第5章 微生物的生长繁殖与生存因子

1、第五章微生物的生长和生存因子，1微生物的生长和繁殖1，微生物的生长和繁殖的概念生长有机体的细胞成分和结构数量增加。单细胞的生长表明，小细胞变大，细胞原生质体的数量增加。多细胞的生长表明细胞数增加，但个体数不增加。生殖-通过制造无性孢子、成孢子或分裂来增加微生物个体的数量，称为繁殖。细菌的年龄-不是细菌，而是指微生物在特定生长时间内显示的生长特性。世代时间(世代时间)细菌两个细胞分裂之间的时间，称为世代时间。例如，大肠杆菌是17min左右的世代时间，特殊厌氧菌的世代大部分比有氧细菌长。例如，木星甲烷细菌的代是67d，CO2还原细菌的代是2d。微生物种类不同，环境条件不同，世代时间不同。一种微生物

2、在实验室培养条件下，与污水、有机固体废物生物处理结构的世代不同。2研究微生物生长的方法，大部分是通过培养来研究该群体的生长，因为由于微生物中的小个体，研究它们的生长有困难。培养方法的种类：分批培养和连续培养。2.1分批培养批量培养：将一定数量的微生物接种到装有一定数量液体培养基的密封容器中，保持一定的温度、pH、溶解氧量，并在其中对微生物进行繁育。细菌生长曲线：将少量细菌接种在新鲜定量的液体培养基上，分批培养，定时取样(例如每2h一次取样)。以细菌数或细菌数的对数或细菌的干重为纵坐标，以培养时间为坐标，使连接坐标系上的点成为一条曲线，即细菌的生长曲线。细菌的生长曲线反映了微生物数量少到多，达到

3、最高点时变化少到死亡的变异。细菌生长曲线，图5-1细菌生长曲线，注：停滞加速期代数期减速器停止期停止期，细菌纯培养，细菌生长曲线，插入117页，停滞期，期数，停止期，停止期，衰亡期，2.1.1(2)生长繁殖缓慢，分裂缓慢。(3)生长曲线略有增加。停滞期的影响因素：(1)菌株，世代时间(2)接种量(3)接种群体细菌年龄(4)营养，停止期，2.1.1.2代数期(指数期)，特性：(1)新陈代谢最活跃，合成材料最多(2)增殖最快，细菌数呈指数增长。2n.n是细菌分裂的代数。(3)营养充足，每个细胞形态正常，大小相同。(4)有毒代谢产物积累不多，对生长和繁殖影响不大，细菌很少死亡或死亡。要保持代数生长，

4、必须有规律地添加营养素，去除代谢产物。教学实验和发酵产业都使用代数基细胞作为测试材料。期间数，细菌世代时间计算，格式：g-细菌世代n-生成代数t0-代数期间开始时间tx-代数期间后期时间n0-代数期间开始时间(t0)时细菌数，CFU/mL Nx -代数期间后(tx)，2.1.1.3停止期(稳定期)，特征：(1)新生细胞的数量与死亡细胞的数量相近，细菌总数达到最大值。(2)体内积累的物质最多(胶囊形成、芽孢杆菌形成、二元盐、聚-羟基丁酸、肝糖、脂肪族、淀粉粒等储存物质积累)。(3)营养素消费，有毒物质积累。例1:乳酸菌，发酵过程中含有乳酸，导致pH下降，在一定程度上对乳酸菌产生抑制危害。例2:酵

5、母在新陈代谢中升温，温度升高，酶受到影响，生养不便，死亡增加。停期，2.1.1.4衰亡期，特征：(1)营养物质枯竭有毒代谢产物大量积累。(2)死亡率高于繁殖率。(3)细菌多形态畸形，减少形态，产孢。(4)内源性呼吸由于外部营养不足，只消耗自身储存物质，导致内源性呼吸，消耗后死亡。(5)出现自我分解现象的某些微生物会在体内产生溶解细胞的溶解酶。(。活性污泥内微生物的生长规律，活性污泥内微生物的生长规律与纯菌种一致，生长曲线相似。一般分为三个阶段：*增长上升阶段(包括加速期、对数期)*增长下降阶段(包括减速期、停止期)*内源性呼吸阶段(即衰退期)活动污泥工序的顺序布局间歇曝气池(SBR)，是将分批

6、培养的原理应用于污水生物处理。SBR活性污泥生长规律与纯菌种相似。2.2连续培养，恒定浊度连续培养和恒定连续培养。2.2.1恒定浊度连续培养是以培养液中细菌浓度为常量、浊度为控制指标的培养方法。为了测试目的，首先要确保培养液的浊度保持在一定的值。调整流入(具有一定浓度的培养基)的流速(用自动控制浊度计测量)，以便浊度保持不变。增加或减少流入流速，以保持培养液中细菌的恒定浊度。主要用于发酵产业，以获取大量具有细菌和经济价值的代谢产物。2.2.2常数化连续培养是保持流入水中的营养素不变，以一定流速流入，以相同流速流出代谢产物，使细菌处于最佳生长率状态的培养方法。适用对象：一定的连续培养法特别适用于

7、污染(废物)水生物处理。除SBR法外，其余污水采用一定的连续培养。图5-2单阶段连续流动曝气池f:材料，Si:流入矩阵，Se:流出矩阵，Nm:生物材料(细菌数)；v:曝气池容积，连续培养中微生物生长法：废水生物处理连续运行中活性污泥的微生物生长法与分批培养时间不同。可能是分批培养生长曲线的生长阶段。或日志期间、停止期间、衰退期。3将细菌生长曲线应用于微生物处理，概念：活性污泥：各种好氧微生物和同时厌氧微生物(包括少量厌氧微生物)和污染(废物)水中有机和无机固体的凝固交织而形成的棕褐色羽状或天鹅绒颗粒，是其结构和功能的中心。活性污泥工艺：污水生物处理方法，利用人工培养的黄褐色絮凝微生物群(活性污

8、泥)，将污水中溶解和胶体等有机物分解成稳定的无机物。现有活性污泥工艺、污水处理数、曝气、二沉池、污泥回流、剩余污泥、生长曲线在污水生物处理中的应用、图5-4微生物代谢速度与F/M的关系、微生物代谢速度与F/M的关系、现有活性污泥工艺；生物吸附法；高负荷活性污泥工艺；分散曝气；延迟曝气，利用现有活性污泥工艺停止期的原因：为什么现有活性污泥方法不使用对数期微生物，而使用停止期？代数期间：大量有机物浓度对代数期微生物的生长繁殖快，新陈代谢活跃，要求大量吸收废水中的有机物。因此，流入有机物的浓度高，流出物的绝对值也相应提高，很难满足排放标准；混凝沉淀性能差，代数基微生物繁育旺盛，细菌的粘液层和胶囊尚未

9、形成，运动活跃，不易自行凝聚细菌团，沉淀性能差，水质差。停止期：有机物分解活跃。静止期的微生物代谢活力比多个时期差。但是新陈代谢仍然活跃。去除有机物的效果更好。絮凝沉降效果好是以二元颗粒、聚-羟基丁酸、粘液层、胶囊等微生物的积累为主要特征。加强了微生物的生物吸附能力，自身絮凝，聚合能力强，在二次沉淀池中泥浆分离良好，出水水质好。延迟曝气在污染(废物)水BOD5/CODCr 0.3中不使用静止期微生物，使用衰退期微生物，低浓度有机污染(废水)水因为低浓度有机物不能满足静止期微生物的营养要求，污水处理(废水)效果不好，所以采用延迟曝气处理。使用延迟曝气时，曝气时间延长8小时以上，甚至24小时，水力

10、滞留时间延长，水的流入适当增加，有机负荷提高，才能满足微生物的营养要求。得到更好的处理结果。4微生物生长量测定方法，4.1微生物总数(包括活细菌和死细菌)(1)计数器直接数(2)电子计数器数(3)涂层染色法(4)浊度法，(1)直接计数法缺点：只能计算细菌的数量，生与死的细菌是无法区分的。适合：细菌、酵母、藻类和原生动物、血细胞计数板、计数室：面积1mm2，高度0.1mm；有400个计数单元。计数单元：1mm2分为25(或16单元)的中间单元和16个单元(或25单元)。计数法：计数：稀释样品滴在计数板上，计算出4-5个中间细胞中的细菌数，显微镜下，找到每个细胞中的细菌数。(2)电子计数器数，适合

11、：原生动物、鸟类、非相酵母等大微生物，原理：在小孔的两侧各放置一个电极，通电后，物体通过时电阻会发生变化。细胞悬浮通过小孔，每次通过每个细胞，阻力就会增加(或电导率降低)，对该细胞产生一次系数。优点：正确的缺点：受到微小颗粒和细丝的干扰，(3)用0.01毫升吸管拉出定量稀释的细菌悬浮液，均匀地涂抹在刻有1cm2区域的计数板上，固定染色后用显微镜观察一些视野，计算平均值，然后计算出原液毫升的细菌数。Ml原菌液中的细菌数=视野中的平均细菌数1cm2/视野区域100稀释倍数，(4)用浊度法确定细菌悬浮细菌数，原理：单细胞微生物的悬浮浓度与浊度成正比，与光密度(OD)成反比。细胞数越多，透光越少。方法

12、：用分光光度法测定悬浮液的光密度或渗透性。用浊度测定细菌悬浮液的浊度。计算：将未知细胞数的细菌悬浮和已知细胞数的细菌悬浮相比较，就可以计算出未知细菌悬浮中包含的细胞数。液体稀释培养数，适用于生长速度慢的细菌，例如(1)液体稀释培养数(2)过滤数(3)集落数，(1)硝化细菌、铁细菌、硫酸盐还原细菌。方法：采用MPN法(可能的最大次数法)，直接用液体培养基稀释的每种稀释度也在3 5管，培养箱内，培养1 2周，清除观察和计数。用那个阳性管(培养基浊度)数量的检索表，找出了细菌数量。(2)适当的过滤数：细菌含量少的水样，如饮用水的大肠菌群数的测定。方法：使用0.45m的滤膜，将滤膜放置在倒置板上，培养

13、生长的群体。，(3)菌落数，平板菌落数(CFU):单位容量的细菌均匀分布在营养琼脂平板上的菌落形成单位数。板集落数，计算：每mls的活性细菌数=同样的稀释度也更多地用于环境工程，例如每3盘平均集落数稀释倍数5，0.2ml，4.3生长计算，(1)曝气池混合液悬浮液固体(MLSS)或混合液挥发性悬浮液固体(MLVSS)。(2) n法(3) DNA测定法(4)生理指标法，第二节微生物的生存因子，第一，温度是微生物的重要生存因子，每当温度在适当的温度范围内升高10 ，酶反应速度就会提高l 2倍，微生物的代谢率和生长率也会相应提高。适宜的培养温度使微生物以最快的生长速度生长。温度过低或过高会降低代谢率和

14、增长率。微生物可以在适当的温度范围内大量生长和繁殖。根据一般微生物对温度(t)的最佳生长要求，分为4种类型的微生物：*嗜冷菌*嗜冷菌*嗜热菌*嗜热菌，(1)影响微生物的生长速度，(2)影响微生物群落、数量和代谢活动，(3)杀菌：利用高温、物理和化学因子杀死微生物的所有细胞、孢子。消毒：杀死微生物营养细胞和部分饱腹者是杀死或消灭所有病菌的措施。杀菌与消毒的差异，灭菌方法，在干燥箱中使用热风杀菌，一般可以在160温度下杀菌2h。循环蒸汽，大气压力，100，15 30分钟，杀死营养细胞，冷却，在28 37 过夜，幼苗完全发芽，再重复两次，杀死所有芽饱和营养细胞。蒸汽压力0.1 MPa(1.05公斤/

15、cm2)，温度121.6 ，1520min杀死所有芽饱和营养细胞。用于干燥、热灭菌、燃烧、干燥、热烘焙、湿热杀菌、高温间歇杀菌、高压蒸汽灭菌、接种工具、实验动物尸体处理等。消毒方法，巴氏杀菌方法：方法：6366，30分钟或71，15分钟，快速冷却。目的：杀死结核杆菌、伤寒等可能的病菌。适合：处理牛奶、白酒等饮料，不损害营养或味道。沸腾消毒法：方法：在水中煮东西15分钟以上，可以杀死细菌的所有营养细胞和部分孢子。目的：杀死医院微生物。适合：注射器、解剖工具等消毒。(4)低温影响，抑制生长：低温对中度温驯高温的微生物生长不利，降低微生物代谢活动，抑制微生物生长，一般不死。像保存冰箱一样。致死：温度过低，水在细胞内结冰膨胀，破坏细胞结构，杀死细胞。冷症微生物在低温下生长的原