第六章微生物的生長與控制2生長規(guī)律課件

“生、老、病、死”（根據(jù)投食方式）分間歇式培養(yǎng)（分批培養(yǎng)）、連續(xù)式培養(yǎng)兩種情況1.間歇培養(yǎng)如何人工進(jìn)行細(xì)菌間歇培養(yǎng)？只有開始時(shí)的一次性投料和接種細(xì)菌（其余時(shí)間細(xì)菌根據(jù)環(huán)境變化自行生滅）細(xì)菌的生長規(guī)律（“坐吃山空型”）應(yīng)用：生理特性研究、生物發(fā)酵和生物治污“生、老、病、死”細(xì)菌的生長規(guī)律（“坐吃山空型”）應(yīng)用：生12．細(xì)菌數(shù)量生長曲線

生

長

速

率

穩(wěn)定期

衰老期

細(xì)菌數(shù)目的對數(shù)值

0時(shí)間t細(xì)菌的數(shù)量很大，都是10的n次方，取對數(shù)作圖時(shí)方便，0~10代表1～1010總菌數(shù)活菌數(shù)

緩

慢

期對數(shù)期0+_2．細(xì)菌數(shù)量生長曲線生2（1）緩慢期－“萬事開頭難”特征：

細(xì)

菌

緩

數(shù)

慢

目

期

的

對

數(shù)

值

0時(shí)間t為什么會出現(xiàn)遲緩期呢？

代謝活躍，個(gè)體體積、重量增高

不立即進(jìn)行細(xì)胞分裂、增殖，數(shù)量不變甚至減少適應(yīng)環(huán)境（合成相應(yīng)的酶），營養(yǎng)儲備（用于復(fù)制合成）（1）緩慢期－“萬事開頭難”特征：細(xì)3提問：根據(jù)上述原因選擇接種何種狀態(tài)的細(xì)菌遲緩期會較長？穩(wěn)定期或衰亡期、受損細(xì)胞、富集培養(yǎng)基的細(xì)菌后三種穩(wěn)定期細(xì)胞基本耗盡了各種輔酶或其他細(xì)胞成分受損細(xì)胞養(yǎng)傷修復(fù)富集培養(yǎng)基細(xì)菌需要合成“自力更生”酶菌種本身的遺傳特性（如轉(zhuǎn)基因高效菌）和接種數(shù)量也會影響遲緩期的長短。提問：根據(jù)上述原因選擇接種何種狀態(tài)的細(xì)菌遲緩期會較長？穩(wěn)定期4在實(shí)際工作中如接種菌種以啟動新的水處理設(shè)施，投加新鮮污泥時(shí)，接種的細(xì)菌不習(xí)慣于新環(huán)境，會出現(xiàn)或長或短的遲緩期，遲緩期的出現(xiàn)會增加操作時(shí)間，降低工作效率采用處于高效菌群對數(shù)期的菌種、增大接種量、盡量保持接種前后所處的培養(yǎng)介質(zhì)和條件一致等方法來縮短或消除遲緩期提問：我們可以通過哪些手段縮短遲緩期呢？在實(shí)際工作中如接種菌種以啟動新的水處理設(shè)施，投加新鮮污泥時(shí)，5（2）對數(shù)期（青年）所有細(xì)菌均繁殖故稱對數(shù)期。（相當(dāng)于重量法細(xì)菌曲線的增長率上升階段）細(xì)菌數(shù)目X增長率倍率的對數(shù)與時(shí)間成正比。（2）對數(shù)期（青年）所有細(xì)菌均繁殖故稱對數(shù)期。（相當(dāng)于6特點(diǎn)平均代時(shí)（繁殖一代的時(shí)間）最短提問：細(xì)菌的代時(shí)與哪些因素有關(guān)？

細(xì)

菌

數(shù)

目

的

對

對

數(shù)

數(shù)

期

值

0時(shí)間t如大腸桿菌在20℃時(shí)其代時(shí)是35℃條件下的2倍；傷寒桿菌在含0.125％的蛋白胨培養(yǎng)基中的代時(shí)為800min，而在含1.0％時(shí)僅為40min。四個(gè)時(shí)期繁殖速度最快種類遺傳、個(gè)體健康情況(營養(yǎng)、環(huán)境條件)特點(diǎn)平均代時(shí)（繁殖一代的時(shí)間）最短7提問：哪個(gè)時(shí)期（遲緩期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期）代時(shí)最具有種屬代表性？為什么？最短值→無限長（休眠）對數(shù)期代時(shí)——最短值細(xì)菌代時(shí)通常指最適條件下的對數(shù)期代時(shí)提問：哪個(gè)時(shí)期（遲緩期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期）代時(shí)最具有種8（3）穩(wěn)定期（中年）出生率＝死亡率

細(xì)

菌

緩

數(shù)

慢

目

期

的

對

穩(wěn)定期

對

數(shù)

衰老期

數(shù)

期

值

0t時(shí)間死亡原因—營養(yǎng)短缺、代謝毒物增多（相當(dāng)于重量變化曲線中的增長率下降階段）（3）穩(wěn)定期（中年）出生率＝死亡率細(xì)9（3）死亡期（老年）死亡率＞出生率（相當(dāng)于重量法的內(nèi)源呼吸階段）提問：如何給細(xì)菌延年益壽呢？補(bǔ)營養(yǎng)、環(huán)保（去除環(huán)境毒物）人類群體有類似規(guī)律嗎？如果把地球看作是封閉的間歇式培養(yǎng)基，人類看作是細(xì)菌，人口若不加控制，必將經(jīng)歷由于資源枯竭，污染物遍地而引發(fā)的大滅絕。自救——節(jié)約防止“營養(yǎng)物消耗過快”，環(huán)保防止“有害代謝物毒性抑制”。（3）死亡期（老年）死亡率＞出生率（相當(dāng)于重量法的內(nèi)10

3.連續(xù)培養(yǎng)

一方面連續(xù)進(jìn)料，另一方面又連續(xù)出料。原理：進(jìn)料=補(bǔ)足營養(yǎng)(“污染物”)

出料=稀釋菌濃度、毒物濃度它又分為兩種：恒濁連續(xù)培養(yǎng)、恒化連續(xù)培養(yǎng)。3.連續(xù)培養(yǎng)一方面連續(xù)進(jìn)料，另一方面又連續(xù)出料。11（1）恒濁連續(xù)培養(yǎng)

恒濁——培養(yǎng)基濁度恒定（實(shí)質(zhì)是細(xì)菌數(shù)量恒定）新鮮培養(yǎng)基光電池光源流速控制閥出水反饋控制（1）恒濁連續(xù)培養(yǎng)恒濁——培養(yǎng)基濁度恒定（實(shí)質(zhì)是細(xì)菌數(shù)12

（2）恒化連續(xù)培養(yǎng)

化——？新鮮培養(yǎng)基流速控制閥出水應(yīng)用：環(huán)境工程、生物工程、實(shí)驗(yàn)室研究（細(xì)菌生理特性研究、細(xì)菌的快速篩選等）。

流速恒定進(jìn)料營養(yǎng)物總量（2）恒化連續(xù)培養(yǎng)化——？新鮮培養(yǎng)基流速控制閥出水流速13目前,污水連續(xù)生物處理法均類似于恒化連續(xù)培養(yǎng)；（流速不完全恒定）目前,污水連續(xù)生物處理法均類似于恒化連續(xù)培養(yǎng)；（流速不完全14第六章微生物的生長與控制2生長規(guī)律課件154．污(廢)水連續(xù)處理中的細(xì)菌生長狀態(tài)不同的生物反應(yīng)器，

細(xì)菌的生長狀態(tài)可能不同！乃至同一反應(yīng)器內(nèi)不同位置處4．污(廢)水連續(xù)處理中的細(xì)菌生長狀態(tài)不同的生物反應(yīng)器，16連續(xù)生物處理中的細(xì)菌狀態(tài)表

細(xì)菌的生長階段應(yīng)用舉例特點(diǎn)遲緩期無連續(xù)化穩(wěn)定操作中沒有這一階段對數(shù)生長期高負(fù)荷活性污泥法(大部分區(qū)域)穩(wěn)定期生物膜法常規(guī)活性污泥法(大部分區(qū)域)生長繁殖快，代謝活力強(qiáng)，能大量去除廢水中有機(jī)物。（缺點(diǎn)是細(xì)菌表面的粘液層和莢膜尚未形成，運(yùn)動很活躍，不易自行凝聚成菌膠團(tuán)，沉淀性能差，致使出水水質(zhì)有機(jī)物濃度相對較高）衰老期低濃度污水延時(shí)曝氣法污泥的厭氧消化營養(yǎng)物濃度過低，難以滿足其他階段細(xì)菌的生長需要雖然比對數(shù)生長期的差，但仍有相當(dāng)?shù)拇x活力，細(xì)菌體內(nèi)積累了大量貯存物，如異染粒、聚β—羥基丁酸等，體表的粘液層和莢膜強(qiáng)化了細(xì)菌的生物吸附能力，自我絮凝、聚合能力強(qiáng)，在二沉池中泥水分離效果好，出水水質(zhì)好。1:0.4~0.8BOD.d-細(xì)菌與降解BOD重量比1:0.4以下連續(xù)生物處理中的細(xì)菌狀態(tài)表細(xì)菌的生長階段應(yīng)用舉例特點(diǎn)遲緩期17細(xì)菌生長必然維持在一個(gè)與水質(zhì)環(huán)境相適應(yīng)的階段；提問：同一種方式中的細(xì)菌生長狀態(tài)是否一成不變呢？隨水質(zhì)波動而波動毒害物波動(“沖擊”)營養(yǎng)波動(“失衡”)細(xì)菌生長必然維持在一個(gè)與水質(zhì)環(huán)境相適應(yīng)的階段；18第三節(jié)微生物培養(yǎng)法概論微生物培養(yǎng)裝置的基本條件是：科學(xué)的設(shè)計(jì)豐富而均勻的營養(yǎng)物質(zhì)適宜的溫度和良好的通氣條件適宜的物理化學(xué)條件嚴(yán)防雜菌的污染思考方法第三節(jié)微生物培養(yǎng)法概論微生物培養(yǎng)裝置的基本條件是：思考方法191、從少量到大規(guī)模培養(yǎng)；2、從淺層培養(yǎng)發(fā)展到厚層（固體制曲）或深層（液體攪拌）培養(yǎng)；3、從以固體培養(yǎng)技術(shù)為主到以液體培養(yǎng)技術(shù)為主；4、從靜止式液體培養(yǎng)發(fā)展到通氣攪拌式的液體培養(yǎng)5、從單批培養(yǎng)發(fā)展到連續(xù)培養(yǎng)以至多級連續(xù)培養(yǎng)6、從利用分散的微生物細(xì)胞發(fā)展到利用固定化細(xì)胞7、從單純利用微生物細(xì)胞到利用動物、植物細(xì)胞進(jìn)行大規(guī)模培養(yǎng)；8、從利用野生型菌種發(fā)展到利用變異直至遺傳工程菌株；9、從單菌發(fā)酵發(fā)展到混菌發(fā)酵；10、從低密度培養(yǎng)發(fā)展到高密度培養(yǎng)；11、從人工控制的發(fā)酵罐到多傳感器、計(jì)算機(jī)在線控制的自動化發(fā)酵罐。微生物培養(yǎng)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)：1、從少量到大規(guī)模培養(yǎng)；微生物培養(yǎng)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)：20

待續(xù)……

21菌種的退化復(fù)壯保藏7微生物的生長規(guī)律2微生物間的關(guān)系6微生物生長的影響因子4微生物培養(yǎng)法概論3有害微生物的控制5微生物的生長繁殖121菌種的退化復(fù)壯保藏7微生物的生長規(guī)律2微生物間的關(guān)系6微21“生、老、病、死”（根據(jù)投食方式）分間歇式培養(yǎng)（分批培養(yǎng)）、連續(xù)式培養(yǎng)兩種情況1.間歇培養(yǎng)如何人工進(jìn)行細(xì)菌間歇培養(yǎng)？只有開始時(shí)的一次性投料和接種細(xì)菌（其余時(shí)間細(xì)菌根據(jù)環(huán)境變化自行生滅）細(xì)菌的生長規(guī)律（“坐吃山空型”）應(yīng)用：生理特性研究、生物發(fā)酵和生物治污“生、老、病、死”細(xì)菌的生長規(guī)律（“坐吃山空型”）應(yīng)用：生222．細(xì)菌數(shù)量生長曲線

生

長

速

率

穩(wěn)定期

衰老期

細(xì)菌數(shù)目的對數(shù)值

0時(shí)間t細(xì)菌的數(shù)量很大，都是10的n次方，取對數(shù)作圖時(shí)方便，0~10代表1～1010總菌數(shù)活菌數(shù)

緩

慢

期對數(shù)期0+_2．細(xì)菌數(shù)量生長曲線生23（1）緩慢期－“萬事開頭難”特征：

細(xì)

菌

緩

數(shù)

慢

目

期

的

對

數(shù)

值

0時(shí)間t為什么會出現(xiàn)遲緩期呢？

代謝活躍，個(gè)體體積、重量增高

不立即進(jìn)行細(xì)胞分裂、增殖，數(shù)量不變甚至減少適應(yīng)環(huán)境（合成相應(yīng)的酶），營養(yǎng)儲備（用于復(fù)制合成）（1）緩慢期－“萬事開頭難”特征：細(xì)24提問：根據(jù)上述原因選擇接種何種狀態(tài)的細(xì)菌遲緩期會較長？穩(wěn)定期或衰亡期、受損細(xì)胞、富集培養(yǎng)基的細(xì)菌后三種穩(wěn)定期細(xì)胞基本耗盡了各種輔酶或其他細(xì)胞成分受損細(xì)胞養(yǎng)傷修復(fù)富集培養(yǎng)基細(xì)菌需要合成“自力更生”酶菌種本身的遺傳特性（如轉(zhuǎn)基因高效菌）和接種數(shù)量也會影響遲緩期的長短。提問：根據(jù)上述原因選擇接種何種狀態(tài)的細(xì)菌遲緩期會較長？穩(wěn)定期25在實(shí)際工作中如接種菌種以啟動新的水處理設(shè)施，投加新鮮污泥時(shí)，接種的細(xì)菌不習(xí)慣于新環(huán)境，會出現(xiàn)或長或短的遲緩期，遲緩期的出現(xiàn)會增加操作時(shí)間，降低工作效率采用處于高效菌群對數(shù)期的菌種、增大接種量、盡量保持接種前后所處的培養(yǎng)介質(zhì)和條件一致等方法來縮短或消除遲緩期提問：我們可以通過哪些手段縮短遲緩期呢？在實(shí)際工作中如接種菌種以啟動新的水處理設(shè)施，投加新鮮污泥時(shí)，26（2）對數(shù)期（青年）所有細(xì)菌均繁殖故稱對數(shù)期。（相當(dāng)于重量法細(xì)菌曲線的增長率上升階段）細(xì)菌數(shù)目X增長率倍率的對數(shù)與時(shí)間成正比。（2）對數(shù)期（青年）所有細(xì)菌均繁殖故稱對數(shù)期。（相當(dāng)于27特點(diǎn)平均代時(shí)（繁殖一代的時(shí)間）最短提問：細(xì)菌的代時(shí)與哪些因素有關(guān)？

細(xì)

菌

數(shù)

目

的

對

對

數(shù)

數(shù)

期

值

0時(shí)間t如大腸桿菌在20℃時(shí)其代時(shí)是35℃條件下的2倍；傷寒桿菌在含0.125％的蛋白胨培養(yǎng)基中的代時(shí)為800min，而在含1.0％時(shí)僅為40min。四個(gè)時(shí)期繁殖速度最快種類遺傳、個(gè)體健康情況(營養(yǎng)、環(huán)境條件)特點(diǎn)平均代時(shí)（繁殖一代的時(shí)間）最短28提問：哪個(gè)時(shí)期（遲緩期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期）代時(shí)最具有種屬代表性？為什么？最短值→無限長（休眠）對數(shù)期代時(shí)——最短值細(xì)菌代時(shí)通常指最適條件下的對數(shù)期代時(shí)提問：哪個(gè)時(shí)期（遲緩期、對數(shù)期、穩(wěn)定期、衰亡期）代時(shí)最具有種29（3）穩(wěn)定期（中年）出生率＝死亡率

細(xì)

菌

緩

數(shù)

慢

目

期

的

對

穩(wěn)定期

對

數(shù)

衰老期

數(shù)

期

值

0t時(shí)間死亡原因—營養(yǎng)短缺、代謝毒物增多（相當(dāng)于重量變化曲線中的增長率下降階段）（3）穩(wěn)定期（中年）出生率＝死亡率細(xì)30（3）死亡期（老年）死亡率＞出生率（相當(dāng)于重量法的內(nèi)源呼吸階段）提問：如何給細(xì)菌延年益壽呢？補(bǔ)營養(yǎng)、環(huán)保（去除環(huán)境毒物）人類群體有類似規(guī)律嗎？如果把地球看作是封閉的間歇式培養(yǎng)基，人類看作是細(xì)菌，人口若不加控制，必將經(jīng)歷由于資源枯竭，污染物遍地而引發(fā)的大滅絕。自救——節(jié)約防止“營養(yǎng)物消耗過快”，環(huán)保防止“有害代謝物毒性抑制”。（3）死亡期（老年）死亡率＞出生率（相當(dāng)于重量法的內(nèi)31

3.連續(xù)培養(yǎng)

一方面連續(xù)進(jìn)料，另一方面又連續(xù)出料。原理：進(jìn)料=補(bǔ)足營養(yǎng)(“污染物”)

出料=稀釋菌濃度、毒物濃度它又分為兩種：恒濁連續(xù)培養(yǎng)、恒化連續(xù)培養(yǎng)。3.連續(xù)培養(yǎng)一方面連續(xù)進(jìn)料，另一方面又連續(xù)出料。32（1）恒濁連續(xù)培養(yǎng)

恒濁——培養(yǎng)基濁度恒定（實(shí)質(zhì)是細(xì)菌數(shù)量恒定）新鮮培養(yǎng)基光電池光源流速控制閥出水反饋控制（1）恒濁連續(xù)培養(yǎng)恒濁——培養(yǎng)基濁度恒定（實(shí)質(zhì)是細(xì)菌數(shù)33

（2）恒化連續(xù)培養(yǎng)

化——？新鮮培養(yǎng)基流速控制閥出水應(yīng)用：環(huán)境工程、生物工程、實(shí)驗(yàn)室研究（細(xì)菌生理特性研究、細(xì)菌的快速篩選等）。

流速恒定進(jìn)料營養(yǎng)物總量（2）恒化連續(xù)培養(yǎng)化——？新鮮培養(yǎng)基流速控制閥出水流速34目前,污水連續(xù)生物處理法均類似于恒化連續(xù)培養(yǎng)；（流速不完全恒定）目前,污水連續(xù)生物處理法均類似于恒化連續(xù)培養(yǎng)；（流速不完全35第六章微生物的生長與控制2生長規(guī)律課件364．污(廢)水連續(xù)處理中的細(xì)菌生長狀態(tài)不同的生物反應(yīng)器，

細(xì)菌的生長狀態(tài)可能不同！乃至同一反應(yīng)器內(nèi)不同位置處4．污(廢)水連續(xù)處理中的細(xì)菌生長狀態(tài)不同的生物反應(yīng)器，37連續(xù)生物處理中的細(xì)菌狀態(tài)表

細(xì)菌的生長階段應(yīng)用舉例特點(diǎn)遲緩期無連續(xù)化穩(wěn)定操作中沒有這一階段對數(shù)生長期高負(fù)荷活性污泥法(大部分區(qū)域)穩(wěn)定期生物膜法常規(guī)活性污泥法(大部分區(qū)域)生長繁殖快，代謝活力強(qiáng)，能大量去除廢水中有機(jī)物。（缺點(diǎn)是細(xì)菌表面的粘液層和莢膜尚未形成，運(yùn)動很活躍，不易自行凝聚成菌膠團(tuán)，沉淀性能差，致使出水水質(zhì)有機(jī)物濃度相對較高）衰老期低濃度污水延時(shí)曝氣法污泥的厭氧消化營養(yǎng)物濃度過低，難以滿足其他階段細(xì)菌的生長需要雖然比對數(shù)生長期的差，但仍有相當(dāng)?shù)拇x活力，細(xì)菌體內(nèi)積累了大量貯存物，如異染粒、聚β—羥基丁酸等，體表的粘液層和莢膜強(qiáng)化了細(xì)菌的生物吸附能力，自我絮凝、聚合能力強(qiáng)，在二沉池中泥水分離效果好，出水水質(zhì)好。1:0.4~0.8BOD.d