07 微生物生长繁殖和控制

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1、第七章微生物的生长繁殖及其控制第一节细菌的群体生长第二节基质浓度与微生物比生长速率的关系第三节微生物生长的培养方法第四节微生物纯培养物的分离和生长的测定第五节环境因素对微生物生长的影响第六节微生物生长的控制第一节细菌的群体生长微生物在适宜的环境条件下，不断吸收营养物质，按照自己的代谢方式进行新陈代谢活动。正常情况下，同化作用大于异化作用，微生物的细胞不断迅速增长——生长；当细胞长到一定程度时，就会引起细胞数目的增加——繁殖。微生物的生长繁殖是其在内外各种环境因素相互作用下生理、代谢等状态的综合反映。一般表现为：个体生长——个体繁殖——群体生长。一、细菌的生长曲线各种细菌的生长速率不一，每一种细

2、菌都有各自的生长曲线，但曲线的形状基本相同。污(废)水生物处理中混合生长的活性污泥微生物也有类似的生长曲线。微生物的生长曲线，可分为停滞期、对数期、稳定期和衰亡期。1．停滞期/延缓期/迟滞期/调整期为什么会出现迟缓期呢？“万事开头难”!适应环境（合成相应的酶），营养储备（用于复制合成）少量细菌刚接入一定量的新鲜液体培养基中，并不立即生长繁殖，需要有一个适应过程（产生适应酶）。细胞物质开始增加，但数量不增加或增加很少。影响停滞期长短的因素：接种量、菌龄、营养成分等。处于停滞期的细菌对外界环境条件较敏感，易受外界不良环境条件的影响而发生变异。在实际工作中如接种菌种以启动新的水处理设施，投加新鲜污泥

3、时，接种的细菌不习惯于新环境，会出现或长或短的迟缓期.采用处于对数期的高效菌种、增大接种量、尽量保持接种前后所处的培养介质和条件一致等方法来缩短或消除迟缓期我们可以通过哪些手段缩短迟缓期呢？2．对数期/指数期/生长旺盛期细菌的生长速度达到最大，细菌数以几何级数增加，在生长曲线上呈直线关系。处于对数期的细菌，得到丰富的营养，代谢活力最强，细菌旺盛生长，对不良环境条件的抗性也比较强。影响对数期长短的因素：菌种、营养成分、营养浓度、培养温度。两个概念：代时间G：细胞分裂一次所需时间；生长速率常数R：细胞每小时分裂次数。细菌数目的对对数数期值0时间t世代时间G计算:假设：dX/dt=K1X，ln(X2

4、/X1)=K1(t2-t1)令X2=2X1，则t2-t1=G代入，得：G=ln2/K1即G=0.693/K13．静止期/稳定期/平衡期静止期到来的原因：营养物质（生长限制因子）耗尽；营养物比例失调（C/N）；有害代谢产物的大量积累（酸、毒素、H2O2）；pH、溶解氧、氧化还原电位等条件也变得不利。静止期的细菌总数达到最大，新生数与死亡数大致相等，保持动态平衡，生长速率下降。细菌开始积累贮存物质，芽孢菌形成芽孢。细菌缓数慢目期的对稳定期对数衰老期数期值0t时间4．衰亡期/内源呼吸期/死亡期营养物质被耗尽，细菌进入内源呼吸阶段（微生物消耗自身的贮存物质进行呼吸）。有害物质大量积累，不利于细菌的生长

5、繁殖，此时，死亡率增加，活菌数减少。细菌的生长曲线细菌的不同生长时期，是由外界提供的营养物的量决定的，即所谓的负荷（F/M）。二、生长曲线在废水处理中的指导作用1.活性污泥生长曲线（三阶段）多数AS操作范围，为什么？衰亡期稳定期迟缓期,对数期生长率上升阶段污泥活性强，处理废物能力高，要求废水中有机物浓度高，则处理后废水中含有较高有机物浓度，出水水质不佳；生长率上升阶段生长繁殖速度快，细菌活力大而不易凝聚和沉淀；生长率下降阶段细胞开始积累贮藏物和异染颗粒，肝糖等，芽孢开始形成，污泥沉降性能好。三、不同废水生物处理生长曲线的特点由于废水生物处理（活性污泥）实际是连续运行，其微生物生长规律不同于分批

6、培养时的规律，它只能是处于生长曲线的某一阶段。高负荷活性污泥法是利用对数期（生长上升阶段）和减速期（生长下降阶段），延时曝气法是利用衰亡期（内源呼吸阶段）等等。1.AB法2.推流式活性污泥法活性泥法进水对数期稳定期衰老期推流式活性污泥法占优势3.完全混合式活性污泥法细菌生长必然维持在一个与水质环境相适应的阶段；引起细菌生长状态发生改变的因素：随水质波动而波动毒害物波动(“冲击”)营养波动(“失衡”)改善废水生物处理系统中效果的关键是什么？防止“冲击”、找出并改善限制因子“失衡”是绝对的！总有限制性营养物控制生长。(———按营养配比，相对贫乏的营养物)莫诺方程（monod，1942，France

7、）描述微生物生长速率和基质浓度之间关系。第二节基质浓度与微生物比生长速率的关系讨论：一、分批培养/间歇培养（batchculture）分批培养是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，保持一定的温度、pH和溶解氧量，微生物在其中生长繁殖；结果会出现微生物数量由少变多，达到高峰后又由多变少，甚至死亡的变化规律。第三节微生物生长的培养方法典型分批培养模式：SBR工艺流程1．恒浊