环境微生物第五章微生物生长繁殖与生存因子课件

第五章

微生物的生长繁殖与生存因子§1微生物的生长繁殖生长——同化作用大于异化作用，微生物细胞质量或数量的增长。繁殖——微生物个体数量的增加。发育——从生长到繁殖这个由量变到质变的过程。世代时间——细菌两次细胞分裂之间的时间。一、研究微生物的生长的方法分批培养——将一定量的微生物接种在一个封闭的、盛有一定量液体培养基的容器内，保持一定温度、pH和溶解氧量。培养基一次加入，不予补充，不再更换。连续培养——在恒定容积的流动系统中培养微生物，以一定流速不断加入新的培养基，又以相同的流速流出培养物，使系统中细胞数量和营养状态保持稳定。恒浊器恒化器1、停滞期（适应期）

特点：细菌一部分生长，一部分死亡。细菌数基本不增加，生长速率接近于零；合成代谢活跃，核糖体，酶类和ATP合成加快，易产生诱导酶；对外界不良条件反应敏感。影响停滞期时间长短的因素：接种量接种菌龄营养2、对数期（指数期）

特点：底物分解速度快，生长速率最大，群体菌龄小，世代时间最短；菌体内各种成分最为均匀；酶系活跃，代谢旺盛，繁殖快，活性大。菌体的菌胶团尚未形成，污泥沉降性能差。（二）连续培养

恒浊连续培养培养液中细菌浓度恒定（浊度恒定）常用于发酵工业恒化连续培养营养成分恒定（恒定流速）常用于污水生物处理稀释率（D）=流量/体积（h-1）连续培养用的装置

——恒化器新鲜的培养液空气控制流速的阀门含微生物的流出物培养液恒化器中稀释率与静止期细菌浓度的关系

P170恒化器中细菌浓度恒化器中细菌生长速率稀释率营养物浓度细菌流出量稀释率恒化器中细菌的浓度营养物质浓度稀释率除SBR(SequencingBatchReactor)法外,污水生物处理大多采用恒化连续培养连续培养中微生物的生长状态和规律相当于分批培养中生长曲线的某一生长阶段

食微比（F/M)决定了不同的运行模式在生长曲线上是一点或一线段。图6－3推流式曝气池推流式曝气池活性污泥法的基本工艺流程出水初沉池曝气池二沉池进水污泥回流污泥剩余污泥A/B/C活性污泥法处理工艺

高负荷中等负荷低负荷沉淀池污泥回流A/B/C曝气池调节池出水思考题分批培养和连续培养在提供营养条件方面有什么区别?这种区别造成微生物的生长状态的何种不同?细菌的生长曲线可分为哪几个时期?各时期的细菌生长各有什么特点?不同的生化法运行模式在生长曲线上是一点或一线段取决于什么?活性污泥运行系统往往采用细菌生长曲线的哪个时期?为什么?恒化器中的控制因素是什么?§2微生物的生存因子灭菌——用物理的、化学的因素将所有微生物的营养细胞、芽孢、孢子全部杀死。消毒——用物理的、化学的因素杀死营养细胞或一部分芽孢。防腐——抑制微生物生长繁殖的方法。2、高温灭菌的原因

蛋白质核酸不可逆失活细胞膜上的脂类受热溶解3、高温灭菌的指标致死温度——10分钟内杀死微生物所需的最低温度致死时间——某一温度下杀死微生物所需的最短时间4、高温灭菌的影响因素

种类生理状态（菌龄）有无芽孢含水量5、高温灭菌的方法

干热灭菌（耐热物品）：灼烧、烘箱湿热灭菌间歇灭菌法高压蒸汽灭菌法6、低温的抑菌作用通常﹤5℃细菌代谢受阻呈休眠状态，只能维持生命而不发育。

保存菌种：4℃冰箱保存冷冻真空干燥保存

二、微生物与pH

1、微生物对pH的要求

放线菌最适pH7～8大多数细菌、藻类、原生动物最适pH6.5～7.5酵母菌、霉菌最适pH3～6氧化硫硫杆菌最适为pH32、极端pH对微生物的影响P191引起微生物体表电荷改变，影响营养吸收引起培养基中有机化合物离子化作用

CH3COOHCH3COO-+H+酶有其最适pH过高过低pH都会降低微生物对高温的抵抗力3、PH与微生物代谢产物的关系

酸性发酵（产生CO2）→碱性发酵（产生NH3）4、应用

过低pH的废水（会导致污泥上浮）：P178预处理用酵母菌、霉菌来处理三、微生物与氧化还原电位(Eh)不同微生物对Eh的要求好氧菌Eh=+300～400mv兼性厌氧菌Eh=+100mv左右专性厌氧菌Eh=-200～-250mvEh与PH的关系

Φ=Φ0-0.0592PH/nEh受代谢产物影响很大

四、微生物与DO

1、好氧菌（需充足DO）

供氧不足，絮体内部会缺氧DO过高（高于0.2atm），会中毒供氧方式：机械搅拌、鼓风曝气等2、兼性厌氧菌

（既有氧化酶又有脱氢酶）

酵母菌：好氧呼吸产物：CO2+H2O厌氧呼吸产物：乙醇+CO23、厌氧菌

专性厌氧：不能有氧存在（没有过氧化氢酶）耐氧厌氧：不利用氧也不中毒（具有氧化物歧化酶）4应用生物处理系统中,利用混合菌群按一定比例同时存在的好处不同DO条件下,不同菌种发挥优势各菌种间相互竞争、制约、互惠、协调五、紫外线对微生物的影响

UVC(200~280nm)UV(200~400)nmUVB(280~320nm)UVA(320~400nm)紫外线的杀菌作用

260nm处杀菌力最强紫外线的穿透力极差六、其它因素化学物质对微生物的影响重金属强氧化剂有机化合物渗透压微生物的影响P太高，细胞失水，质壁分离死亡P太低，细胞吸水，膨胀而破裂§3微生物之间的相互关系可概括为：一种微生物为另一种微生物创造有利条件或互相创造有利条件。

一种微生物的生命活动抑制或损害、杀害另一种微生物的生命活动。

一、互生关系（原始共生、原始合作关系）

——可单独生活的两种微生物共同生活在一起，一方为另一方提供有利条件或双方互为有利。

可分可合，合比分好氧化塘中的细菌与藻类好氧固氮菌与纤维素分解菌含N有机物→

NH3-N→NO2-

→NO3-

氨化细菌亚硝酸细菌硝酸细菌二、共生关系

——不能单独生活的微生物共同生活后，各自执行优势的生理功能，在营养上互为有利所组成的共生体。

相依为命分工协作难分难解地衣(真菌与藻类的共生体)三、寄生关系

——一种微生物生活在另一种微生物体内，从中摄取营养才得以生长繁殖。

住别人的家吃别人的粮食使别人受害四、偏害关系（拮抗关系）

——一种微生物的代谢产物对另一种或另一类微生物生长不利，或杀死或抑制对方。特异性拮抗非特异性拮抗

微生物间的化学战术——地盘战五、竞争关系——不同的微生物种群在同一环境中，对食物等营养、溶解氧、空间和其他共同要求的物质互相竞争，互受到不利影响。六、捕食关系本章重点微生物生长曲线的四个时期及特点生长曲线在废水生物处理中的应用温度、PH、Eh、DO与微生物的关系微生物之间的相互关系

小结生长和繁殖是两个不同而又有联系的概念。个体数目增加，这是单细胞微生物的繁殖。而对多细胞微生物来说，个体生长则反映在个体的细胞数目和每个细胞内物质含量的增加，当个体生长到一定阶段，就会以某种方式增加个体的数量，就是繁殖。在微生物的分批培养过程中，随着体系内各种条件的变化，微生物的数量呈现出变化，即所谓的生长曲线。典型的生长曲线可分为四个不同的时期:停滞期、对数期、静止期及衰亡期，每个时期都有其环境条件、微生物生长状态、数量等方面的特征。在废水生物处理过程中，活性污泥的增长过程，也会出现与纯种单细胞微生物相似的生长过程。不同的水处理方式，往往是利用污泥生长曲线中的某一、两个阶段。处于不同阶段时的污泥，其特性有很大的区别。微生物生长繁殖的测定，需要采取一些方法，或直接或间接地对微生物的数量进行测定;微生物死亡的测定，则主要是对活菌的测定过程。温度是微生物重要的生存因子。每一种微生物的生长都要求有一定的温度范围。超过最高温度会导致微生物的死亡;而低于最低温度，会使微生物的生长受到抑制，但并不死亡。利用高温进行灭菌和消毒，是实验室和实际工作中常用的手段。微生物对pH的要求同样存在最适、最高和最低值;过高或过低的pH对微生物的生长是不利的。氧化还原电位(Eh)是衡量环境氧化性的指标，各种微生物对氧化还原电位的要求不同。好氧微生物、兼性厌氧微生物和厌氧微生物对氧气的要求不同，水中的溶解氧(DO)是影响生物生存和废水处理效果的重要因子之一。微生物之间的相互作用，形成多种类型的相互关系。包括互生关系、共生关系、竞争关系、偏害关系、捕食关系和寄生关系等。思考题分批培养和连续培养在提供营养条件方面有什么区别?这种区别造成微生物的生长状态的何种不同?细菌的生长曲线可分为哪几个时期?各时期的细菌生长各有什么特点?在废水处理中，人们是如何应用生长曲线的各个不同时期的?微生物与微生物之间的关系包括哪几种?