环境微生物第五章微生物生长繁殖与生存因子
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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pH 6.5～ 7.5 酵母菌、霉菌最适pH3～6 氧化硫硫杆菌最适为pH3
lg N x lg N 0 n 0.301
t x t0 G n
0.301(t x t 0 ) G lg N x lg N 0
G=1/k，k——生长速率常数（代/h）
3、减速生长期（静止期）
特点：
细菌的生长速率逐渐下降甚至到零，新生菌数 =死亡菌数，菌体产量达到最高点，活菌数达 到最高峰； 开始积累代谢产物; 菌胶团已形成; 吸附、氧化还原、沉降性能较好。
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。
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 厌氧呼吸
产物：CO2+H2O 产物：乙醇+ CO2
3、厌氧菌
专性厌氧：不能有氧存在（没有过 氧化氢酶）
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
- → NO 含N有机物→ NH3-N → NO 2 3 亚
4、衰亡期（内源代谢期）
特点：
菌体以储存物质及死菌为营养，死亡 率逐渐增加，活菌数目急剧下降； 细胞呈现各种形态，细胞出现老化， 自溶，异形胞； 有的细菌形成芽孢
（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）
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
UV(200~400)nm
UVC(200~280nm) UVB(280~320nm) UVA(320~400nm)
推流式曝气池
二、 生长曲线在废水生物处理 中的应用 P171
接种、驯化阶段——处于停滞期 高负荷活性污泥法——处于对数期
常规活性污泥法——
延时曝气法、污泥减容——处于内源代
处于静止期？
谢期
活性污泥法的基本工艺流程
进水
初沉池
曝气池
二沉池
出水
污泥
回流污泥
剩余污泥
A/B/C活性污泥法处理工艺
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?
氨 化 细 菌
硝 酸 细 菌
硝 酸 细 菌
二、共生关系
相依为命 ——不能单独生活的微生物共同生活后，各 分工协作 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。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
调节池出水 高 负 荷
沉淀池
中 等 负 荷
低 负 荷 污泥回流
A/B/C曝气池
四、微生物生长量的测定方法
测定微生物总数
记数器直接计数 染色涂片计数 比浊法测定细菌悬液浓度
测定活细菌数
稀释培养计数 薄膜过滤计数 平板菌落（CFU）计数
计算生长量
测细胞干重法 测细胞含氮量确定细胞浓度 DNA的测定算出细菌浓度 生理指标法
稀释率 恒化器中细菌的浓度
稀释率
除SBR(Sequencing Batch Reactor)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
§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。
一、微生物与温度的关系
1、微生物生长的温度范围
嗜冷菌 嗜中温菌 嗜热菌 嗜超热菌
5-百度文库0℃ 25-40℃ 50-60℃ 70-105℃
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
兼性厌氧菌
专性厌氧菌
Eh=+300～ 400mv Eh=+100mv左右 Eh=-200～ -250mv
Eh与PH的关系 Φ = Φ 0-0.0592 PH/n Eh受代谢产物影响很大
常用于污水生物处理
稀释率（D）=流量/体积（h-1）
新鲜的培养液
控制流速的阀门
空气
培养液
含微生物 的流出物
连 续 培 养 恒 用 化 的 器 装 置
——
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 营养物质 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
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
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
（一）分批培养的细菌生长曲线
1、停滞期 加速期 2、对数期 3、减速期 静止期 4、衰亡期
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
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
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。
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。
G
t x t0 n
世代时间（G）的计算 P166、167
n
N x N0 2
2、 极端pH对微生物的影响
引起培养基中有机化合物离子化作用
P191
引起微生物体表电荷改变，影响营养吸收
CH3COOH CH3COO-+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
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
本章作业
P200：1、6 补充： 1. 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? 2. 如何用生化法处理pH=4的废水？ 3. 假设从t0到tx的24h内细菌处于对数增长期。t0时 的原始细菌总数为103CFU/mL，将它臵于适当的温 度条件下培养24h后，再测tx=24h的细菌总数为 1017CFU/mL，计算世代时间G。
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pH 6.5～ 7.5 酵母菌、霉菌最适pH3～6 氧化硫硫杆菌最适为pH3
lg N x lg N 0 n 0.301
t x t0 G n
0.301(t x t 0 ) G lg N x lg N 0
G=1/k，k——生长速率常数（代/h）
3、减速生长期（静止期）
特点：
细菌的生长速率逐渐下降甚至到零，新生菌数 =死亡菌数，菌体产量达到最高点，活菌数达 到最高峰； 开始积累代谢产物; 菌胶团已形成; 吸附、氧化还原、沉降性能较好。
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。
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 厌氧呼吸
产物：CO2+H2O 产物：乙醇+ CO2
3、厌氧菌
专性厌氧：不能有氧存在（没有过 氧化氢酶）
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
- → NO 含N有机物→ NH3-N → NO 2 3 亚
4、衰亡期（内源代谢期）
特点：
菌体以储存物质及死菌为营养，死亡 率逐渐增加，活菌数目急剧下降； 细胞呈现各种形态，细胞出现老化， 自溶，异形胞； 有的细菌形成芽孢
（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）
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
UV(200~400)nm
UVC(200~280nm) UVB(280~320nm) UVA(320~400nm)
推流式曝气池
二、 生长曲线在废水生物处理 中的应用 P171
接种、驯化阶段——处于停滞期 高负荷活性污泥法——处于对数期
常规活性污泥法——
延时曝气法、污泥减容——处于内源代
处于静止期？
谢期
活性污泥法的基本工艺流程
进水
初沉池
曝气池
二沉池
出水
污泥
回流污泥
剩余污泥
A/B/C活性污泥法处理工艺
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?
氨 化 细 菌
硝 酸 细 菌
硝 酸 细 菌
二、共生关系
相依为命 ——不能单独生活的微生物共同生活后，各 分工协作 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。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
调节池出水 高 负 荷
沉淀池
中 等 负 荷
低 负 荷 污泥回流
A/B/C曝气池
四、微生物生长量的测定方法
测定微生物总数
记数器直接计数 染色涂片计数 比浊法测定细菌悬液浓度
测定活细菌数
稀释培养计数 薄膜过滤计数 平板菌落（CFU）计数
计算生长量
测细胞干重法 测细胞含氮量确定细胞浓度 DNA的测定算出细菌浓度 生理指标法
稀释率 恒化器中细菌的浓度
稀释率
除SBR(Sequencing Batch Reactor)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
§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。
一、微生物与温度的关系
1、微生物生长的温度范围
嗜冷菌 嗜中温菌 嗜热菌 嗜超热菌
5-百度文库0℃ 25-40℃ 50-60℃ 70-105℃
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
兼性厌氧菌
专性厌氧菌
Eh=+300～ 400mv Eh=+100mv左右 Eh=-200～ -250mv
Eh与PH的关系 Φ = Φ 0-0.0592 PH/n Eh受代谢产物影响很大
常用于污水生物处理
稀释率（D）=流量/体积（h-1）
新鲜的培养液
控制流速的阀门
空气
培养液
含微生物 的流出物
连 续 培 养 恒 用 化 的 器 装 置
——
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 营养物质 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
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
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
（一）分批培养的细菌生长曲线
1、停滞期 加速期 2、对数期 3、减速期 静止期 4、衰亡期
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
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
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。
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。
G
t x t0 n
世代时间（G）的计算 P166、167
n
N x N0 2
2、 极端pH对微生物的影响
引起培养基中有机化合物离子化作用
P191
引起微生物体表电荷改变，影响营养吸收
CH3COOH CH3COO-+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
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
本章作业
P200：1、6 补充： 1. 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? 2. 如何用生化法处理pH=4的废水？ 3. 假设从t0到tx的24h内细菌处于对数增长期。t0时 的原始细菌总数为103CFU/mL，将它臵于适当的温 度条件下培养24h后，再测tx=24h的细菌总数为 1017CFU/mL，计算世代时间G。