微生物生長繁殖與生存因子

關(guān)于微生物生長繁殖與生存因子§1微生物的生長繁殖生長——同化作用大于異化作用，微生物細(xì)胞質(zhì)量或數(shù)量的增長。繁殖——微生物個(gè)體數(shù)量的增加。發(fā)育——從生長到繁殖這個(gè)由量變到質(zhì)變的過程。世代時(shí)間——細(xì)菌兩次細(xì)胞分裂之間的時(shí)間。第2頁,共58頁，2024年2月25日，星期天一、研究微生物的生長的方法分批培養(yǎng)——將一定量的微生物接種在一個(gè)封閉的、盛有一定量液體培養(yǎng)基的容器內(nèi)，保持一定溫度、pH和溶解氧量。培養(yǎng)基一次加入，不予補(bǔ)充，不再更換。連續(xù)培養(yǎng)——在恒定容積的流動(dòng)系統(tǒng)中培養(yǎng)微生物，以一定流速不斷加入新的培養(yǎng)基，又以相同的流速流出培養(yǎng)物，使系統(tǒng)中細(xì)胞數(shù)量和營養(yǎng)狀態(tài)保持穩(wěn)定。恒濁器恒化器第3頁,共58頁，2024年2月25日，星期天（一）分批培養(yǎng)的細(xì)菌生長曲線

1、停滯期加速期2、對數(shù)期3、減速期靜止期4、衰亡期第4頁,共58頁，2024年2月25日，星期天第5頁,共58頁，2024年2月25日，星期天1、停滯期（適應(yīng)期）

特點(diǎn)：細(xì)菌一部分生長，一部分死亡。細(xì)菌數(shù)基本不增加，生長速率接近于零；合成代謝活躍，核糖體，酶類和ATP合成加快，易產(chǎn)生誘導(dǎo)酶；對外界不良條件反應(yīng)敏感。影響停滯期時(shí)間長短的因素：接種量接種菌齡營養(yǎng)第6頁,共58頁，2024年2月25日，星期天第7頁,共58頁，2024年2月25日，星期天2、對數(shù)期（指數(shù)期）

特點(diǎn)：底物分解速度快，生長速率最大，群體菌齡小，世代時(shí)間最短；菌體內(nèi)各種成分最為均勻；酶系活躍，代謝旺盛，繁殖快，活性大。菌體的菌膠團(tuán)尚未形成，污泥沉降性能差。第8頁,共58頁，2024年2月25日，星期天世代時(shí)間（G）的計(jì)算

P166、167G=1/k，k——生長速率常數(shù)（代/h）第9頁,共58頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共58頁，2024年2月25日，星期天3、減速生長期（靜止期）

特點(diǎn)：細(xì)菌的生長速率逐漸下降甚至到零，新生菌數(shù)=死亡菌數(shù)，菌體產(chǎn)量達(dá)到最高點(diǎn)，活菌數(shù)達(dá)到最高峰；開始積累代謝產(chǎn)物;菌膠團(tuán)已形成;吸附、氧化還原、沉降性能較好。第11頁,共58頁，2024年2月25日，星期天第12頁,共58頁，2024年2月25日，星期天4、衰亡期（內(nèi)源代謝期）

特點(diǎn)：菌體以儲存物質(zhì)及死菌為營養(yǎng)，死亡率逐漸增加，活菌數(shù)目急劇下降；細(xì)胞呈現(xiàn)各種形態(tài)，細(xì)胞出現(xiàn)老化，自溶，異形胞；有的細(xì)菌形成芽孢第13頁,共58頁，2024年2月25日，星期天（二）連續(xù)培養(yǎng)

恒濁連續(xù)培養(yǎng)培養(yǎng)液中細(xì)菌濃度恒定（濁度恒定）常用于發(fā)酵工業(yè)恒化連續(xù)培養(yǎng)營養(yǎng)成分恒定（恒定流速）常用于污水生物處理稀釋率（D）=流量/體積（h-1）第14頁,共58頁，2024年2月25日，星期天連續(xù)培養(yǎng)用的裝置

——恒化器新鮮的培養(yǎng)液空氣控制流速的閥門含微生物的流出物培養(yǎng)液第15頁,共58頁，2024年2月25日，星期天恒化器中稀釋率與靜止期細(xì)菌濃度的關(guān)系

P170第16頁,共58頁，2024年2月25日，星期天恒化器中細(xì)菌濃度恒化器中細(xì)菌生長速率稀釋率營養(yǎng)物濃度細(xì)菌流出量稀釋率恒化器中細(xì)菌的濃度營養(yǎng)物質(zhì)濃度稀釋率第17頁,共58頁，2024年2月25日，星期天除SBR(SequencingBatchReactor)法外,污水生物處理大多采用恒化連續(xù)培養(yǎng)連續(xù)培養(yǎng)中微生物的生長狀態(tài)和規(guī)律相當(dāng)于分批培養(yǎng)中生長曲線的某一生長階段

食微比（F/M)決定了不同的運(yùn)行模式在生長曲線上是一點(diǎn)或一線段。第18頁,共58頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共58頁，2024年2月25日，星期天圖6－3推流式曝氣池第20頁,共58頁，2024年2月25日，星期天推流式曝氣池第21頁,共58頁，2024年2月25日，星期天二、生長曲線在廢水生物處理

中的應(yīng)用

P171接種、馴化階段——處于停滯期高負(fù)荷活性污泥法——處于對數(shù)期常規(guī)活性污泥法——延時(shí)曝氣法、污泥減容——處于內(nèi)源代謝期處于靜止期？第22頁,共58頁，2024年2月25日，星期天活性污泥法的基本工藝流程出水初沉池曝氣池二沉池進(jìn)水污泥回流污泥剩余污泥第23頁,共58頁，2024年2月25日，星期天A/B/C活性污泥法處理工藝

高負(fù)荷中等負(fù)荷低負(fù)荷沉淀池污泥回流A/B/C曝氣池調(diào)節(jié)池出水第24頁,共58頁，2024年2月25日，星期天四、微生物生長量的測定方法測定微生物總數(shù)記數(shù)器直接計(jì)數(shù)染色涂片計(jì)數(shù)比濁法測定細(xì)菌懸液濃度測定活細(xì)菌數(shù)稀釋培養(yǎng)計(jì)數(shù)薄膜過濾計(jì)數(shù)平板菌落（CFU）計(jì)數(shù)計(jì)算生長量

測細(xì)胞干重法測細(xì)胞含氮量確定細(xì)胞濃度DNA的測定算出細(xì)菌濃度生理指標(biāo)法第25頁,共58頁，2024年2月25日，星期天思考題分批培養(yǎng)和連續(xù)培養(yǎng)在提供營養(yǎng)條件方面有什么區(qū)別?這種區(qū)別造成微生物的生長狀態(tài)的何種不同?細(xì)菌的生長曲線可分為哪幾個(gè)時(shí)期?各時(shí)期的細(xì)菌生長各有什么特點(diǎn)?不同的生化法運(yùn)行模式在生長曲線上是一點(diǎn)或一線段取決于什么?活性污泥運(yùn)行系統(tǒng)往往采用細(xì)菌生長曲線的哪個(gè)時(shí)期?為什么?恒化器中的控制因素是什么?第26頁,共58頁，2024年2月25日，星期天§2微生物的生存因子滅菌——用物理的、化學(xué)的因素將所有微生物的營養(yǎng)細(xì)胞、芽孢、孢子全部殺死。消毒——用物理的、化學(xué)的因素殺死營養(yǎng)細(xì)胞或一部分芽孢。防腐——抑制微生物生長繁殖的方法。第27頁,共58頁，2024年2月25日，星期天第28頁,共58頁，2024年2月25日，星期天一、微生物與溫度的關(guān)系

1、微生物生長的溫度范圍

嗜冷菌5-10℃嗜中溫菌25-40℃嗜熱菌50-60℃嗜超熱菌70-105℃第29頁,共58頁，2024年2月25日，星期天2、高溫滅菌的原因

蛋白質(zhì)核酸不可逆失活細(xì)胞膜上的脂類受熱溶解第30頁,共58頁，2024年2月25日，星期天3、高溫滅菌的指標(biāo)致死溫度——10分鐘內(nèi)殺死微生物所需的最低溫度致死時(shí)間——某一溫度下殺死微生物所需的最短時(shí)間第31頁,共58頁，2024年2月25日，星期天4、高溫滅菌的影響因素

種類生理狀態(tài)（菌齡）有無芽孢含水量第32頁,共58頁，2024年2月25日，星期天5、高溫滅菌的方法

干熱滅菌（耐熱物品）：灼燒、烘箱濕熱滅菌間歇滅菌法高壓蒸汽滅菌法第33頁,共58頁，2024年2月25日，星期天6、低溫的抑菌作用通常﹤5℃細(xì)菌代謝受阻呈休眠狀態(tài)，只能維持生命而不發(fā)育。

保存菌種：4℃冰箱保存冷凍真空干燥保存第34頁,共58頁，2024年2月25日，星期天

二、微生物與pH

1、微生物對pH的要求

放線菌最適pH7～8大多數(shù)細(xì)菌、藻類、原生動(dòng)物最適pH6.5～7.5酵母菌、霉菌最適pH3～6氧化硫硫桿菌最適為pH3第35頁,共58頁，2024年2月25日，星期天2、極端pH對微生物的影響P191引起微生物體表電荷改變，影響營養(yǎng)吸收引起培養(yǎng)基中有機(jī)化合物離子化作用

CH3COOHCH3COO-+H+酶有其最適pH過高過低pH都會降低微生物對高溫的抵抗力第36頁,共58頁，2024年2月25日，星期天3、PH與微生物代謝產(chǎn)物的關(guān)系

酸性發(fā)酵（產(chǎn)生CO2）→堿性發(fā)酵（產(chǎn)生NH3）第37頁,共58頁，2024年2月25日，星期天4、應(yīng)用

過低pH的廢水（會導(dǎo)致污泥上浮）：P178預(yù)處理用酵母菌、霉菌來處理第38頁,共58頁，2024年2月25日，星期天三、微生物與氧化還原電位(Eh)不同微生物對Eh的要求好氧菌Eh=+300～400mv兼性厭氧菌Eh=+100mv左右專性厭氧菌Eh=-200～-250mvEh與PH的關(guān)系

Φ=Φ0-0.0592PH/nEh受代謝產(chǎn)物影響很大第39頁,共58頁，2024年2月25日，星期天

四、微生物與DO

1、好氧菌（需充足DO）

供氧不足，絮體內(nèi)部會缺氧DO過高（高于0.2atm），會中毒供氧方式：機(jī)械攪拌、鼓風(fēng)曝氣等第40頁,共58頁，2024年2月25日，星期天2、兼性厭氧菌

（既有氧化酶又有脫氫酶）

酵母菌：好氧呼吸產(chǎn)物：CO2+H2O厭氧呼吸產(chǎn)物：乙醇+CO2第41頁,共58頁，2024年2月25日，星期天3、厭氧菌

專性厭氧：不能有氧存在（沒有過氧化氫酶）耐氧厭氧：不利用氧也不中毒（具有氧化物歧化酶）第42頁,共58頁，2024年2月25日，星期天4應(yīng)用生物處理系統(tǒng)中,利用混合菌群按一定比例同時(shí)存在的好處不同DO條件下,不同菌種發(fā)揮優(yōu)勢各菌種間相互競爭、制約、互惠、協(xié)調(diào)第43頁,共58頁，2024年2月25日，星期天五、紫外線對微生物的影響

UVC(200~280nm)UV(200~400)nmUVB(280~320nm)UVA(320~400nm)紫外線的殺菌作用

260nm處殺菌力最強(qiáng)紫外線的穿透力極差第44頁,共58頁，2024年2月25日，星期天六、其它因素化學(xué)物質(zhì)對微生物的影響重金屬強(qiáng)氧化劑有機(jī)化合物滲透壓微生物的影響P太高，細(xì)胞失水，質(zhì)壁分離死亡P太低，細(xì)胞吸水，膨脹而破裂第45頁,共58頁，2024年2月25日，星期天§3微生物之間的相互關(guān)系可概括為：一種微生物為另一種微生物創(chuàng)造有利條件或互相創(chuàng)造有利條件。

一種微生物的生命活動(dòng)抑制或損害、殺害另一種微生物的生命活動(dòng)。

第46頁,共58頁，2024年2月25日，星期天一、互生關(guān)系（原始共生、原始合作關(guān)系）

——可單獨(dú)生活的兩種微生物共同生活在一起，一方為另一方提供有利條件或雙方互為有利。

可分可合，合比分好第47頁,共58頁，2024年2月25日，星期天氧化塘中的細(xì)菌與藻類第48頁,共58頁，2024年2月25日，星期天好氧固氮菌與纖維素分解菌含N有機(jī)物→

NH3-N→NO2-

→NO3-

氨化細(xì)菌亞硝酸細(xì)菌硝酸細(xì)菌第49頁,共58頁，2024年2月25日，星期天二、共生關(guān)系

——不能單獨(dú)生活的微生物共同生活后，各自執(zhí)行優(yōu)勢的生理功能，在營養(yǎng)上互為有利所組成的共生體。

相依為命分工協(xié)作難分難解地衣(真菌與藻類的共生體)第50頁,共58頁，2024年2月25日，星期天三、寄生關(guān)系

——一種微生物生活在另一種微生物體內(nèi)，從中攝取營養(yǎng)才得以生長繁殖。

住別人的家吃別人的糧食使別人受害第51頁,共58頁，2024年2月25日，星期天四、偏害關(guān)系（拮抗關(guān)系）

——一種微生物的代謝產(chǎn)物對另一種或另一類微生物生長不利，或殺死或抑制對方。特異性拮抗非特異性拮抗

微生物間的化學(xué)戰(zhàn)術(shù)——地盤戰(zhàn)第52頁,共58頁，2024年2月25日，星期天五、競爭關(guān)系——不同的微生物種群在同一環(huán)境中，對食物等營養(yǎng)、溶解氧、空間和其他共同要求的物質(zhì)互相競爭，互受到不利影響。六、捕食關(guān)系第53頁,共58頁，2024年2月25日，星期天本章重點(diǎn)微生物生長曲線的四個(gè)時(shí)期及特點(diǎn)生長曲線在廢水生物處理中的應(yīng)用溫度、PH、Eh、DO與微生物的關(guān)系微生物之間的相互關(guān)系

第54頁,共58頁，2024年2月25日，星期天小結(jié)生長和繁殖是兩個(gè)不同而又有聯(lián)系的概念。個(gè)體數(shù)目增加，這是單細(xì)胞微生物的繁殖。而對多細(xì)胞微生物來說，個(gè)體生長則反映在個(gè)體的細(xì)胞數(shù)目和每個(gè)細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)含量的增加，當(dāng)個(gè)體生長到一定階段，就會以某種方式增加個(gè)體的數(shù)量，就是繁殖。在微生物的分批培養(yǎng)過程中，隨著體系內(nèi)各種條件的變化，微生物的數(shù)量呈現(xiàn)出變化，即所謂的生長曲線。典型的生長曲線可分為四個(gè)不同的時(shí)期:停滯期、對數(shù)期、靜止期及衰亡期，每個(gè)時(shí)期都有其環(huán)境條件、微生物生長狀態(tài)、數(shù)量等方面的特征。在廢水生物處理過程中，活性污泥的增長過程，也會出現(xiàn)與純種單細(xì)胞微生物相似的生長過程。不同的水處理方式，往往是利用污泥生長曲線中的某一、兩個(gè)階段。處于不同階段時(shí)的污泥，其特性有很大的區(qū)別。第55頁,共58頁，2024年2月25日，星期天微生物生長繁殖的測定，需要采取一些方法，或