二 生物除磷原理

1、生物积磷作用：某些微生物在某些环境条件下，有过量积聚磷酸盐的作用，这些细菌称为聚磷菌。 当细菌生活在营养丰富环境里开始大量繁殖即将进入对数生长期时，从外界吸收大量可溶性磷酸盐，在体内合成多聚磷酸盐并积累起来。 当细菌进入静止期时，大部分细胞已停止繁殖，对磷的需要已经很低，若环境中磷有余，细胞又有一定能量，便能从外界吸收磷，形成异染颗粒。 生物除磷影响因素

1．溶解氧和氧化态氮 2．污泥龄 3．BOD负荷和有机物性质 4．温度 5．pH值 硝化—反硝化过程影响因素

1．温度：硝化反应的适宜温度范围是30～35℃ 2．溶解氧：硝化反应必须在好氧条件下进行 3．pH值：硝化反应的最佳pH值范围为7.5～8.5 4．C/N比：一般认为，当废水的BOD5/TKN值大于4～6时，可认为碳源充足，不需另外投加碳源 5、污泥龄：污泥龄应大于硝化菌的最小世代期。 6．抑制物质：对硝化反应有抑制作用的物质有：过高浓度氨氮、重金属、有毒物质以及有机物 1.硫化作用 还原态无机硫化物如H2S、S或FeS2等在微生物作用下进行氧化，最后生成硫酸及其盐类的过程，称为硫化作用

2.活性污泥是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物与污（废）水中有机的和无机固体物混凝交织在一起，形成的絮状体或称绒粒。 3.选择培养基:是根据某一种或某一类微生物的特殊营养要求或对一些物理、化学抗性而设计的培养基。利用这种培养基可以将所需要的微生物从混杂的微生物中分离出来。

4.菌落:由单个细菌（或其他微生物）细胞或一堆同种细胞在适宜固体培养基表面或内部生长繁殖到一定程度，形成肉眼可见的子细胞群落。 5.转导： 通过噬菌体的介导，将供体菌DNA片段带入受体菌中，从而使受体菌获得供体菌的部分遗传性状的过程。普遍性转导和局限性转导。、 6.分批培养:分批培养是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在特定条件下完成一个生长周期的微生物培养方法。

1.活性污泥中原生动物及微型后生动物作用:

1.指示功能:污水处理过程中，微生物出现顺序： 运行初期细菌→植物性鞭毛虫→肉足类（变形虫）→动物性鞭毛虫→游泳型纤毛虫，吸管虫→固着型纤毛虫→轮虫。指示功能具体表现：a.判断污水处理程度或污泥培养程度。b.判断活性污泥和处理水质的好与坏。c.根据原生动物的个体形态变化判断进水水质变化和运行过程出现的问题。2.净化功能:活性污泥中含有一定量的原生动物，大部分为动物性营养，吞食有机物颗粒及其他较小的游离微生物。3.促进絮凝和沉淀作用活性污泥法主要靠的是细菌（菌胶团）的絮凝和沉淀作用。

2.什么叫水体自净？根据指标水体自净程度？ 答：河流接纳了一定量的有机污染物后，在物理、化学和水生物等因素的综合作用后得到净化，水质恢复到污染前的水平和状态，叫做水体自净。判断水体自净程度的指标有P/H指数和氧浓度昼夜变化幅度和氧垂曲线。

4.如何从粪便污染的水样中将大肠杆菌群中的四种菌逐一鉴别出来？

答：使用鉴别培养基，大肠埃希氏菌，枸橼酸盐杆菌，产气杆菌，副大肠杆菌均能在远藤氏培养基上生长，但它们对乳糖的分解能力不同：前三者能分解乳糖，但分解能力有强有弱，大肠埃希氏菌分解能力最强，菌落呈紫红色带金属光泽；枸橼酸盐杆菌次之，菌落呈紫红或深红色；产气杆菌第三，菌落呈淡红色，副大肠杆菌不能分解乳糖，菌落无色透明。这样，这四种菌被鉴别出来了。

生物脱氮原理：污水中氨主要以有机氮和氨氮形式存在。在生物处理过程中，有机氮很容易通过微生物的分解和水解转化成氨氮，即氨化作用。 传统的硝化—反硝化生物脱氮的基本原理就在于通过硝化反应先将氨氮转化为亚硝态氮、硝态氮，再通过反硝化反应将硝态氮、亚硝态氮还原成气态氮从水中逸出，从而达到脱氮的目的

氨化 好氧亚硝化 好氧硝化

有机氮 ——→ NH3-N ——→ NO2- ——→ NO3- ——→ N2

简述革兰氏染色机理？步骤

通过结晶紫液初染和碘液媒染后，在细菌的细胞膜内可形成不溶于水的结晶紫与碘的复合物。G+细菌由于其细胞壁较厚，肽聚糖网层次多和铰链致密，故遇脱色溶剂乙醇处理时，因失去水而使网孔缩小，再加上它不含类脂，故乙醇的处理不会溶出缝隙，因此能把结晶紫与碘的复合物牢牢留在壁内，使其保持紫色。反之，G-细菌因其细胞壁薄，外膜层类脂含量高，肽聚糖层薄和铰链度差，遇脱色剂后，以类脂为主的外膜迅速溶解，这时薄而松散的肽聚糖网不能阻挡结晶紫与碘的复合物的溶出，因此细胞褪成无色，这时再经红色染料复染，就使G-细菌呈现红色，而G+细菌仍保留最初的紫色。

步骤：1在无菌操作条件下，用接种环挑取少量细菌于干净载玻片上涂布均匀，固定。2用草酸结晶紫染液1分钟，水洗。3用碘-碘化钾媒染1分钟，水洗。4用中性脱色剂（如乙醇）脱色，革兰氏阳性菌不褪色仍呈紫色，格兰仕阴性菌褪色，呈无色。5用蕃红染液复染1分钟，革兰氏阳性菌仍呈紫色，

格兰仕阴性菌呈红色。革兰氏阳性菌与格兰仕阴性菌及被区别开来

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？

生物池通过曝气装置、推进器(厌氧段和缺氧段)及回流渠道的布置分成厌氧段、缺氧段、好氧段。在该工艺流程内，BOD5、SS和以各种形式存在的氮和磷将一一被去除。A2O生物脱氮除磷系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌组成。在好氧段，硝化细菌将入流中的氨氮及有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐； 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。

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？环境因素有哪些？ 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。

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。 A2O生物脱氮除磷工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反硝化工艺和生物除磷工艺的综合。其工艺流

程

图

如

下

图

在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入到大气中，从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷除 去。

环境因素主要有：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 解释Escherichia coli K12（λ）中的各词的含义。 答：该词为大肠杆菌溶原性噬菌体的全称。Escherichia为大肠杆菌的属名，coli为大肠杆菌的名种，K12是大肠杆菌的株名，括弧内的λ为溶原性噬菌体。

甲烷发酵理论与机制 :第一阶段：有机酸的产生(水解和发酵性细菌群将复杂有机物转化成有机酸)；第二阶段：乙酸和氢气的产生（细菌群进一步把第一阶段的产物分解为乙酸和氢气，只有少数微生物被分离出来）；第三阶段：甲烷的产生（一组将H2和CO2合成CH4或CO和H2合成CH4；另一组将乙酸脱羧生成CH4和CO2；或利用甲酸、甲醇、及甲基胺裂解为CH4。）；第四阶段：同型产乙酸阶段（同型产乙酸细菌将H2和CO2转化为乙酸的过

程，称为同型产乙酸阶段）；甲烷是由甲基直接形成的，甲烷也可由CO2还原形成（C 14示踪发证明）

污水处理过程分为五个阶段：预处理(去除粗砂粒和大的固体物)、一级处理（沉淀处理，去除悬浮固体、降低BOD）、二级处理（生物处理，除水中溶解的或胶体状态的有机物，降低BOD）、三级处理（高级处理，通过活性炭吸附、臭氧消毒和生物脱除等物理、化学和生物学方法去除氮磷营养盐、难降解物质、病原体等污染物）、污泥处理（污泥经过脱水、稳定和处置）。

微生物降解转化有机物的生化机制：1、矿化作用：有机污染物在一种或多种微生物的作用下彻底分解为CO2水和简单无机物。包括：氧化作用、还原作用、环裂解作用、去甲基化作用、水解作用、脱羧基作用、脱氨基作用、氰转化为酰胺；2、共代谢作用:指一些难降解的有机物质不能直接作为碳源或能源物质被微生物利用，当环境中存在其他可利用的碳源或能源物质时，此类有机物才可被转化降解的过程。

基因工程技术的步骤： 目的基因的获取、外源DNA与克隆载体连接、载体转入受体细胞、复制与表达、克隆子的筛选与繁殖。

DNA的修复机制： 光复活 、切补修复〔暗修复〕、重组修复(复制后修复)、SOS修复系统

微生物生长的影响因子：1、温度（致死温度，低温型、中温型、高温型），2、氧气及氧化还原电位、3、水及其可供给性，水的活度和渗透压、4、氢离子浓度即PH值、5、辐射（可见光、紫外线电离辐射）6、化学物质，能抑制和杀死微生物（作用：杀菌消毒防腐）a、有机化合物：酚及其衍生物（5%苯酚称石炭酸）、醇类（乙醇）、醛类（福尔马林）、表面活性剂。b、无机化合物：卤素及其化合物（杀菌能力F>Cl>Br>I新生态氧[O]）、重金属离子（常用的有HgCl2、AgNO3和CuSO4杀菌能力最强）、氧化剂（KMnO4、H2O2、O3）。c、染料(碱性染料孔雀绿)。7、其它类如抗代谢药物、抗生素类等。 基因突变的类型： 形态突变型、生化突变型（营养缺陷型、抗性突变型、抗原突变型）、条件致死突变型、致死突

配置培养基的原则： 1）选择适宜的营养物质；2)适宜的营养物质浓度及配比；3)适宜的PH;4)适当的氧化还原点位；

鉴别培养基: 是用于鉴别不同类型微生物的培养基，微生物产生某种代谢产物，与培养基中的特殊化学物质发生特定的化学反应，产生明显的特征变化。

营养物主进入细胞方式： 单纯扩散（水、co2）、促进扩散（糖、SO4 2-）、主动运输（氨基酸、乳糖）、基团转位（葡萄糖、嘌呤、有化变）。 分解代谢的三个阶段：

第一阶段是将蛋白质、多糖及脂类等大分子营养物质降解成为氨基酸、单糖及脂肪酸等小分子物质；第二阶段是将第一阶段产物进一步降解成更为简单的乙酰辅酶A、丙酮酸以及能进入三羧酸循环的某些中间产物，在这个阶段会产生一些ATP、NADH及FADH2；第三阶段是通过三羧酸循环将第二阶段产物完全降解生成CO2，并产生ATP、NADH及FADH2。

第二和第三阶段产生的ATP、NADH及FADH2通过电子传递链被氧化，可产生大量的ATP。 营养类型： 光能无机自养型、光能有机异养型、化能无机自养型、化能有机异养型。

光能自养：这是植物和一些带有色素的自养细菌如绿S细菌的类型，它们以无机的CO2为C源，以光能为能量来源，从而合成自身的有机物。 化能自养型：以无机的CO2为C源，以氧化无机物产生能量，从而合成自身有机物的生物，如硝化细菌。

光能异养型：这类比较少见，是指以有机物为C源，以光能为能量来源来合成有机物的生物。 化能异养型：这是大多数动物和细菌的营养方式，以有机物为C源和能源，来合成自身有机物。 呼吸作用与发酵作用的根本区别在于：

电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。且有氧呼吸中丙酮酸经TCA循环，彻底氧化生成水、CO2.而发酵作用是将葡萄糖经糖酵解转变为丙酮酸，在厌氧条件下，被转变为不同的发酵产物。

最常用的灭菌方法是高压蒸汽灭菌，它可以杀灭所有的生物，包括最耐热的某些微生物的休眠体，同时可以基本保持培养基的营养成分不被破坏。 真核生物：凡细胞核有核膜核仁，能进行有丝分裂，细胞质中有线粒体或同时有叶绿体等多种细胞器的生物

菌胶团：指在污水的生物处理中，所有具有荚膜或

粘液、明胶质的絮凝性细菌互相作用聚集成的菌胶团快。

质粒： 是一种独立于染色体外，能自我复制并稳定遗传的环状DNA分子。

生长因子：通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。分为维生素、氨基酸与嘌呤与嘧啶三大类

水活度值：是指在一定的温度和压力条件下，溶液的蒸气压力与同样条件下纯水蒸气压力之比，即αw＝Pw／P0w式中Pw代表溶液蒸气压力，P0w代表纯水蒸气压力。

培养基：是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。

糖酵解：生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解(glycolysis)，

主要分为四种途径：EMP途径、HMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途径。氧化磷酸化中，一分子NADH和FADH2可分别产生3个和2个ATP。 发酵：是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。

氧化磷酸化： 物质在生物氧化过程中形成的NADH和FADH2可通过位于线粒体内膜和细菌质膜上的电子传递系统将电子传递给氧或其他氧化型物质，在这个过程中偶联着ATP的合成，这种产生ATP的方式称为氧化磷酸化。

底物水平磷酸化: 物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成，这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。

生长曲线: 在细菌分批培养中，定时取样测定单位体积里的细胞数，以培养时间为横坐标，以单位体积中的细胞数的对数为纵坐标，可以作出一条反映细菌在整个培养期间菌数变化规律的曲线，这种曲线称为生长曲线。

连续培养：是在分批培养的对数生长期时，不断添加新鲜培养基，同时排出等量的培养物(菌体和代谢产物)，可以延长对数生长期一种培养方法。 致死温度(50-65)：能在10分钟内杀死某种微生物的最高温度界限。芽孢20min120°C（高压湿热灭菌条件121~122°C、20~30min。）

基因突变： 一个基因内部结构或DNA序列的任何改变，改变一对或少数几对碱基的缺失、插入或置

换，而导致的遗传变化

基因重组： 具有不同性状的生物个体的遗传基因从一个生物体转移至另一个生物体内，使遗传基因重新组合后形成新的遗传型个体的过程。 转化： 受体细胞直接吸收来自供体菌的游离DNA片段，并整合到自己的基因组中，从而获得供体的部分遗传性状的过程，

转导： 通过噬菌体的介导，将供体菌DNA片段带入受体菌中，从而使受体菌获得供体菌的部分遗传性状的过程。普遍性转导和局限性转导。、 菌落特征描述： 菌落特征包括大小，形状，隆起形状，边缘情况，表面状态，表面光泽，质地，颜色，透明度等。

影响菌落特征因素 ：细胞结构和生长行为；邻近菌落影响菌落的大小；培养条件，尤其是培养基成分。

原核细胞和真核细胞的区别：

1)核、核膜、染色体 原核生物细胞无核膜，有一个明显的核区，核区集中了主要遗传物质，由一条与类组蛋白相联系的双链DNA构成的染色体组成。真核生物细胞则是由一条或一条以上的双链DNA与组蛋白等结合成的染色体，并由核膜包围。 2)代谢场所 原核细胞没有独立的内膜系统，与代谢有关的酶如呼吸酶合成酶等位于细胞膜上，因此它的能量代谢在质膜上进行。真核细胞不仅有独立的内膜系统，还有细胞骨架，呼吸酶在线粒体中，有专用的细胞器来完成各项生理功能，如线粒体、叶绿体。