第六章微生物的生长繁殖与生存因子.ppt

1、微生物的生长繁殖微生物的生存因子等不利的环境因子是微生物的影响微生物和微生物之间的关系菌种的退化、恢复和保存，第6章微生物的生长繁殖和生存因子，6.1微生物的生长繁殖，一、微生物的生长繁殖的概念，繁殖(reproduction ) :个体数增加，一个微生物细胞球营养物质吸收代谢， 个体的成长如果原生质总量(重量、体积、大小)增加，个体的繁殖在各细胞组分以适当的比例增加的话，达到一定程度后就会繁殖，引起个体数的增加，从而导致集团内各个体的进一步成长、或如果、细胞球数增加，个体数也增加，则多细胞球微生物的繁殖，6.1微生物的生长繁殖，世代时间(g )，细菌的两个细胞分裂之间的时间叫世代时间。 世代

2、时间随环境条件的变化而变化，环境工程需要选择世代时间短的菌种，或者缩短世代时间提高处理效率。 个体生长个体繁殖集体生长集体生长个体繁殖，6.1微生物生长繁殖，二是研究微生物生长的方法，除了特定的目的，在微生物的研究和应用中，只有集体生长才有意义。 培养方法：分批培养连续培养，6.1微生物生长繁殖，(1)分批培养batch culture，分批培养：将一定量的微生物接种一个封闭的应用：大姨妈特性研究，生物发酵和生物污染。 将少量微生物一次性接种一定容积的培养基进行生长培养，最后收获。 平稳期、衰退期、细菌的数量很多，都是10的n次方，取对数图比较方便，总菌数、活菌数、6.1微生物的生长繁殖，典型

3、的生长曲线(growttt )的生长速度为零，不立即进行细胞分裂、增殖，数量不变，或者细胞球内的RTT 原生质呈嗜盐化学基性代谢活动，个体体积、重量增高，细胞球形态增大，或生长对外界不良环境敏感，影响6.1微生物的生长繁殖、停滞期(停滞期或适应期)、停滞期长度的因素接种量：接种量大，停滞期短。 接种群菌龄：接种指数期细菌，停滞期大幅缩短。 平稳期和衰退期基本用尽各种补充酶催化剂和其他细胞组分，代谢产物蓄积中毒，延长停滞期。 营养：富集培养基向贫穷培养基的转移也出现停滞期。 (尽量使接种前后的培养介质和条件一致)。 6.1微生物的生长繁殖、停滞期(延迟或适应期)，在实际作业中接种菌种启动新的水处

4、理设备，投入新鲜污泥时，接种的细菌不适应新的环境，出现长或短的延迟，延迟的出现增加了作业时间，降低了作业效率。 采用高效菌群指数期中的菌种，增加接种量，尽量使接种前后培养介质与条件一致等方法，缩短或消除停滞期。6.1微生物生长繁殖，2，指数期，特点：生长速率常数最大，世代间最短酶体系活跃，代谢旺盛且抗不良环境能力强的群体中细胞球的化学成分和形态、大姨妈特性比较一致，指数生长： NxN02n，6.1微生物的生长繁殖，指数期细菌世代g订正算3，平稳期， 特征：生率死亡率生菌数最高，且较稳定地开始积累储藏物质(PHB、异染粒、糖原、淀粉粒、脂肪粒等)，原因：营养物质，特别是生长限制因子枯竭营养物质比

5、例失调有害代谢产物累积pH、氧化还原电势等物理化学条件变化特征：生率死亡率生菌数减少细胞球呈多形态， 出现畸形或衰退型，原因有：内因性呼吸，即自身溶解有毒代谢产物大量蓄积，什么时候菌体代谢产物最多，什么时候细菌细胞球代谢活性最强，什么时候细菌细胞球总数最多，什么时候细菌细胞球生长速度最快，什么时候世代短稳定，平稳期(最高生长量)、对数生长期、对数生长期、结论、 6.1微生物的生长繁殖，(二)连续培养连翘，连续培养又称开放培养，具体是微生物以分批培养方式培养至指数期后期，同时利用向上溢出，以相同的流速不断流出培养物。 容器内的培养物可以达到动态平衡，其中微生物长期保持指数期平衡的生长状态和一定的

6、生长速度，形成连续的生长。 6.1微生物生长繁殖、恒浊连续培养、恒浊培养基浊度一定(实质上细菌计数一定)-不断调节流速使培养液浊度保持一定。 发酵生产多(收获大量菌体和代谢产物)，对生物污染的治疗少，6.1微生物的生长繁殖、恒化连续培养、恒化可维持给水中营养成分的一定一定流速，及时补充营养，营养物质浓度基本一定，维持一定的生长速度。 也称为恒组成连续培养。 培养基成分中，某种必要营养元素控制在低浓度作为限制因子，其他营养元素必须过剩。 常用的有阿摩尼亚、氨基酸、葡萄糖、生长因子、无机盐等。 应用：环境工程、生物工程、实验室研究(细菌大姨妈特性研究、细菌快速筛选研究等)；差异：分批培养：经历4个

7、时期的连续培养：理论上除对数生长期、分批培养与连续培养特征的比较、6.1微生物生长繁殖、恒化连续培养(流速并非完全恒定) SBR法外，其佝偻病生物处理6.1微生物的生长繁殖，三，细菌的生长曲线在污水微生物处理中的应用，不同的生物反应器进而同一反应器的不同位置，细菌的生长状态可能根据废水的水质状况，用不同生长阶段的微生物处理废水。 细菌生长曲线在污水处理中的应用、废水处理中，不同系统状态可利用不同生长阶段的微生物：在初期培养的活性污泥处理废水时，希望接种指数期微生物的常规活性污泥法和生物膜法处理操作中， 在希望投入稳定期微生物的高负荷活性污泥法下处理废水时，希望使用指数期和稳定期的微生物的有机物

8、含量低，对于BOD5/COD0.3、生化性差的废水，可由衰退期微生物处理的间歇排出的低浓度有机废水使用包含衰退期微生物的间歇曝气法进行生物在连续生物处理中的细菌状态表、细菌的生成、长的阶段、应用例、特征、慢的期、无、连续化稳定操作中，没有该阶段、对数、 1:0.40.8BOD.d-细菌和分解BOD的重量比，1:0.4以下通常，对于单细胞球微生物，可以测定细胞球数和生长量两方面，而对于多细胞球(特别是丝状真菌)，多以菌丝的生长长度等为生长指标。 测定微生物生长的方法多种多样，在实际工作中，可以根据研究对象和需要解决的问题进行选择。 测定微生物总数测定活菌数修正生长量，修正6.1微生物的生长繁殖，

9、测定微生物总数，直接修正染色涂膜修正数比浊修正数法，用显微镜直接观察测定的优点：迅速缺点：不能区别细菌的死活，测定6.1微生物的生长繁殖、活菌数， 稀释培养订正数增长缓慢的细菌过滤微孔过滤薄膜过滤菌落订正数10倍稀释法用系列菌液稀释，然后分别放入无菌平皿中各1mL，培养、订正数。 (二)间接修订数法(活菌修订数法)、6.2微生物的生存因子、微生物与环境密切相关，环境因子影响微生物的生长繁殖，微生物的生长反而影响环境。 如果环境合适，微生物可以旺盛生长的环境发生变化，微生物的代谢也发生变化，轻则生长受到抑制，重则死亡。 目的：应用创造适宜的环境，促进有益微生物生长的不利条件，控制微生物的不良影响

10、或无用微生物的生长，生存因子：生物生存不可缺少的环境条件，6.2微生物的生存因子，一、温度、微生物的生命活动都由一系列生化反应组成，因为这些个反应受温度影响极为明显最适温度是生长最快的温度。 为什么存在适当的温度？ 酶催化剂的活性根据细菌的适当温度，可以将细菌分类到4种嗜冷菌、嗜中温菌、嗜热菌及嗜超热菌中。6.2微生物生存因子、6.2微生物生存因子、嗜热菌和嗜热菌包括芽胞杆菌和嗜热古菌。 5575 75专一性嗜热菌，兼性嗜热菌超嗜热菌嗜冷菌能在0左右的低温下生存。 各种微生物的最适温度不同。 废水中的细菌一般为嗜中温菌，最适温度在30左右。 嗜冷菌和嗜热菌占少数。 6.2微生物生存因子，低温：

11、细胞球冻结最适温度下限。 中温、不利于高温菌、休眠？ 酶活力降低，代谢、遗传普遍停滞。 胞质膜的流变性变差。 得到适当的温度，就能恢复活性。 好中温菌(耐冷喜温)一般在5以下处于休眠状态，因此实验室中常用冰箱的4冷藏温度保存细菌、甘油、残奥翅片冷冻保存。 低温的影响，6.2微生物的生存因子，嗜冷微生物的最适温度为515。 嗜冷微生物能够在低温下生长的原因：具有低温活性酶催化剂的细胞质膜含有大量不饱和脂肪酸，并在低温下保持半流变性，具有积极输送营养物质的功能。 嗜冷菌的环境保护用途、低温的影响、6.2微生物的生存因子、二、pH、微生物的生命活动、物质代谢与pH有着密切的关系。 不同微生物对pH值

12、的要求不同。 微生物对pH的要求也存在最高、最低、最佳3点。在4种常见微生物中，对pH的最佳要求分别是细菌：6.5-7.5(4-10 )，放线菌：7-8(5-10 )； 霉菌：3-6(1.5-10 )； 酵母菌：5-6(1.5-10 )。 6.2微生物的生存因子、外界的pH如何影响微生物，影响胞质膜蛋白和细胞球外加水分解酶催化剂的活性，营养物质的正常吸收和运输影响营养物质的解离和吸收，在细菌表面电荷如“”、6.2微生物的生存因子、应用，各种工业废水通常都设预调节池，维持暴露池pH7左右。 实际上，净化污染(废)水的微生物适应pH变化的能力很强，pH值不需要调节到6.58.5。 pH值低的废水可

13、以用霉菌酵母菌处理，但可抑制活性污泥的丝状膨胀。 有机固体堆肥的pH值为58。 在废水和厌氧污泥的消化中，pH值最好控制在6.87.2之间。 6.2微生物的生存因子、微生物培养中的pH值特罗尔、微生物在其生命活动过程中也主动改变外界环境的pH，这是通常遇到的培养基原始pH值在培养微生物过程中经常变化的原因。 其中有可能引起pH变化的反应是6.2微生物的生存因子、三、氧化还原电势Eh、氧化还原电势：某物质和标准参比电极构成原电池时的电压的高低、该物质的氧化性(还原性)的强弱。 氧化环境具有正电位，还原环境具有负电位。 在自然段中，Eh上限： 820mv Eh下限： 400mv，受6.2微生物的生

14、存因子、三、氧化还原电势Eh、环境中的Eh :氧分压的影响：氧分压高，Eh高。 氧分压低，Eh低。 氧化性物质(主要是O2)和还原性物质(有机物、H2S等)的含量。 环境pH pH低，Eh低，pH高，Eh高。 6.2微生物的生存因子、不同微生物的适宜Eh、好氧活性污泥法控制为200600mV是正常的过低而改变曝气力，厌氧污泥或污水处理系统为-100-200mV过高，不利于厌氧性细菌的生长，应改善工艺降低水中溶氧量。 6.2微生物的生存因子，四，溶解氧DO，微生物与分子氧的关系：好氧微生物兼性厌氧微生物厌氧微生物，6.2微生物的生存因子，(1)好氧微生物与氧的关系，氧条件下可生长的微生物专一性好

15、氧：氧分压0.2101kPa微量好氧：参与氧分压甾醇类与不饱和脂肪酸的合成。 在利用氧气的过程中会产生H2O2、OH等有毒物质，相应的酶催化剂可以分解这些个物质，保护其免遭中毒。 6.2微生物的生存因子，好氧微生物与氧的关系，微生物只能利用溶于水的O2，即溶解氧(DO )。 DO与水温、大气压强等因素有关，温度越高氧的溶解度越小。 在好氧生物处理中，DO是非常重要的因素，要求提供一盏茶的氧，一般负感作用池的DO控制在34mg/L。 振动、通气、搅拌、6.2微生物的生存因子，(2)厌氧微生物与氧的关系，是在氧条件下和无氧条件下都能生存的微生物。 在两个不同的条件下表现的大姨妈状态不同。 无氧条件

16、黄素脱氢酶无氧呼吸或发酵缺氧条件氧化酶催化剂有氧呼吸多的酵母菌和多的细菌(反硝化)是兼性厌氧微生物。 氧气条件比无氧条件生存得好。6.2微生物的生存因子、兼性厌氧微生物在环境中的作用、污水处理供氧正常、好氧和兼性厌氧微生物共同发挥分解作用缺氧，兼性厌氧微生物的分解不完整，发挥着积极作用。 在厌氧消化水解作用、发酵的作用下，大分子化合物水解作用小分子有机酸土壤中的反硝化细菌后土壤氮素营养丢失。 污水深度处理的反硝化素工艺、6.2微生物的生存因子、(3)厌氧微生物与氧的关系、只能在无氧条件下生存的微生物。 专一性厌氧微生物分子氧有毒，不含超氧化物歧化酶SOD和过氧化氢酶。生命活动需要的能量是通过发酵、无氧呼吸