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用活性污泥法处理废水pH应维持在6.5以上,是因为pH6.5以下的酸性环境不利于细菌和原生动物生的生长,尤其对菌胶团细菌不利。(2分)相反对酵母菌和霉菌有利。(2分)如果活性污泥中有大量霉菌繁殖,由于多数霉菌不像细菌那样分泌粘性物质于细胞外,就会降低活性污泥的吸附能力,其絮凝性能较差,结构松散不易沉降,处理效果下降,甚至导致活性污泥丝状膨胀。(2分)
14、叙述好氧活性污泥净化废水的机理。 答:净化废水的机理为:
(1)有氧条件下,活性污泥绒粒中絮凝性微生物吸附废水中的有机物。 (2)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。废水中水解性有机物直接被细菌吸收,在细菌体内氧化分解,其中间代谢物被另一群细菌吸收,进而无机化。 (3)其它的微生物吸收或吞食未分解彻底的有机物。
15、试述生物脱氮的原理,并通过A/O工艺予以说明。
答:生物脱氮原理:硝态氮(NO3-)在厌氧条件下,可被反硝化微生物利用,逐步还原为分子态的氮而逸出进入大气中。生物脱氮就是利用这一原理去处污水中的硝态氮的一种技术。NO3-的还原过程为:NO3-→NO2-→NO→N2O→N2。
如果污水中含有大量的NH3,可先经硝化作用使之生成NO3-,NO3-在厌氧条件下经反硝化作用而脱氮。自养硝化作用分亚硝化和硝化两个阶段:NH3-→NO2-→NO3-,与其相关的菌分别称之为亚硝酸菌和硝酸菌,总称为硝化细菌。
A∕O脱氮工艺的工艺流程如图所示。
污水首先进入缺氧池并与回流液混合,污水中的一部分有机物作为反硝化菌的碳源被利用,同时硝酸根被转化为氨和氮气。之后,缺氧池的混合液进入氧化池,污水中的有机物得到进一步的降解,同时氨被氧化为硝酸(NO3-)。
16、试述生物脱氮除磷的原理,并通过A2/O工艺予以说明。(20分) 答:生物脱氮原理:硝态氮(NO3-)在厌氧条件下,可被反硝化微生物利用,逐步还原为分子态的氮而逸出进入大气中。生物脱氮就是利用这一原理去处污水中
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的硝态氮的一种技术。NO3-的还原过程为:NO3-→NO2-→NO→N2O→N2。(2分)
如果污水中含有大量的NH3,可先经硝化作用使之生成NO3-,NO3-在厌氧条件下经反硝化作用而脱氮。自养硝化作用分亚硝化和硝化两个阶段:NH3-→NO2-→NO3-,与其相关的菌分别称之为亚硝酸菌和硝酸菌,总称为硝化细菌。(2分) 生物除磷原理: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:A甲酸、乙酸、丙酸等低级脂肪酸;B葡萄糖、甲醇、乙醇等;C丁酸、乳酸、琥珀酸等。(2分)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聚β-羟基丁酸盐(PHB)。与此同时释放出PO3-于环境中。(2分)聚磷菌在好氧条件下,分解体内的聚β-羟基丁酸盐(PHB)和外源基质,产生质子驱动力,将体外PO3-的输送到体内合成ATP和核酸,将过剩的PO3-聚合成细胞贮存物:多聚磷酸盐。(2分)
A∕O脱氮工艺的工艺流程如图所示。(3分)
污水首先进入厌氧池,在厌氧池中①有机物在发酵性细菌的作用下形成挥发性脂肪酸。②聚磷菌释放磷并且合成PHB。③一些异氧微生物将-NH2氨化为NH3。(3分)
接着污水进入缺氧池。在缺氧池内污水与回流液混合,①污水中的一部分有机物作为反硝化菌的碳源被利用,②同时硝酸盐被转化为氨和氮气。(2分)
最后,缺氧池的混合液进入好氧池,在好氧池内①污水中的有机物得到进一步的降解,②同时氨(NH3)被氧化为硝酸盐(NO3-)。(2分)
17、叙述生物除磷的基本原理。
答: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:A甲酸、乙酸、丙酸等低级脂肪酸;B葡萄糖、甲醇、乙醇等;C丁酸、乳酸、琥珀酸等。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聚β-羟基丁酸盐(PHB)。与此同时释放出PO3-于环境中。
聚磷菌在好氧条件下,分解体内的聚β-羟基丁酸盐(PHB)和外源基质,产生质
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子驱动力,将体外PO3-的输送到体内合成ATP和核酸,将过剩的PO3-聚合成细胞贮存物:多聚磷酸盐。
18、简述沼气发酵厌氧处理的生化过程及各阶段参与微生物的类群,它们各起什么作用?(或叙述高浓度有机废水厌氧沼气发酵的理论。) 答:沼气发酵可分为四个阶段:
(1)液化阶段。是水解和发酵性细菌先通过胞外酶的作用,将不溶性有机物水解成可溶性有机物,再将可溶性大分子有机物转化成脂肪酸、醇类CO2、H2、NH3和H2S等。
(2)产氢产乙酸阶段。是产氢和产乙酸细菌把第一阶段的产物进一步分解为H2和乙酸。
(3)产甲烷阶段。两种生理不同的专性厌氧的产甲烷菌群,一组是将H2和CO2合成CH4,或将H2和CO合成CH4;另一组是将乙酸脱羧生成CH4和CO2,或利用甲酸、甲醇及甲基氨裂解为CH4。
(4)同型产乙酸阶段。是同型产乙酸细菌将H2和CO2转化为乙酸的过程。 19、破坏病毒的物理因素有哪些?他们是如何破坏病毒的? 答:破坏病毒的物理因素有:温度、干燥、光及其它辐射
(1) 温度。高温使病毒的核酸和蛋白质衣壳受损伤,高温对病毒蛋白质的
灭活比对病毒核酸的灭活要快。
(2) 干燥。干燥可使病毒RNA释放出来而随后裂解。 (3) 光及其它辐射。其灭活部位是病毒的核酸。
20、G和G的细胞壁结构有哪些异同?各有哪些化学组成?
答:结构组成:G+的细胞壁厚,其厚度为20-80nm,结构简单。G-的细胞比较薄,厚度为10nm。其结构较复杂,分外壁层和内壁层,外壁层有分为三层:最外层是脂多糖层,中间是磷脂层,内层是脂蛋白层。
化学组成:G+含有大量的肽聚糖,独含磷壁酸,不含脂多糖。G-含极少肽聚糖,独含脂多糖,不含磷壁酸。两者的不同还表现在各成分的含量不同。尤其是
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脂肪的含量最明显,G+含脂肪量为1%—4%,G-含脂肪量为11%—22%细胞壁结构。
21、葡萄糖在好氧条件下是如何氧化彻底的?(10分)
答:葡萄糖进入细胞内部以后,首先在细胞质内发生底物水平磷酸化,最终形成2个NADH、2个FADH2和2个丙酮酸。(2分)形成的丙酮酸进入三羧酸循环。(2分)每个丙酮酸分子生成3分子CO2、3分子NADH和1分子FADH2。(2分)生成的所有的NADH和FADH2进入线粒体内膜或细胞膜上的电子传递链,在其传递电子和氢的过程中形成了大量的ATP。(2分)而电子最终传递给氧,由氧和氢在呼吸链上形成6molH2O。(2分)
22、微生物将呼吸作用和光合作用产生的能量转化为ATP的途径有那几种? 答:微生物将呼吸作用和光合作用产生的能量转化为ATP的途径有底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化三种形式。底物磷酸化出现在糖酵解过程中,底物生成含高能键化合物,高能键通过相应酶的作用直接偶联ATP的合成。其特点是底物在氧化过程中脱下的电子或氢不经过电子传递链传递,而是直接交给底物本身氧化的产物,同时将反应过程中释放的能量交给ADP,合成ATP。氧化磷酸化是在有氧呼吸和无氧呼吸过程中产生的。底物在氧化过程中生成的NADH和FADH2可以通过位于线粒体内膜上的电子传递链将电子传递给氧或其他氧化型物质,在这一过程中偶联ATP的合成。光合磷酸化的特点是光引起叶绿素、菌绿素和菌紫素逐出电子,通过电子传递产生的ATP过程。可分为环式光合磷酸化和非环式光合磷酸化两种。
23、试述四大微生物菌落特征。
答:细菌:圆形、光滑、湿润有光泽,半透明或不透明,有各种颜色,菌体育培养基的结合不紧密,易被挑起。
放线菌:干燥,不透明,表面成紧密的丝绒状,上面有一层色彩鲜艳的干粉。菌落和培养基的连接紧密,难以挑起,菌落正反两面颜色不一致。菌落边缘培养基的表面有变形现象。
霉菌:菌落形态较大,质地一般比放线菌疏松。外观干燥,不透明,呈现或紧或松的蛛网状、茸毛状或棉絮状。菌落与培养基的连接紧密,不易挑起。菌落正反两面的颜色和边远与中央的颜色程度不一致
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酵母菌:菌落与细菌相似,但较大较厚,表面湿润光滑,有一定透明度,易被挑起。颜色多成乳白色,少数为红色,极少数为黑色。
24、例举进行硝化作用、反硝化作用及固氮作用的微生物、营养类型、转化条件与产物。(8分)
答: 微生物 硝化作用 硝化细菌 反硝化作用 反硝化细菌 化能异养 生物固氮作用 固氮菌-均为原核 有自养有异养 营养类型 化能自养 转化条件 严格好氧,适于中性及微碱性,最适温度30℃ 产物
NO3- NO2- 厌氧,有机物作为碳源固氮的微环境要严和能源,适于中性至微格厌氧。对异养固氮碱性,最适温度25℃ 菌,C/N越高越好 N2等 NH3 22、用于固体培养基中的凝固剂有哪几种?它们各有何优缺点?为什么以琼脂为最好?(主要比较琼脂与明胶的性能)。(10分)
答:用于固体培养基中常用的凝固剂有琼脂,明胶。(2分)对绝大多数微生物而言,琼脂是最理想的凝固剂,琼脂是由藻类中提取的一种高度分支的复杂多糖,熔点96℃,凝固点40℃,绝大多数微生物不能利用分解,而且耐高压灭菌;(4分)明胶是最早用来作为凝固剂的物质,由胶原蛋白制备而得,所以其可作为N源被某些细菌和许多真菌产生的非特异性胞外蛋白酶以及梭菌产生的特异性胶原蛋白酶分解液化,由于其凝固点太低(20℃),而且不耐高压灭菌,目前已较少作为凝固剂。(4分)
26.什么叫生长曲线?单细胞微生物的典型生长曲线可分几期?各时期的特点是什么?
(1) 当我们把少量纯种单细胞微生物接种到恒容积的液体培养基中后,再适宜温度、通气条件下,它们就会有规律的生长起来,如果以培养时间为横坐标,菌
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