微生物和酶：好氧条件下：枯草芽孢杆菌、根酶、曲霉、α-淀粉酶、脱支酶。厌氧条件下：丙酮丁醇梭状芽孢杆菌、丁醇梭状芽孢杆菌、丁酸梭状芽孢杆菌、β-淀粉酶、葡萄淀粉酶。
15. 脂肪酸是如何进行β-氧化的？其能量如何平衡？
答：脂肪酸先是被脂酰硫激活酶激活，然后α、β碳原子上脱氢、加水、脱氢、再加水，最后在α、β碳位之间的碳链断裂，生成1mol乙酰辅酶A和碳链较原来少两个碳原子的脂肪酸。乙酰辅酶A经三羧酸循环完全氧化成水、二氧化碳。剩下的碳链较原来少两个碳原子的脂肪酸可重复一次β-氧化，以至完全形成乙酰辅酶A而告终。
第一次β-氧化可以得到16molATP，其后的每次可以得到17molATP。
16.复杂有机物的沼气发酵三阶段理论内容是什么？甲烷可通过哪些途径形成？
答：第一阶段：水解酸化阶段，微生物为水解和发酵细菌，包括纤维素分解菌、碳水化合物分解菌、蛋白质分解菌，为专性、兼性厌养菌，分解产物为简单小分子的单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油及CO2、H2等。 第二阶段：产氢产乙酸阶段，微生物为产氢产乙酸菌（为专性、兼性厌养菌），分解产物为乙酸、丙酸、甲酸、乙醇、丙醇和CO2、H2等。
第三阶段：产甲烷阶段，微生物为二组生理作用不同的产甲烷菌，为绝对厌养菌，包括甲烷杆菌、球菌、八叠球菌等。其中一组把氢和CO2转化为甲烷和水；另一组使乙酸脱羧产生甲烷和CO2。
形成途径：由酸和醇的甲基生成；由醇的氧化使二氧化碳还原形成；脂肪酸有时用水做还原剂或供氢体产生；利用氢使二氧化碳还原；在氧和睡存在时，巴氏甲烷八叠球菌与甲酸甲烷杆菌能将一氧化碳还原成甲烷。
17. 何谓氨化作用、硝化作用、反硝化作用、固氮作用？它们各由哪些微生物起作用？ 答：氨化作用：有机氮化合物在氨化微生物的脱氨基作用下产生氨。微生物：梭状芽孢杆菌。
硝化作用：氨基酸脱下的氨，在有氧条件下，经亚硝化细菌和硝化细菌的作用转化为硝酸。微生物：亚硝酸单胞菌属、亚硝酸球菌属、亚硝酸螺菌属、亚硝酸叶菌属、亚硝酸弧菌属、硝化杆菌属、硝化杆球属。 反硝化作用：兼性厌氧的硝酸盐还原细菌将硝酸盐还原成氮气。微生物：施式假单胞菌，脱氮假单胞菌，荧光假单胞菌，紫色杆菌，脱氮色杆菌。
固氮作用：在固氮微生物的固氮没催化作用下，把分子氮转化为氨，进而合成有机氮化合物。微生物：根瘤菌、园褐固氮菌、黄色固氮菌、拜叶林克氏菌属、万氏固氮菌。
18. 什么叫硫化作用？参与硫化作用有哪些微生物？
答：硫化作用：在有氧条件下，通过硫细菌的作用将硫化氢氧化为元素硫，再进而氧化成硫酸。参与的微生物：硫化细菌、硫磺细菌。
19. 什么叫硫酸盐还原作用？它有什么危害？
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答：硫酸盐还原作用：土壤淹水、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还原作用下形成硫化氢。在混凝土排水管和铸铁排水管中，硫酸盐还原作用产生的硫化氢上升到污水表层，与污水表层溶解氧相遇，被氧化成硫酸使混凝土排水管和铸铁排水管受到腐蚀。
20. 铁的三态是如何转化的？有哪些微生物引起管道腐蚀？
答：二价的亚铁盐易被植物微生物吸收利用，转变成含铁有机物。二价和三价铁的化学转化受pH和氧化还原电位的影响。pH为中性和有氧时，二价铁氧化为三价的氢氧化物。无氧时，存在大量二价铁，二价铁还能被细菌氧化为三价铁。铁细菌、纤发菌和球衣菌可以引起管道腐蚀。
21. 磁性细菌是一类什么样的微生物？
答：趋磁细菌是一类在外磁场的作用下能作定向运动并在体内形成纳米磁性颗粒－磁小体的细菌，其主要分布于土壤、湖泊和海洋等水底污泥中。
22. 氧化铁和锰的细菌有哪些？
答：氧化铁和锰的细菌有：覆盖生金菌、共生生金菌、土微菌属。
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？
答：由多种多样的微生物与污废水中的有机的和无机的固体物混凝交织在一起，形成的絮状体或绒粒。 好氧活性污泥组成：好氧微生物和兼性厌氧微生物（兼有少量厌氧微生物）与其上吸附的有机无机固体杂质组成。
好氧活性污泥性质：含水率99%，密度1.002~1.006，具有沉降性能。有生物活性，有吸附、氧化有机物的能力。有自我繁殖的能力。成弱酸性。
厌氧活性污泥组成：兼性厌氧菌和专性厌氧菌与废水中的有机杂质交织在一起形成颗粒污泥。
厌氧活性污泥性质：颜色呈灰色至黑色，有生物吸附作用、生物降解作用和絮凝作用，有一定沉降能力。污泥直径在0.5mm以上。
2. 好氧活性污泥中有哪些微生物？
答：好氧微生物和兼性厌氧微生物（兼有少量厌氧微生物），多数是革兰氏阴性菌，还有其他的革兰氏阳性菌。
3. 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
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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。
4. 叙述氧化塘和氧化沟处理废水的机制。 答：一般用于三级深度处理。机理：
有机物流入氧化塘，其中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SO42-合成蛋白质、吸收PO43-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？ 答：
a) 指示作用 b) 净化作用
c) 促进絮凝和沉淀作用
6. 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？ 答：
活性污泥培养初期 鞭毛虫、变形虫 活性污泥培养中期 游泳型纤毛虫、鞭毛虫 活性污泥培养成熟期 钟虫等固着型纤毛虫、楯纤虫、轮虫
7. 如何培养活性污泥和进行微生物膜的挂膜？
答：间歇式曝气培养和连续曝气培养。1. 取菌种 2. 驯化：间歇曝气，先进低浓度水，曝气，沉淀，倾去上清液，再进同浓度的新鲜废水，继续曝气培养 3. 培养：驯化好的活性污泥用连续曝气法培养。 有自然挂膜法，活性污泥挂膜法，优势菌种挂膜法。活性污泥挂膜法：取活性污泥做菌种，将废水和污泥混合，慢慢将混合液打入滤池，循环，然后变为慢速连续进水，这一过程中，活性污泥附在滤料上以废水中的有机物为营养，生长繁殖。逐渐形成带粘性的生物膜。
8. 叙述生物膜法净化废水的作用机理。
答：上层生物膜中的生物膜生物和生物膜面生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入体内，并氧化分解它，微生物利用吸收的营养构建自身细胞。上一层的代谢产物流向下层，被下一层生物膜生物吸收，进一步被氧化分解成CO2和H2O。老化的生物膜和游离细菌被滤池扫除生物吞食。废水得到净化。
9. 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？
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
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菌，微丝菌属，发硫菌属，贝日阿托氏菌属等。
10. 促使活性污泥丝状膨胀的环境因素有哪些？ 答：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
11. 为什么丝状细菌在废水生物处理中能优势成长？
答：在单位体积中，成丝状扩展生长的丝状细菌的表面积与容积之比较絮凝性菌胶团细菌的大，对有限制性的营养和环境条件的争夺占优势，絮凝性菌胶团细菌处于劣势，丝状菌就能大量繁殖成优势菌，从而引起活性污泥丝状膨胀。
12. 如何控制活性污泥丝状膨胀？
答：根本是要控制引起丝状菌过度生长的环境因子。(1) 控制溶解氧 (2) 控制有机负荷 (3) 改革工艺。
13. 含碳含硫的高浓度有机废水有几种处理方法？ 答：厌氧消化法，有机光合细菌处理。
14. 叙述高浓度有机废水厌氧沼气（甲烷）发酵的理论及其微生物群落。
答：第一阶段：水解和发酵性细菌群将复杂有机物水解发酵。微生物群落是水解发酵性细菌群，有专性厌氧的，有兼性厌氧的。
第二阶段：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。微生物群落是产氢，产乙酸细菌，只有少数被分离出来。
第三阶段：将第一阶段发酵的三碳以上的有机酸，长链脂肪酸，芳香族酸及醇等分解为乙酸和氢气的细菌和硫酸还原菌。微生物群落是两组生理不同的专性厌氧的产甲烷菌群。
第四阶段：为同型产乙酸阶段，是同型产乙酸细菌将氢气和二氧化碳转化为乙酸的过程。正在研究中。
第四章 污、废水深度处理和微污染源水预处理中的微生物学原理
1. 污、废水为什么要脱氮除磷？
答：氮和磷是生物的重要营养源。但水体中氮磷过多，危害极大。最大的危害是引起水体富营养化。蓝藻、绿藻等大量繁殖后引起水体缺氧，产生毒素，进而毒死鱼虾等水生生物和危害人体健康。使水源水质恶化。
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不但影响人类生活，还严重影响工农业生产。
2. 微生物脱氮工艺有哪些？
答：有A/O、A2/O、A2/O2、SBR等。
3. 叙述污、废水脱氮原理。
答：脱氮首先利用设施内好氧段，由亚硝化细菌的消化作用，将NH3转化为NO3—N。再利用缺氧段经反硝化细菌将NO3—N反硝化还原为氮气，溢出水面释放到大气，参与自然界物质循环。水中含氮物质大量减少，降低出水潜在危险性。
4. 参与脱氮的微生物有哪些？它们有什么生理特征？ 答：硝化作用段微生物：
氧化氨的细菌：专性好氧菌，在低氧压下能生长。氧化NH3为HNO2，从中获得能量共合成细胞和固定CO2。温度范围5~30摄氏度，最适温度25~30摄氏度，pH范围5.8~8.5，最适pH为7.5~8.0。 氧化亚硝酸细菌：大多数在pH为7.5~8.0，温度为25~30摄氏度。 反硝化作用段细菌：
反硝化细菌：所有能以NO3为最终电子受体，将HNO3还原为氮气的细菌。
5. 什么叫捷径反硝化？在生产中它有何意义？
答：即消化作用产生HNO2后就转入反硝化阶段。可缩短曝气时间，节省运行费用。
6. 脱氮运行管理中要掌握哪几个关键才能获得高的脱氮效果？ 答：硝化段运行操作： (1) 泥龄 (2) 要供给足够氧
(3) 控制适度的曝气时间（水力停留时间）
(4) 在硝化过程中，消耗了碱性物质NH3，生成HNO3，水中pH下降，对硝化细菌生长不利。 (5) 温度
反硝化段运行操作： (1) 碳源（电子供体/供氢体） (2) pH（由碱度控制） (3) 最终电子受体NO2-和NO3- (4) 温度 (5) 溶解氧
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