2025年大學(xué)《生物技術(shù)》專業(yè)題庫——生物技術(shù)在水處理和凈化中的應(yīng)用考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每小題2分，共20分。下列每小題備選項(xiàng)中，只有一個(gè)是符合題目要求的，請將正確選項(xiàng)的字母填在題后的括號內(nèi)。）1.在生物處理技術(shù)中，活性污泥法屬于（）。A.生物膜法B.厭氧消化法C.化學(xué)沉淀法D.物理過濾法2.下列哪種微生物在水處理中主要負(fù)責(zé)將氨氮（NH?-N）氧化為亞硝酸鹽氮（NO??-N）？（）A.硝化細(xì)菌B.反硝化細(xì)菌C.腐殖細(xì)菌D.放線菌3.生物膜法處理污水的核心過程發(fā)生在（）。A.活性污泥與微生物的混合液B.填料表面附著的微生物群落C.污水與空氣的直接接觸界面D.污水內(nèi)部的物理沉淀區(qū)域4.膜生物反應(yīng)器（MBR）技術(shù)的核心優(yōu)勢在于（）。A.能有效去除水中的溶解性鹽類B.對低濃度有機(jī)物的去除效率極高C.運(yùn)行過程中污泥流失少，出水水質(zhì)好D.能同時(shí)進(jìn)行高效的硝化和反硝化作用5.厭氧消化技術(shù)主要應(yīng)用于（）。A.去除污水中的溶解性有機(jī)物B.去除污水中的懸浮固體C.去除污水中的氨氮D.高濃度有機(jī)廢水的處理與能源回收6.將微生物固定在載體上，使其保持活性并能夠重復(fù)使用的技術(shù)稱為（）。A.活性污泥法B.生物膜法C.固定化細(xì)胞技術(shù)D.膜生物反應(yīng)器技術(shù)7.下列關(guān)于生物處理技術(shù)的描述，錯(cuò)誤的是（）。A.生物處理法通常成本較低，運(yùn)行穩(wěn)定B.生物處理法能較徹底地去除有機(jī)污染物C.生物處理法對某些難降解有機(jī)物效果有限D(zhuǎn).生物處理過程中通常會產(chǎn)生大量的污泥8.在水處理中，化學(xué)需氧量（COD）和生化需氧量（BOD）都是常用的水質(zhì)指標(biāo)，它們的主要區(qū)別在于（）。A.COD測量的是總有機(jī)物含量，BOD測量的是可生物降解有機(jī)物含量B.COD測量的是溶解性有機(jī)物含量，BOD測量的是懸浮性有機(jī)物含量C.COD包含BOD，BOD包含CODD.COD適用于酸性水體，BOD適用于堿性水體9.利用植物修復(fù)水體污染物的技術(shù)，主要依賴于（）。A.植物根系分泌的酶降解污染物B.植物吸收水體中的污染物并積累C.植物促進(jìn)水體中的微生物繁殖D.植物改變水體pH值去除污染物10.微生物對某些難以生物降解的污染物（如多氯聯(lián)苯PCBs）進(jìn)行降解時(shí)，常常需要（）。A.人工投加營養(yǎng)物質(zhì)B.引入特定的基因工程菌C.延長污泥齡D.增加曝氣量二、填空題（每空1分，共15分。請將答案填寫在橫線上。）1.生物處理技術(shù)去除污水中主要污染物（COD、BOD）的原理主要是通過微生物的________作用和________作用。2.活性污泥法中，為了保證微生物的正常代謝，需要維持合適的________比（F/M）和________齡。3.生物膜法系統(tǒng)中，填料的表面性質(zhì)和結(jié)構(gòu)對生物膜的________、________和________有重要影響。4.厭氧生物處理過程中，產(chǎn)甲烷菌可以將________轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳，實(shí)現(xiàn)能源回收。5.固定化酶/細(xì)胞技術(shù)可以提高生物催化劑的________、________和________。6.水質(zhì)監(jiān)測中，生物傳感器利用生物材料（如酶、抗體、細(xì)胞）對特定污染物產(chǎn)生________反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)快速檢測。7.生物修復(fù)技術(shù)包括________修復(fù)、________修復(fù)和________修復(fù)等多種類型。8.基因工程可以通過改造微生物的________，使其獲得更強(qiáng)的污染物降解能力。三、名詞解釋（每小題3分，共15分。請給出下列名詞的準(zhǔn)確定義。）1.生物脫氮2.污泥膨脹3.固定化細(xì)胞4.膜生物反應(yīng)器（MBR）5.人工濕地四、簡答題（每小題5分，共20分。請簡要回答下列問題。）1.簡述活性污泥法與生物膜法的主要區(qū)別。2.簡述生物處理技術(shù)去除水中氮、磷的主要途徑。3.簡述固定化細(xì)胞技術(shù)在水處理中有哪些優(yōu)勢。4.簡述生物技術(shù)在水處理中面臨的主要挑戰(zhàn)。五、論述題（10分。請結(jié)合實(shí)例，論述生物技術(shù)在水處理和凈化中的應(yīng)用前景及發(fā)展趨勢。）試卷答案一、選擇題1.A解析思路：活性污泥法是通過向廢水中投加營養(yǎng)物，形成含有大量微生物的懸浮液（活性污泥），利用微生物的新陳代謝作用去除污染物的生物處理方法，屬于生物膜法的一種特殊形式（懸浮生物膜）。2.A解析思路：氨氮氧化為亞硝酸鹽氮是生物脫氮過程中的第一步，主要由硝化細(xì)菌（如亞硝化單胞菌）完成。3.B解析思路：生物膜法的核心是微生物附著在填料等固體表面，形成生物膜，污染物在流動過程中與生物膜接觸而被降解。4.C解析思路：MBR的核心優(yōu)勢在于結(jié)合了生物處理（去除有機(jī)物、氮磷）和膜分離技術(shù)，能有效截留活性污泥和懸浮固體，獲得極高的出水水質(zhì)。5.D解析思路：厭氧消化主要用于處理高濃度的有機(jī)廢水（如污泥、食品加工廢水），通過產(chǎn)甲烷菌的作用將復(fù)雜有機(jī)物分解為甲烷和二氧化碳，實(shí)現(xiàn)能源回收。6.C解析思路：固定化細(xì)胞技術(shù)是將活細(xì)胞包裹或固定在載體上，使其保持生物活性并可以重復(fù)使用的技術(shù)。7.C解析思路：生物處理技術(shù)對某些難降解有機(jī)物（如PCBs、氯代烴等）的去除效果通常有限，需要結(jié)合其他方法或特定菌種。8.A解析思路：COD是水中所有可被化學(xué)氧化的物質(zhì)消耗氧化劑的總量，包括可生物降解和不可生物降解的有機(jī)物；BOD是指在特定溫度下，微生物分解水中可生物降解有機(jī)物所消耗的溶解氧量。9.B解析思路：植物修復(fù)利用植物吸收、轉(zhuǎn)化和積累環(huán)境中的污染物，將其轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)或促進(jìn)其在土壤中的降解。10.B解析思路：難降解污染物通常需要特定的微生物或酶來降解，引入基因工程菌可以定向改造微生物，賦予其降解特定污染物的能力。二、填空題1.降解；合成解析思路：生物處理的核心是微生物代謝活動，包括分解有機(jī)物（降解）并利用分解產(chǎn)物合成自身細(xì)胞物質(zhì)（合成）。2.微生物；有機(jī)物解析思路：F/M比指單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入活性污泥系統(tǒng)的微生物量（MLSS）與進(jìn)水有機(jī)物量（BOD）的比值；污泥齡（SRT）指活性污泥在系統(tǒng)中的平均停留時(shí)間。3.形成與生長；脫落；代謝活性解析思路：填料性質(zhì)影響生物膜的初始附著、生長速度和厚度（形成與生長），也影響生物膜的穩(wěn)定性（脫落），以及生物膜內(nèi)部的微生物活性（代謝活性）。4.污泥中的有機(jī)物（或揮發(fā)性固體）解析思路：產(chǎn)甲烷菌是厭氧消化中的終末產(chǎn)甲烷菌，其作用底物主要是污泥等有機(jī)物中較易降解的部分（如揮發(fā)性固體）。5.穩(wěn)定性；重復(fù)使用性；固定化效率解析思路：固定化技術(shù)能提高酶或細(xì)胞在harsh條件下的穩(wěn)定性，使其可反復(fù)使用，并可能提高催化效率（固定化效率）。6.特異性解析思路：生物傳感器的關(guān)鍵在于其生物敏感材料（酶、抗體等）對目標(biāo)污染物具有高度的特異性識別能力。7.植物修復(fù)；微生物修復(fù)；物理化學(xué)修復(fù)解析思路：這是生物修復(fù)技術(shù)按作用主體劃分的主要類型。8.代謝途徑（或遺傳特性）解析思路：基因工程通過改造微生物的基因，從而改變其代謝途徑或獲得新的遺傳特性，以滿足特定需求（如降解污染物）。三、名詞解釋1.生物脫氮：指利用微生物的代謝活動，將污水中溶解性的氨氮（NH?-N）逐步轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓∟?）或氮氧化物（NOx）并從水中去除的過程。2.污泥膨脹：指在活性污泥法運(yùn)行過程中，由于絲狀菌過度生長，導(dǎo)致活性污泥沉降性能惡化，上清液渾濁，污泥在曝氣池內(nèi)難以沉淀和排放的現(xiàn)象。3.固定化細(xì)胞技術(shù)：指將活細(xì)胞通過物理或化學(xué)方法限制在其原有空間內(nèi)，使其保持生物活性并可重復(fù)使用的技術(shù)。4.膜生物反應(yīng)器（MBR）：指將生物處理技術(shù)與膜分離技術(shù)相結(jié)合的一種新型水處理工藝，利用膜分離組件替代傳統(tǒng)二沉池，實(shí)現(xiàn)固液分離。5.人工濕地：指通過人工建造和控制，模擬天然濕地系統(tǒng)，利用其中豐富的植物、微生物和基質(zhì)相互作用，凈化污水的工程設(shè)施。四、簡答題1.答：活性污泥法是生物處理法的一種，其特點(diǎn)是微生物以懸浮狀態(tài)存在于污水中，通過攪拌混合進(jìn)行接觸反應(yīng)；生物膜法則是微生物附著在固體填料表面形成生物膜，污水流過生物膜進(jìn)行接觸反應(yīng)。兩者微生物狀態(tài)不同（懸浮vs固著），污泥分離方式不同（重力沉降vs濾過），對水質(zhì)水量沖擊負(fù)荷的承受能力也不同。2.答：生物處理技術(shù)去除氮的主要途徑是生物脫氮，包括氨化（有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮）、硝化（氨氮轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽氮和硝酸鹽氮）、反硝化（硝酸鹽氮轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓┤齻€(gè)階段。去除磷的主要途徑是微生物吸收，即微生物在生長過程中將污水中的溶解性磷（正磷酸鹽）吸收并轉(zhuǎn)化為細(xì)胞體內(nèi)的組成部分。3.答：固定化細(xì)胞技術(shù)在水處理中的優(yōu)勢包括：提高了酶或細(xì)胞的穩(wěn)定性，使其不易失活；可實(shí)現(xiàn)酶或細(xì)胞的重復(fù)使用，降低成本；便于反應(yīng)物與產(chǎn)物的分離；易于實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過程的連續(xù)化或自動化。4.答：生物技術(shù)在水處理中面臨的主要挑戰(zhàn)包括：某些難降解有機(jī)污染物（如持久性有機(jī)污染物POPs）的生物降解效果差；生物處理過程的效率受環(huán)境條件（溫度、pH、DO等）影響較大，穩(wěn)定性有待提高；針對特定污染物的專用高效微生物菌種較少；生物處理過程中產(chǎn)生的污泥處理處置問題依然存在；高昂的建設(shè)和運(yùn)行成本等。五、論述題答：生物技術(shù)在水處理和凈化中的應(yīng)用前景廣闊，并呈現(xiàn)出以下發(fā)展趨勢：首先，基因工程和合成生物學(xué)的發(fā)展為水處理提供了新的工具。通過基因改造，可以獲得能夠高效降解特定難降解污染物（如抗生素、內(nèi)分泌干擾物）的微生物菌株；合成生物學(xué)則可以設(shè)計(jì)構(gòu)建具有特定功能的生物反應(yīng)器或人工微生物群落，實(shí)現(xiàn)對污染物的高效、選擇性去除。其次，固定化酶和固定化細(xì)胞技術(shù)將得到更廣泛的應(yīng)用。通過固定化技術(shù)，可以提高生物催化劑的穩(wěn)定性和重復(fù)使用性，降低成本，并易于實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、自動化水處理工藝。再次，膜生物反應(yīng)器（MBR）等組合工藝技術(shù)將更加普及。MBR技術(shù)結(jié)合了生物處理的高效降解能力和膜分離的高效固液分離能力，能產(chǎn)生