菌，从氧化硫化氢、元素硫、硫代硫酸盐、亚硫酸盐及多硫磺酸盐（例如四连硫酸盐）中获得能量，产生硫酸，同化二氧化碳合成有机物。 13．什么叫硫酸盐还原作用?它有什么危害?
海水、河流、湖泊等水体处于缺氧状态时，硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐和次亚硫酸盐在微生物的还原作用下形成硫化氢，这种作用就叫反硫化作用，亦叫硫酸盐还原作用。例如，脱硫脱硫弧菌（Desulfovibrio desulfuricans）利用葡萄糖和乳糖还原硫酸盐。
14．铁的三态是如何转化的?有哪些微生物引起管道腐蚀?
自然界中铁以无机铁化合物和含铁有机物两种状态存在。无机铁化合物有溶解的二价亚铁和不溶性的三价铁。二价的亚铁盐易被植物、微生物吸收利用，转变为含铁有机物，二价铁、三价铁和含铁有机物三者可互相转化。 15．磁性细菌是一类什么样的微生物?
趋磁性细菌的呼吸类型有：①专性微好氧类型，形成含Fe3O4的磁体，如趋磁性水螺菌简称MS-1；②兼性微好氧类型，在微好氧和厌氧条件均能形成Fe3O4的磁体，MV-1；③严格厌氧类型，菌体细胞内形成含硫化铁的磁体，如RS—1；④好氧型类型，在好氧条件下形成含Fe3O4的磁体。趋磁性细菌的代谢类型也具有多样性。
趋磁性细菌永久性的磁性特征是由体内大小40~100nm的铁氧化物单晶体包裹的磁体（magnetosomes）引起的。磁体是由5~40个形状均一的Fe3O4磁性颗粒，沿其轴线整齐排列而构成的磁链。 16．氧化铁和锰的细菌有哪些?
锈铁嘉利翁氏菌（Gallionella feruginea）是重要铁细菌，严格好氧和微好氧，仅以Fe2+作电子供体，化能自养。通过卡尔文循环吸收CO2。
铁细菌氧化亚铁产生能量合成细胞物质。
氧化锰的细菌中能氧化铁的有覆盖生金菌（Metallogenium personatum）和共生生金菌（Metallogenium sumbioticum），还有土微菌属（Pedomicrobium）。它们能将氧化的锰、铁产物积累、包裹在细胞表面或积累于细胞内。
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第三章 水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理
1.什么叫活性污泥?它的组成和性质是什么?
好氧活性污泥是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物（兼有少量的厌氧微生物）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。好氧活性污泥的组成：好氧活性污泥是由多种多样的好氧微生物和兼性厌氧微生物（兼有少量的厌氧微生物）与其上吸附的有机的和无机的固体杂质组成。 2.好氧活性污泥中有哪些微生物?
好氧活性污泥（绒粒）的结构和功能的中心是能起絮凝作用的细菌形成的细菌团块，称菌胶团。在其上生长着其他微生物，如酵母菌、霉菌、放线菌、藻类、原生动物和某些微型后生动物（轮虫及线虫等）。因此，曝气池内的活性污泥在不同的营养、供氧、温度及pH等条件下，形成由最适宜增殖的絮凝细菌为中心，与多种多样的其他微生物集居所组成的一个生态系。 3. 叙述好氧活性污泥净化废水的机理。
好氧活性污泥的净化作用有类似于水处理工程中混凝剂的作用，同时又能吸收和分解水中溶解性污染物。因为它是由有生命的微生物组成，能自我繁殖，有生物“活性”，可以连续反复使用，而化学混凝剂只能一次使用，故活性污泥比化学混凝剂优越。
4.叙述氧化塘和氧化沟处理废水的机制。
氧化塘（或氧化沟）一般用于三级深度处理。用以处理生活污水和富含氮、磷的工业废水。其处理机理如下：
有机废水流人氧化塘，其中的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
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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S咣—合成蛋白质、吸收州—合成核酸。并繁殖新藻体。
5.菌胶团原生动物和微型后生动物有哪些作用?
原生动物和微型后生动物在污（废）水生物处理和水体污染及自净中起到三个方面作用。
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（1）．指示作用
生物是由低等向高等演化的，低等生物对环境适应性强，对环境因素的改变不甚敏感。较高等生物则相反，例如钟虫和轮虫对溶解氧和毒物特别敏感。
（2）．净化作用
lml正常好氧活性污泥的混合液中有5 000~20 000个原生动物，70％~80％是纤毛虫，尤其是小口钟虫、沟钟虫、有肋榍纤虫、漫游虫出现频率高，起重要作用，轮虫则有100~200个。有的废水中轮虫优势生长繁殖，lmL混合液中达到500~1 000个。
（3）．促进絮凝和沉淀作用
污、废水生物处理中主要靠细菌起净化作用和絮凝作用。然而有的细菌需要一定浓度的原生动物存在，由原生动物分泌一定的粘液物协同和促使细菌发生絮凝作用。
5.在废水生物处理过程中如何利用原生动物的演替和个体变化判断处理效果?
原生动物及微型后生动物的指示作用表现为以下三方面：①可根据上述原生动物和微型后生动物的演替，根据它们的活动规律判断水质和污（废）水处理程度。还可判断活性污泥培养成熟程度。②根据原生动物种类判断活性污泥和处理水质的好与坏。如固着型纤毛虫的钟虫属、累枝虫属、盖纤虫属、聚缩虫属、独缩虫属、楣纤虫属、吸管虫属、漫游虫属、内管虫属、轮虫等出现，说明活性污泥正常，出水水质好。当豆形虫属、草履虫属、四膜虫属、屋滴虫属、眼虫属等出现，说明活性污泥结构松散，出水水质差。③还可根据原生动物遇恶劣环境改变个体形态及其变化过程判断进水水质变化和运行中出现的问题。以钟虫为例：当溶解氧不足或其他环境条件恶劣时，钟虫则由正常虫体向胞囊演变的一系列变态（见图1.3—7，①~⑦）变化。 6.如何培养活性污泥和进行微生物膜的挂膜?
生产装置中活性污泥的培养有间歇式曝气培养和连续曝气培养 ⑴间歇式曝气培养
①菌种来源：取自污水处理厂的活性污泥；取自不同水质废水处理厂的活性污泥；取自相同水质废水处理厂的活性污泥；取本厂集水池或沉淀池的下脚污泥或本厂污水长期径流的河流淤泥经扩大培养后备用。
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②驯化：凡是采用与本厂不同水质废水处理厂的活性污泥作菌种都要先经驯化后才能使用。用间歇式曝气培养法驯化。先进低浓度废水培养，曝气23h，沉淀1h，倾去上清夜，再进同浓度的新鲜废水，继续曝气培养。每一浓度运行3~7d，通过镜检观察到活性污泥生长量增加。可调高一个浓度，如同前一个浓度的操作方法运行。以后逐级提高废水浓度，一直提高到原废水浓度为止。驯化初期，活性污泥结构松散，游离细菌较多，出现鞭毛虫和游动性纤毛虫。此时的活性污泥有一定的沉降效果。在驯化过程中，通过镜检可看到原生动物由低级向高级演替。驯化后期以游动性纤毛虫为主，出现少量的、有一定耐污能力的纤毛虫如累枝虫。活性污泥沉降性能较好，上清夜与沉降污泥可看出界限，且较清，驯化结束。但进水流量仍未达到设计值。 ③培养：将驯化好的活性污泥改用连续曝气培养法继续培养。此时通过镜检和化学测定分析指标衡量培养的进度，当菌胶团结构紧密，原生动物以钟虫等固着型纤毛虫为主，有轮虫出现；直到活性污泥全面形成大颗粒絮团，而且结构紧密，沉淀性能极好，混合液的30min体积沉降比（SV30）达50%以上；SVI在100mL/g左右，钟虫等固着型纤毛虫大量出现，相继出现楯纤虫、漫游虫、轮虫时即进入成熟期，完成活性污泥培养阶段。 ⑵连续曝气培养
除间歇式培养处，还可用连续培养。在处理生活污水和工业废水时，凡取现成的与本厂相同水质处理厂的活性污泥作菌种时，都可直接用连续曝气培养法培养活性污泥。活性污泥的接种量按曝气池有效体积的5%~10%投入，启动的头几天可先闷曝，溶解氧维持在1mg/L左右，然后以小流量入进水，每调整一个流量梯度要维持约一周的运行时间。随着进水流量逐渐增大，溶解氧的浓度要逐渐提高。当进水流量达到设计流量时，若工业废水的进水BOD5在200~300mg/L。MLSS维持在3000mg/L左右溶解氧要维持在2~3mg/L。若生活污水的进水BOD5在150~250mg/L，曝气池内的MLSS维持在2000mg/L左右，溶解氧可维持在1~2mg/L。
好氧生物膜的培养有自然挂膜法、活性污泥挂膜法和优势菌挂膜法 ⑴自然挂膜法
用泵慢流速将带有自然菌种的工业废水通入空的塔式生物滤池内，不断循环
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3—7天，之后改为慢速连续进水。这过程中废水中的自然菌种和空气微生物附着在滤料上，以废水中的有机物为营养，生长繁殖。当进水流量或水力表面负荷达到设计值时，滤池出水的生化指标接近排放不标准，则完成生物膜的培养工作，进入正式运行。 ⑵活性污泥挂膜法
取处理生活污水或处理工业废水的活性污泥菌种。用本厂的废水和活性污泥混合 ，用泵慢速度将混合液打入滤池内，循环3~7d，之后改为慢速度持续进水。这过程中活性污泥微生物附着在滤纸上，以废水中的有机物为营养，生长繁殖。滤纸上的微生物量由少变多，逐渐形成一层带粘性的微生物薄膜，即生物膜。当进水流量或水力表面负荷达到设计值时，滤池自上而下形成正常的分层微生物相。滤池出水的生化指标接近排放标准，即完成生物膜的培养工作，进入正式运行阶段。 [3]优势菌种挂膜法
优势菌种是从自然环境或废水处理中筛选、分离获得的，对某种工业废水有强降解能力的菌株。优势菌种也可通过遗传育种获得优良菌种，甚至通过基因工程构建超级菌作菌种。
因优势菌对所要处理的废水有强的降解能力，所以，用废水和优势菌充分混合，用泵慢速度将菌液打进生物滤池内，循环运行3~7d，使优势菌黏附于滤料上，然后以慢流速连续进水。当滤池内自上而下形成正常的分层微生物相。运行指标和运行方法如活性污泥挂膜法，使进水流量达到设计值，滤池出水的生化指标接近排放指标时，即完成生物膜的培养工作，进入正式运行阶段。
7.叙述生物膜法净化废水的作用机理。
生物膜在滤池中是分层的，上层生物膜中的生物膜生物（絮凝性细菌及其他微生物）和生物膜面生物（固着性纤毛虫、游动性纤毛虫及微型后生动物）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人体内，并氧化分解之，微生物利用吸收的营养构建自身细胞。上一层生物膜的代谢产物流向下层，被下一层生物膜生物吸收，进一步被氧化分解为CO2和H2O。老化的生物膜和游离细菌被滤池扫除生物（轮虫、线虫、颗体虫等）吞食，通过以上微生物化学和吞
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