染物的遷移。污染物被吸附后，降低了水中污染物的濃度，從而使生物降解的速率下降，

42、污染物解吸能力的高低決定了微生物修復的時間的長短，污染物容易解吸則修復所需的時間短。污染物的化學結構決定了微生物的降解能力，只有能被微生物降解的污染物才能在環境中消除。同時，了解污染物對微生物的毒性也很重要，當污染物或代謝產物的濃度高到一定程度后，對生物降解產生抑制作用，從而不利于生物修復的進行。(3) 環境條件和狀況微生物營養鹽土壤和地下水中，尤其是地下水中，氮、磷是限制微生物活性的重要因素，為了使污染物達到完全的降解，添加適當的營養鹽比接種特殊的微生物更為重要。例如添加酵母膏或酵母廢液可以明顯地促進石油烴類化合物的降解。與其他化合物相比，石油中的烴類是微生物可以利用的大量碳底物，但它只能夠

43、提供比較容易得到的有機碳而不能提供氮和其他無機養料。有些研究者對此進行了試驗，發現加入氮和磷酸鹽能直接而明顯地促進受污染土壤中石油的生物降解作用。據報道，調節被石油污染的土壤的C:N:P比，對石油的生物降解很有好處。電子受體微生物的活性除了受到營養鹽的限制外，環境中污染物氧化分解的最終電子受體的種類和濃度也極大地影響著污染物生物降解的速度和程度。微生物氧化還原反應的最終電子受體主要分為三類，包括溶解氧、有機物分解的中間產物和無機酸根（如硝酸根和硫酸根）。土壤中溶解氧濃度有明顯的層次分布，存在著好氧帶、缺氧帶和厭氧帶。好氧有利于大多數污染物的生物降解，溶解氧是現場處理中的關鍵因素。缺氧或厭氧時，

44、厭氧微生物就成為土壤中的優勢菌。共代謝基質微生物的共代謝對一些頑固污染物的降解起著重要作用，因此，共代謝基質對生物修復有著重要影響。據報道，一株洋蔥假單胞菌（P. cepacia G4）以甲苯作為生長基質時可以對三氯乙烯進行共代謝降解。有些研究者發現，某些分解代謝酚或甲苯的細菌也具有共代謝降解三氯乙烯、1, 1-二氯乙烯、順-1, 2-二氯乙烯的能力。 pH 地下水、土壤的pH對大多數微生物都是適合的，一般不需要進行調節，只有在特定地區才需要對土壤的pH進行調節。溫度通常隨著溫度的下降，微生物的活性也降低，在0時微生物活動基本停止。溫度決定微生物修復進程的快慢，在實際處理中是不可控制的因素，在

45、設計處理方案時應充分考慮溫度對生物修復過程的影響以及影響土壤溫度的因素。地下水的溫度變化比較小。土壤表土溫度日變化和季節變化都較劇烈。土溫日變化強度隨土壤深度的增加而減小。含水多的土壤溫度變化小，因為水的比熱大。另外一些影響土壤溫度的因素包括坡向、坡度、土色和表面覆蓋等。污染現場特性污染現場特性包括地表水、地下水、海洋和土壤的特性，不同地理位置的污染現場常常具有不同的特性，如溫度、各種物質的含量等等。16. 地下水有機污染的微生物修復方法有哪些？(1) 生物充氣法使用空壓機向地下水中充空氣，并用真空泵使抽氣井中保持低壓，從而促進空氣進入地下區域，提高地下水中溶解氧的含量，加速有機污染物的微生物

46、修復。在一般情況下，有機污染物的厭氧降解速度要比好氧降解速度慢得多，因此，在有機污染嚴重的地下水中，由于微生物的好氧降解使水中的溶解氧下降的很快，但地下水的特點又使其從空氣中復氧的能力幾乎為零，這時微生物轉入厭氧降解，有機污染物的去除速度相對就慢下來。因此，通過人工的方法，增加地下水中溶解氧的濃度就能提高地下水的修復能力。生物充氣法有利于提高地下水中的溶解氧，從而加速污染物的降解。 (2) 地下水循環系統利用地下水的循環把微生物生長所需要的氧和營養鹽送到地下水中，如果抽出的地下水超過回注的水量，就要對抽出的地下水進行處理(圖10.2)。水循環系統修復地下水常常遇到的一個問題是由于微生物生長導致

47、井透水孔的堵塞。從而降低水循環的速率，造成堵塞區域水流的短路。定期加氯、H2O2等消毒劑或調節pH能減輕堵塞的程度。(3) 內在微生物修復法內在微生物修復法就是通過天然存在的微生物在好氧或厭氧的條件下使復雜有機污染物降解為簡單無毒化合物。地下水生物修復技術能有效控制污染物降解的速度和程度，避免對人類產生的不利影響。(4) 外加微生物處理法對于剛受到有機污染的地下水而言，由于土著微生物常常沒有降解這種有機污染物的酶，如果讓天然環境中馴化出降解這種污染物的微生物需要很長的時間，因此，可采用接種一些降解這種污染物的高效微生物，加速污染物的降解。但對于經常受到相同污染物污染的地下水，只添加外來微生物常常作用不