第九章 环境污染控制与治理中的微生物学

第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理一、填空题1．根据微生物在构筑物中处于悬浮状态或固着状态，污水好氧生物处理方法可分为______和______。

[江苏大学2010年研]【答案】活性污泥法；生物膜法2．在厌氧或缺氧条件下，利用厌氧性微生物分解污水中有机物的方法，叫做______。

[江苏大学2011年研]【答案】厌氧消化3．活性污泥中的细菌大多数包括在胶质中，以______形式存在。

[江苏大学2011年研] 【答案】菌胶团【解析】菌胶团是指所有具有荚膜或黏液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的细菌团块。

活性污泥中的细菌大多数以菌胶团形式存在。

4．原生动物和微型后生动物在废水处理中的主要作用有______、______、______。

[湖南大学2011年研]【答案】指示作用；净化作用；促进絮凝和沉淀作用【解析】原生动物在污水净化系统中的作用如下：①指示作用，可以用来判断活性污泥和处理水质的好坏。

②净化作用，腐生性营养型原生动物可以吸收污水中溶解性有机物，动物性营养型原生动物可以吞食有机颗粒和其它微小生物，对污水净化起积极作用。

③促进絮凝和沉淀作用，原生动物能分泌一定的粘性物质协同和促使细菌发生絮凝作用。

5．微生物在厌氧环境下对有机物的转化可分为3个阶段，分别是：______、______、______。

[西安建筑科技大学2014年研]【答案】水解发酵；生成乙酸；产甲烷【解析】厌氧发酵可分为3阶段，分别为：①水解发酵阶段，水解和发酵性细菌群将复杂有机物水解为基本单元。

②生成乙酸阶段，产氢和产乙酸细菌群把第一阶段的产物进一步分解为乙酸和氢气。

③产甲烷阶段，由两组生理性质不同的专性厌氧产甲烷菌群构成。

一组是将氢气和二氧化碳合成甲烷，或一氧化碳和氢气合成甲烷；另一组是将乙酸脱羧生成甲烷和二氧化碳，或利用甲酸、甲醇及甲基胺裂解为甲烷。

二、判断题1．在活性污泥絮状物中酵母菌数量最多。

（）[湖南大学2010年研]【答案】错误【解析】活性污泥的主体细菌来源于土壤、河水、下水道污水和空气中的微生物。

水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理水环境污染是指各种人为活动或自然因素导致水体中污染物的浓度超过水体自净能力的程度，影响水生态环境的稳定和健康。

为了控制和治理水环境污染，生态工程和微生物学原理被广泛应用。

生态工程是一种以生物学和工程学为基础的综合应用技术，通过模拟自然生态环境，改善和修复已受污染的水体，达到减少或消除水体污染物的目的。

生态工程对水环境污染的控制具有显著的优势。

生态工程主要包括湿地修复、人工湿地、人工林、人工生态岸线等。

湿地修复是将植物和微生物结合起来进行水体修复的一种方法。

湿地植物具有较强的吸附能力，可以有效地吸附水体中的重金属、有机物等污染物，从而减少水体中的污染物浓度。

同时，湿地植物的根系能够增加水体的氧气含量，促进水体中的微生物生长和活性，进一步加速污染物的降解和去除。

人工湿地是一种人为建造的模拟自然湿地的生态工程系统。

在人工湿地中，通过水体的自然流动、湿地植物的生长和微生物的作用，能够将水体中的污染物进行吸附、降解和去除。

人工湿地主要有人工湿地净化池、植物滞留区等。

通过适当的设计和管理，人工湿地能够高效地净化水体，改善水环境质量。

人工林是通过人为种植一定数量的树木，构建起水体周围的植物屏障，防止水体污染物的进一步扩散。

人工林可以有效地减缓水体流速，提高水体的沉淀能力，从而减少污染物在水体中的浓度。

与此同时，人工林的树木能够吸收大气中的二氧化碳，减少温室效应，改善环境。

人工生态岸线是在水体岸线上设置一定的植物据点，通过生态岸线的过滤作用，能够有效地去除水体中的悬浮物、藻类等有害物质，改善水体的清洁度。

微生物学原理也是水环境污染控制和治理的一种重要手段。

微生物在水体中扮演着重要的角色，能够分解和降解水体中的有机物，减少水体中的污染物浓度。

微生物通过生物吸附、化学反应、酶催化等方式对水体中的污染物进行降解和去除。

在水环境污染治理中，常常利用生物滤池、微生物净化池等工程设施，培养和利用微生物对水体进行处理。

《污染控制微生物学》课程教学大纲课程编号：T1270030课程中文名称：污染控制微生物学课程英文名称：MICROBIOLOGY OF ENVIRONMENTAL ENGINEERING 总学时：54 讲课学时：38 实验学时：16学分：3.5授课对象：环境科学、环境工程、市政工程专业的大学本科生先修课程：环境生物学、生态学、生物化学，环境概论一、课程教学目的污染控制微生物学是环境污染防治与微生物学相结合而产生发展起来的一门交叉学科，是环境科学和环境工程专业的重要专业基础课。

本课程通过对环境污染防治工程中涉及到的微生物学问题，如栖息在自然环境、受污染环境和人工处理系统中的微生物生态、环境的自净作用、环境污染及其生物处理工程中的微生物学原理等基本理论的讲述，和环境微生物学的工程技术的介绍，使学生对环境污染治理的微生物学原理及相应的工程技术有全面和深入的了解和认识，为今后从事环境科学及相关领域的研究、管理和解决环境问题等工作奠定基础，培养环境专业人才。

二、教学内容及基本要求第一章绪论(2学时)●教学内容：微生物的概念，微生物的特点，环境工程微生物的研究对象和任务。

●基本要求：掌握微生物的概念、微生物的特点以及环境工程微生物的研究对象和任务等污染控制微生物学基本知识和研究范畴，对污染控制微生物学及其在环境科学和环境工程中的地位和作用有一个总体性的认识。

第二章原核微生物(5学时)●教学内容：细菌及其一般结构；细菌的特殊结构；放线菌、蓝细菌等其它原核微生物。

●基本要求：掌握原核微生物的基本特征和细菌的一般结构，细菌的特殊结构及其在环境科学中的重要应用潜力；了解放线菌、蓝细菌等其它原核微生物及其在环境工程中的作用。

第三章真核微生物（3学时）●教学内容：包括真菌、藻类、原生动物和微型后生动物等。

●基本要求：把握真菌、藻类、原生动物和微型后生动物等微生物的基本特征，并了解它们在环境科学中的应用领域。

第四章非细胞生物——病毒（1学时）●教学内容：病毒的形态结构、生命特征及其繁殖。

环境工程微生物学课后习题答案（周群英第四版）目录环境工程微生物学................................................................................... 错误!未定义书签。

绪论 (2)1、何谓原核微生物？它包括哪些微生物？ (2)2、何谓真核微生物？它包括哪些微生物？ (2)3、微生物是如何分类的？ (2)6、写出大肠埃希氏杆菌和桔草芽孢杆菌的拉丁文全称。

(2)7、微生物有哪些特点？ (2)第一章病毒 (2)第二章原核微生物 (7)1、细菌有哪几种形态？各举一种细菌为代表。

(7)2、细菌有哪些一般结构和特殊结构？它们各有哪些生理功能？ (7)3、荚膜、粘液层、菌胶团和衣鞘 (7)第三章真核微生物 (12)第四章微生物的生理 (15)第五章微生物的生长繁殖与生存因子 (20)第六章微生物的遗传与变异 (28)第七章微生物的生态 (35)第八章微生物在环境物质循环中的作用 (40)第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理 (44)第十章有机固体废物与废弃的微生物处理及微生物群落 (48)第十一章有机固体废物与废气的微生物处理及其微生物群落 (54)1，何谓堆肥法，堆肥化和堆肥？ (54)2，叙述好氧堆肥的机理。

参与堆肥发酵的微生物有哪些？ (54)3，好氧堆肥的运行条件有哪些？ (55)4，好氧堆肥法有几种工艺？简述各个工艺的过程。

(55)第十二章微生物学新技术在环境工程中的应用 (60)1. 酶制剂剂型有几种？ (60)2. 何谓固定化酶和固定化微生物？ (60)3. 酶和酶菌体固定化方法有哪几种？各用什么载体？ (60)4. 固定化酶和固定化微生物有什么优点？存在什么问题？ (60)5. 生物膜是固定化微生物吗？为什么？ (60)6. 何谓表面活性剂？生物表面活性剂有哪几类？ (60)7. 絮凝剂有几类？微生物絮凝剂在污水生物处理中起什么作用？ (60)8. 叙述污水处理中微生物絮凝剂的作用原理？ (60)9. 微生物制剂有哪些用途？ (60)10. 有几种产氢微生物？它们是如何产氢的？ (61)11. 请叙述微生物产氢电池的工作原理。

污染控制微生物学污染控制微生物学：是环境污染治理与微生物学需昂结合而产生发展起来的一门边缘性型学科，属于环境微生物学到的研究范畴，重点是研究污染控制工程中涉及的微生物学问题，是在普通微生物学的基础上，着重研究栖息在自然环境、受污染环境和人工处理系统中的微生物生态、环境的自净作用、环境污染及其生物处理工程中的微生物学原理。

评价给水水质的重要内容：水的卫生细菌学标准，这也是污染控制微生物学的一项重要内容。

谁是病原体的传播媒介，给水工作者应具备水的卫生细菌学知识，了解水中病原微生物的生长及传播规律，进而掌握消毒和灭菌方法，以保证饮水卫生，防止疾病蔓延。

水中的微生物可以用微生物检测出来。

藻类的滋生时会堵塞给水厂的滤池，使水中有异味、增加色度、浊度。

因此给水工程应尽可能去除这些微生物，以提供符合标准的生活饮用水和工业生产用水，可利用工程菌形成固定化生物活性炭，来消除水中的微量有机物；利用微生物生产生物絮凝剂，以进一步提高饮水水质。

生物处理法的基本原理：利用各种微生物的分解作用，对废水中的微生物进行降解转化，使之矿化且使水中的重金属得以转化。

有高效、经济的特点。

农业上不断的增加化肥、农药的使用量，工业废水的农田排放、有毒有害固体废物的堆放与填埋所引起的有毒有害物质的泄露等原因，造成土壤环境质量的日益恶化。

利用土壤微生物或筛选驯化的工程菌来进行污染土壤修复的生物修复技术研究。

原核生物真核细菌核糖体 70s,在细胞质中 80s，在细胞之中；70s，在某些细胞器中与氧的关系好氧、兼性、厌氧好氧，少数兼性厌氧微生物的分类单位：界、门、纲、目、科、属、种（最基本的单位）微生物的命名：林耐：双命法由两个名字组成，由它所属的属名后面加上种名形容词细菌;是一种具有细胞壁的单细胞原核生物，裂殖繁殖，个体微小，多数在1μm左右。

细菌的细胞结构：细胞壁、细胞质膜、细胞质、核质及内含物构成。

细胞壁的化学组成：肽聚糖、脂类、蛋白质革兰氏阳性菌：（G+）革兰氏阴性菌（G—）革兰氏染色法：碱性染料结晶紫---碘液媒染---酒精脱色---番红复染G+ 紫色G—红色原理：G+细胞壁较厚，肽聚糖含量较高，网格结构紧密，脂类含量低，被酒精脱色时，引起肽聚糖层网格结构孔径缩小以至关闭，阻止不溶性结晶紫-碘复合物的浸出，故菌体呈深紫色。

第九章水环境污染控制与治理的生态工程及微生物学原理一、填空题1．好氧活性污泥的结构和功能的中心是______。

【答案】菌胶团【解析】好氧活性污泥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，称为菌胶团。

菌胶团是所有具有荚膜或黏液或明胶质的絮凝性细菌互相絮凝聚集成的细菌团块。

活性污泥中的细菌大多数以菌胶团形式存在。

2．普通滤池内生物膜的微生物群落有：______、______及______。

【答案】生物膜生物；生物膜面生物；滤池扫除生物【解析】普通滤池内生物膜的微生物群落有：①生物膜生物，是以菌胶团为主要组分，辅以浮游球衣菌、藻类等，它们起净化和稳定污（废）水水质的功能。

②生物膜面生物，是固着型纤毛虫，游泳型纤毛虫及微型后生动物，它们起促进滤池净化速度、提高滤池整体处理效率的功能。

③滤池扫除生物，具有去除滤池内的污泥、防止污泥积聚和堵塞的功能。

3．好氧生物膜的培养有______、______和______法。

【答案】自然挂膜法；活性污泥挂膜法；优势菌种挂膜4．膨胀的活性污泥有两种：一种是由丝状细菌引起的______污泥；另一种是由非丝状细菌引起的______膨胀污泥。

【答案】丝状膨胀；菌胶团【解析】若SVI在200mL／g以上，标志着活性污泥发生膨胀。

在活性污泥系统运行不正常的情况下，则会形成由丝状细菌引起的丝状膨胀污泥和由非丝状细菌引起的菌胶团膨胀污泥。

这两种原因引起的膨胀污泥的SV30均在95％以上，甚至达到100％，完全沉不下来。

二、判断题1．好氧活性污泥中不含厌氧微生物。

（）【答案】错误【解析】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）水中有机和无机固体物质混凝交织在一起，形成的絮状体，又称绒粒。

2．污水厌氧处理后出水可以达标排放。

（）【答案】错误【解析】厌氧消化过程中，胶体物质、碎纸、破布等均能被分解，经彻底消化的污泥是很好的肥料，既不会引起土壤板结，也不会散发臭气。

第九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？它有哪些组成和性质？答：（1）定义活性污泥是指由各种微生微、真菌、原生动物、微型后生动物和各种有机无机的固体物质混凝交织在一起的一种绒粒，即生物群体及它们所依附的有机物质和无机物质的总称。

（2）组成微生物群体主要包括细菌、原生动物和藻类等。

由外到内为水解细菌、发酵细菌、氢细菌和乙酸菌、甲烷菌、硫酸盐还原菌、厌氧原生动物，其中丝状厌氧菌是厌氧活性污泥的中心骨架，菌胶团是好氧活性污泥的中心骨架。

（3）性质活性污泥颜色各异；含水率高；相对密度与水接近；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、对进水pH的变化有一定的承受能力、比表面积大。

2．好氧活性污泥中有哪些微生物？答：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，称为菌胶团。

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）。

3．叙述好氧活性污泥净化污（废）水的机理。

答：好氧活性污泥净化污（废）水的机理如下：（1）在氧化的条件下，活性污泥绒粒中的絮凝性微生物吸附污水中的有机物。

（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。

污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。

（3）原生动物和微型后生动物吸收和吞食未分解彻底的有机物及游离细菌。

4．叙述氧化塘和氧化沟处理污（废）水的机制。

答：氧化塘（又称氧化沟）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。

其处理废水机制如下：（1）细菌利用水中的氧将流入氧化塘的有机污（废）水中有机物氧化分解为H2O、CO2、NH3、PO43-、SO42-、NO3-，并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自身细胞物质。

（2）在光照条件下，藻类利用H2O和CO2进行光合作用合成糖类，再吸收NH3和SO42-合成蛋白质，吸收PO43-合成核酸；并繁殖新藻体。

环境污染治理与微生物学联系在环境治理中,利用微生物作用的生化法因其投资少、处理效率高、运行成本低、二次污染少等优点而得到越来越广泛的应用。

一、在大气污染治理中的应用微生物用于烟气脱硫,不需高温、高压、催化剂,设备要求简单。

利用自养生物脱硫,营养要求低,无二次污染,处理费用为湿法脱硫的50%。

目前公认的硫酸盐还原的最初几点是Postgate1969年证实的：(1)硫酸酰苷酰转移酶(2)腺苷酰硫酸还原酶(3)亚硫酸盐还原酶此后,很多学者利用细菌研究了大量的脱硫技术。

如利用氧化亚铁硫杆菌已使脱硫率达95%以上,日本利用该菌已使H2S脱除率达99.99%,中国利用该菌对炼油厂催化干气和工业废气脱硫,H2S去除率分别为71.5%和46.91%,Saleem等用脱氮硫杆菌的耐受株T.denitrificansF,在厌氧条件下脱硫率达80%。

生物过滤法在50年代中期最先应用于处理空气中低浓度的臭味物质。

到80年代,德、美、荷兰等国相继用此法控制生产过程中的挥发性气体和有毒气体。

其过程为：废气（预处理）生物过滤器→CO2,H20,无机盐类废气在反应器中停留时间很短,处理率可达90%以上。

生物过滤法还可去除空气中的异昧、挥发性物质(VOCs)和有害物质,包括控制(去除)城市污水处理设施中的臭味、化工过程中的生产废气、受污染土壤和地下水中的挥发性物质、室内空气中低浓度物质等。

微生物还可用来固定CO2,实现CO2的资源化,同时产生很多附加值高的产品。

生物技术用于有机废气具有费用低、效率高等优点,在德国、荷兰、日本及北美国家得到广泛应用。

毕立锋等还进行了微生物净化NOx的研究。

二、在水污染治理中的应用1.废水中的脱氮除磷废水中氮、磷是造成水体富营养化的根源,利用生物脱氮除磷已进行了广泛的研究。

污水脱氮技术主要有活性污泥法脱氮工艺,包括A/O(缺氧/好氧)工艺,可使NH4+一N去除率达80%以上,A2/O工艺,改进的氧化沟工艺和SBR工艺都可使总氮(TN)去除率达90%以上。