第05章环境工程微生物学

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1、第五章微生物的生长繁殖与生存因子第一节微生物的生长繁殖一、微生物的生长繁殖的基本概念1.生长：微生物新陈代谢，同化作用大于异化作用，微生物的细胞不断迅速增长的现象。2.繁殖：什么是微生物的繁殖？繁殖单细胞一个细胞两个细胞多细胞不只是细胞个数的增长，如果只是细胞个数增长，而不是个体数目增长，不叫繁殖，叫生长。不但细胞个数增加，个体也增加，则为繁殖3.发育：微生物的生长与繁殖是个交替过程，从生长到繁殖的量变到质变的过程是发育。4.世代时间：细菌两次分裂之间的时间。当微生物的培养时间一定时，它的世代时间基本上也是稳定的。

2、但是如果外界条件发生变化，世代时间也会变化。世代时间越短，繁殖速度越快。一般，原核微生物的繁殖速度大于真核微生物。好氧微生物快于厌氧微生物。二、研究微生物生长的方法生长单个体微生物生长群体微生物生长分批培养连续培养（一）分批培养分批培养概念：将定量的微生物接种到封闭的具有定量培养基的容器中，保持一定的温度、pH、DO，微生物进行生长繁殖。少多少生长曲线将少量菌种接种到准备妥当的培养基中，进行分批培养，并且定时取样计数。以细菌的个数或干重质量为纵坐标，以培养时间为横坐标，将取样数据描点绘图，最终可得该细菌的生长曲线。

3、生长曲线分期：细分可分为6个时期即停滞期(适应期)、加速期、对数期、减速期、静止期、衰亡期。由于加速期和减速期持续时间很短，则把加速期并到停滞期，把减速期放到静止期中。故，将生长曲线粗分为四个生长期。微生物生长曲线1.停滞期停滞期特点•生长速率等于零细胞合成新的成分–补充消耗的材料–适应新的培养基或别的培养条件•细胞形态变大或变长对外界不良环境敏感细菌数目的对数值时间t提问：为什么会出现停滞期呢？特征：不立即进行细胞分裂、增殖，数量不变甚至减少适应环境（合成相应的酶），营养储备（用于复制合成）停滞期停滞期－“万事开

4、头难”影响停滞期长短的因素1.接种龄:1)对数期“种子”，停滞期较短；2)静止期期或衰亡期“种子”,停滞期较长；2接种量。1)接种量大，停滞期较短；2)接种量小，停滞期较长。3培养基成分:1)培养基成分丰富的，停滞期较短；2)培养基成分与种子培养基一致,停滞期较短。2.对数期特点•生长速率最快，细胞呈对数增长生长速率恒定代谢旺盛，细胞成分平衡发展•群体的生理特性较一致指数生长公式：Nt=N0×2n式中N0为起始细胞数目，Nt为指数生长某个时刻t时的细胞数目，n为世代数。N0、Nt和t可由实验获得，n可通过上式计算得

5、出。LgNt=lgN0+nlg2n=（lgNt-lgN0)/lg2=3.3(lgNt-lgN0)影响指数期的因素菌种：不同菌种的代时差异极大营养成分：营养越丰富，代时越短营养物浓度：影响微生物的生长速率和总生长量培养温度：影响微生物的生长速率3）静止期特点：活细胞总数维持不变，即新繁殖的细胞数与衰亡的细胞数相等，菌体总数达到最高点。细胞生理上处于衰老，代谢活力钝化，细胞成分合成缓慢。细胞生长速率为零营养物质被消耗不能满足生长需要代谢废物或有害物质积累到抑制生长水平pH、氧化还原势等物化条件越来越不适应新生率等于死亡

6、率4）衰亡期特点：•细胞以指数速率死亡；细胞变形退化。影响衰亡期的因素与菌种的遗传特性有关:有些细菌的培养经历所有的各个生长时期，几天以后死亡,有些细菌培养几个月乃至几年以后仍然有一些活的细胞；与营养物质和有毒物质有关：补充营养和能源，以及中和环境毒性，可以减缓死亡期细胞的死亡速率，延长细菌培养物的存活时间。一方面连续进料，另一方面又连续出料。原理：进料=补足营养(“污染物”)出料=稀释菌浓度、毒物浓度它又分为两种：1)恒浊连续培养2)恒化连续培养。（二）连续培养恒浊——培养基浊度恒定（实质是细菌数量恒定）以浊度为

7、控制指标。当浊度大时，加大进水流速，降低浊度；当浊度小时，降低流速，提高浊度。1）恒浊连续培养2）恒化连续培养恒化——进料营养物总量恒定恒定的流速进水，恒定流速出水尤其适合污水生物处理目前,污水连续生物处理法均类似于恒化连续培养；（流速不完全恒定）三、生长曲线在污水处理中的应用污(废)水连续处理中的细菌生长状态跟具体的生物处理方法有关，不同的生物反应构筑物，细菌的生长状态可能不同，甚至在同一个构筑物中，不同位置的细菌生长状态也不同，但要以某种状态为主。进水对数期衰老期平推流式活性污泥法稳定期占优势总结常规活性污泥法

8、：利用减速期、静止期；生物吸附法：静止期；高负荷活性污泥法：对数期和减速期；延时曝气法(氧化沟)：内源呼吸期为什么常规活性污泥法不利用对数期而用静止期微生物？对数期微生物：生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除废水中的有机物，相应的，要求进水有机物浓度高。由于进水有机物浓度高，出水有机物浓度也相应提高，且这时期微生物不易自行凝聚成菌胶团，沉淀性能差，导致出水水质