高浓度有机废水或剩余活性污泥多用厌氧消化法处理。高浓度有机废水还可用有机光合细菌处理。（略）
13.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。
甲烷发酵理论先后提出了二阶段、三阶段和四阶段发酵理论，这三个理论一个比一个完善。目前应用较多的仍是布赖恩特（Bryant）于1979年提出的四阶段的发酵理论：
第一阶段：是水解和发酵性细菌群将复杂有机物如：纤维素、淀粉等水解为单糖后，再酵解为丙酮酸；将蛋白质水解为氨基酸，脱氨基成有机酸和氨；脂类水解为各种低级脂肪酸和醇，例如乙酸、丙酸、丁酸、长链脂肪酸、乙醇、二氧化碳、氢、氨和硫化氢等。
第二阶段：是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。
第三阶段：第三阶段的微生物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H2和CO2转化为乙酸的过程。第四阶段在厌氧消化中的作用目前仍在研究中。
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第四章 污、废水深度处理和微污染源水处理中的微生物学原理 1.污、废水为什么要脱氮除磷?
氮和磷是生物的重要营养源。但水体中氮、磷量过多，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。不但影响人类生活，还严重影响工、农业生产。鉴于以上原因，脱氮除磷非常重要。
2.微生物脱氮工艺有哪些?
可采用A／O、A2／O、A2／O2、SBR等，工艺均可取得较好脱氮效果。经厌氧—好氧或缺氧—好氧等的合理组合处理，既可去除COD和BOD，又可去除氨氮。脱氮工艺也可除磷。 3.叙述污、废水脱氮原理。
脱氮首先利用设施内好氧段，由亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用，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（N2），溢出水面释放到大气，N2参与自然界物质循环。 4.参与脱氮的微生物有哪些?它们有什么生理特征?
亚硝化细菌和硝化细菌的资源丰富，广泛分布在土壤、淡水、海水和污水处理系统。
亚硝化细菌和硝化细菌是革兰氏阴性菌。有的菌株能在混合培养基中生长，不营化能有机营养，其中的亚硝化单胞菌和亚硝化螺菌能利用尿素作基质。 （1） 氧化氨的细菌：为专性好氧菌，在低氧压下能生长。化能无机营养，
氧化NH3为HNO2，从中获得能量供合成细胞和固定CO2。
（2）氧化亚硝酸细菌：大多数氧化亚硝酸细菌在pH为7.5~8.0，温度25-30℃，亚硝酸浓度为2~30mmol／L时化能无机营养生长最好。其世代时间随环境可变，由8h到几天。硝化杆菌属（Nitrobacter）既进行化能无机营养又可进行化能有机营养，以酵母浸膏和蛋白胨为氮源，以丙酮酸或乙酸为碳源。
（3）反硝化细菌：反硝化细菌是所有能以NO3为最终电子受体，将HNO3还原为N2的细菌总称，种类很多。见表2.4—3。其中的假单胞菌属内能进行反硝化的种最多，如铜绿色假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa）、荧光假
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单胞菌（Pseudomonas fluorecens）
反硝化细菌的碳源来自有机物，如葡萄糖、乳酸、丙酮酸、甲醇等均可作为反硝化细菌的碳源。H2S和H2可作供氢体，碳源为CO2。能源从氧化有机物获得。它的最终电子受体是NO3和NO2。最适pH为7~8。 5.什么叫捷径反硝化?在生产中它有何意义?
采用“捷径反硝化”即硝化作用产生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?
在运行操作上要掌握好几个关键。 ① 泥龄（即悬浮固体停留时间θ
SRT）是重要控制指标，可通过排泥控制
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泥龄，一般控制在五d以上，泥龄要大于硝化细菌的比生长速率。 ② 要供给足够氧 处理生活污水时，溶解氧一般控制在1.2~2.0mg／L为
宜。工业废水则要看废水的有机物浓度（COD和BOD）和NH3含量的高低，适当提高溶解氧。如味精废水COD和NH3都高，溶解氧维持在4.5 mg／L左右为宜。才能满足去除COD和氧化NH3用。 ③ 控制适度的曝气时间（或说水力停留时间） 普通的活性污泥法的曝气
时间为4~6h，甚至8h（如SBR法）。
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。满足硝化细菌对pH的需求。氧化1 mg／L NH3所产生的酸度需要10mg／L碱度中和。投加NaHCO3还可供给硝化细菌碳源。
⑤ 温度 虽然大多数硝化细菌生长的最适温度为25~30℃，实际上它们
的生长温度范围是较广的。况且硝化细菌种类多，适合各种温度生长的硝化细菌都有，低至—5℃，高至60℃。可以将它们应用于污水和废水生物处理中。硝化和反硝化的合理组合方式和顺序对提高NH3一N的去除率有很大关系。如何选择工艺?一级硝化—反硝化好还是多级硝化—反硝化好，要依据水质而定，主要看COD负荷和NH3一N负荷（或说COD和NH3一N浓度）高低。负荷低级数少好，负荷
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高级数多效果好，而且运行费用经济。
7.何谓积磷菌?有哪些积磷菌?叙述它的放磷和吸磷的生化机制。
根据某些微生物在好氧时不仅能大量吸收磷酸盐（PO43）合成自身核
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酸和ATP，而且能逆浓度梯度过量吸磷合成贮能的多聚磷酸盐颗粒（即异染颗粒）于体内，供其内源呼吸用。称这些细菌为聚磷菌。具有聚磷能力的微生物就目前所知绝大多数是细菌。聚磷的活性污泥是由许多好氧异养菌、厌氧异养菌和兼性厌氧菌组成。实质是产酸菌（统称）和聚磷菌的混合群体。文献报道，从活性污泥中分离出来的聚磷细菌种类多，其中聚磷能力强、数量占优势的聚磷菌是不动杆菌——莫拉氏菌群、假单胞菌属、气单胞菌属和黄杆菌属等60多种。有聚磷能力的还有硝化细菌中的亚硝化杆菌属、亚硝化球菌属、亚硝化叶菌属和硝化杆菌属、硝化球菌属等。
聚磷菌在厌氧时又能释放磷酸盐（PO43）于体外。故可创造厌氧、缺
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氧和好氧环境，让聚磷菌先在含磷污、废水中厌氧放磷，然后在好氧条件下充分地过量吸磷，而后通过排泥从污水中除去部分磷，可以达到减少污、废水中磷含量的目的。
（1）厌氧释放磷的过程：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（Sbs）：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PO43于环境中。
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（2） 好氧吸磷过程：聚磷菌在好氧条件下，分解机体内的聚β—羟基丁
酸盐和外源基质，产生质子驱动力（pmf），将体外的PO43输送到
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体内合成ATP和核酸，将过剩的PO43聚合成细胞贮存物：多聚磷
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酸盐。
8.有哪些除磷工艺?在运行操作中与脱氮有何不同?
除磷工艺有如下几种：Bardenpho生物除磷工艺、Phoredox工艺、A／O及A2／O、UCT（University of Cape Town Process）工艺、VIP工艺、旁硫除磷一Phostrip工艺、SBR法等。
生物除磷：创造厌氧、缺氧和好氧环境，让聚磷菌先在含磷污、废水中厌氧
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