周群英《环境工程微生物学》(第3版)课后习题(第十二章 微生物学新技术在环境工程中的应用)【圣才出品

第十二章微生物学新技术在环境工程中的应用
1．酶制剂剂型有几种？
答：酶制剂剂型共有六种：
（1）干燥粗酶制剂
将用麸曲或深层发酵的培养液除菌（或不除菌）后，与淀粉等惰性填料混合、干燥制成粗酶。

（2）稀液体酶制剂
将培养液过滤除去菌体等杂质后，直接加稳定剂（甘油、乙醇、氯化钠等的复合物）和防腐剂作为商品出售。

（3）浓液体酶制剂
将培养液过滤除去菌体等杂质，浓缩后再加稳定剂和防腐剂制成商品。

（4）干燥粉状酶制剂
我国生产的酶制剂多属于此种类型。

（5）结晶酶
结晶酶是经过高度纯化而结晶的固体酶制剂。

（6）固定化酶
将酶和酶菌体固定在载体上，制成不溶于水的固态酶，可较长时间使用。

2．何谓固定化酶和固定化微生物？
答：（1）固定化酶
固定化酶是指从筛选、培育获得的优良菌种体中提取活性极高的酶，再用包埋法（或交
联法、载体结合法、逆胶束酶反应系统）等方法将酶固定在载体上，制成的不溶于水的固态酶。

（2）固定化微生物
固定化微生物是指以与固定化酶相同的固定方法将酶活力强的微生物体固定在载体的多酶体系。

3．酶和酶菌体的固定化方法有几种？各用什么载体？
答：酶和酶菌体的固定化方法和所需载体如下：
（1）载体结合法
载体结合法是以共价结合、离子结合和物理吸附等方法将酶固定在非水溶性载体上的方法。

载体有葡聚糖、活性炭、胶原、琼脂糖、多孔玻璃珠、高岭土、硅胶、氧化铝、羧甲基纤维索等。

（2）交联法
交联法是指酶与两个或两个以上官能团的试剂反应形成共价键的固定方法。

交联剂有：戊二醛、双重氮联苯胺和六甲撑二异氰酸酯。

（3）包埋法
包埋法是将酶包埋在凝胶微小格子（格子型）中，或将酶包裹在半透性的聚合物膜（微胶囊型）内的固定方法。

格子型的包埋材料有：聚丙烯酰胺（PAM）凝胶、聚乙烯醇（PVA）、琼脂、硅胶、角叉菜胶（红藻提取物-凝胶）等。

微胶囊型的包埋材料有尼龙、乙基纤维素和硝酸纤维素。

（4）逆胶束酶反应系统
表面活性剂的两性分子在有机溶剂中自发形成聚集体。

其亲水性一端连接成逆胶束的极
性核，水分子插入核中，其疏水性的一端进入主体有机溶剂中，酶分子溶于逆胶束中，组成逆胶束酶系统。

4．固定化酶和固定化微生物有什么优点？存在什么问题？
答：（1）优点
固定化微生物比未固定化的微生物性能好，稳定，降解有机物性能力能，耐毒，抗杂菌，耐冲击负荷，可提高处理效果。

固定化酶可以制成酶膜、酶布、酶管（柱）、酶粒、酶片。

酶管可用于处理动态废水，酶不会流失。

（2）问题
就目前的水平，完全用固定化酶处理废水成本昂贵，有的固定化酶的活性半衰期20d，它的使用寿命为1～2年，而且它的机械强度较一般的硬质载体差，在酶布或酶柱上容易长杂菌，有杂菌污染等问题，这些都是目前亟待解决的问题。

5．生物膜是固定化微生物吗？为什么？
答：生物膜是固定化微生物。

原因如下：
（1）固定化微生物技术是指利用化学的或物理的手段将游离的微生物定位于限定的空间区域，并使之成为不悬浮于水仍保持生物活性、可反复利用的方法。

这里的微生物主要是人为选定的特效降解菌的优势菌种，应满足以下3个基本条件：①投加的菌体活性高；②菌体可快速降解目标污染物；③在系统中不仅能竞争生存，而且可维持相当数量。

（2）生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。

生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等
组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。

生物膜自滤料向外可分为厌氧层、好氧层、附着水层、运动水层。

生物膜法的原理是：生物膜首先吸附附着水层有机物，由好氧层的好氧菌将其分解，再进入厌氧层进行厌氧分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。

所以生物膜法又称固定膜法，生物膜即固定化微生物。

6．何谓表面活性剂？生物表面活性剂有哪几类？
答：（1）表面活性剂
生物表面活性剂与一般的表面活性剂结构类似，具有表面活性，它的相对分子质量小，分子中具有脂肪烃链构成的非极性疏水基和有极性的亲水基，如磷酸根或多羟基基团。

它可改变两相界面的物理性质，故称为生物表面活性剂。

（2）分类
生物表面活性剂可分为糖脂、中性脂/脂肪酸、含氨基酸类脂、磷脂、聚合物、细胞表面本身6类。

7．絮凝剂有几类？微生物絮凝剂在污（废）水生物处理中起什么作用？
答：（1）絮凝剂分类
①有机高分子絮凝剂或助凝剂，如聚丙烯酰胺、甲壳素等。

②无机絮凝剂，如硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁，碱式氯化铝等。

③微生物絮凝剂，是从微生物体内提取的细胞分泌物，它是具有良好的絮凝作用和沉淀效果的水处理絮凝剂。

a．成分是多糖、纤维素、蛋白质等。

b．易被生物降解，不会引起二次污染，使用安全，用量较少。

但目前生产成本较高。

c．放线菌、霉菌及酵母菌，乃至原生动物的一些种也具有絮凝作用，是由于这些微生物细胞表面的胞外多聚物有絮凝作用所致。

（2）作用
微生物絮凝剂在污（废）水生物处理中可以强化絮凝效果，改善出水水质。

而且不会引起二次污染，使用安全。

8．叙述污（废）水处理中微生物絮凝剂的作用原理。

答：絮凝的机制尚无定论，通常认为：
（1）ECP的酸性多糖通过离子键与活性污泥发生絮凝，ECP的中性多糖通过氢键和活性污泥发生絮凝，ECP在其中起桥梁作用。

（2）ECP具有阴离子基团，可和二价阳离子结合构成三维空间结构，维持絮体完整性。

（3）ECP是生物表面活性剂，可以降低活性污泥和水之间的表面张力，降低两者的亲和性，增加微生物之间及微生物絮团之间的亲和性。

增加微生物絮团和活性污泥的疏水性，再加上微生物絮凝剂自身絮凝成大颗粒就变得更易沉淀，达到泥水分离的目的。

9．微生物制剂有哪些用途？
答：微生物制剂的用途如下：
（1）生物膜挂膜。

（2）废水活性污泥法处理过程的添加剂，初沉池，曝气池均可投加，可提高废水处理效率。

（3）有机固体废弃物堆肥的菌种和添加剂。

可加速堆肥腐熟。

（4）家庭便池、公厕的除臭剂。

（5）禽畜粪便处理的菌种。

（6）污染严重的河道进行生物修复，疏浚河道底泥。

（7）降解和清除海面浮油和炼油厂的废弃物。

（8）土地生物修复和河床底泥的生物修复。

10．有哪几种产氢微生物？它们是如何产氢的？
答：产生氢气的微生物的种类及其产氢机制如下：
（1）不产氧光合细菌
不产氧光合细菌在光照条件下，利用低分子有机物作供氢体，还原CO2构成自身细胞，产生分子更小的有机物和H2O，有的光合细菌（如紫色非硫细菌）能放出H2。

不产氧光合细菌产H2的机制如下：
不产氧光合细菌与水解产酸菌混合生长，依靠水解产酸菌对大分子有机物的水解作用，并降解为小分子的有机酸后，再由光合细菌对有机酸的光解作用而产生H2。

（2）蓝细菌和绿藻
在通常情况下，蓝细菌和绿藻在光照条件下，利用H2O作供氢体，光解H2O为2H+和O2。

H+将CO2还原为有机物构成自身细胞，放出O2。

（3）其他产氢细菌
常见的产氢细菌有兼性厌氧的大肠杆菌、产气肠杆菌，严格厌氧的丁酸梭菌、巴氏梭菌等。

11．叙述微生物产氢电池的工作原理。