第六章微生物的生长与控制生长规律TO-学...ppt

n n“生、老、病、死生、老、病、死”n n（根根根根据据据据投投投投食食食食方方方方式式式式）分分间间歇歇式式培培养养（分分分分批批批批培培培培养养养养）、连续式培养连续式培养两种情况两种情况n n1.间歇培养间歇培养n n如何人工进行细菌间歇培养？如何人工进行细菌间歇培养？如何人工进行细菌间歇培养？如何人工进行细菌间歇培养？n n只只只只有有有有开开开开始始始始时时时时的的的的一一一一次次次次性性性性投投投投料料料料和和和和接接接接种种种种细细细细菌菌菌菌（其其其其余余余余时时时时间间间间细菌根据环境变化自行生灭）细菌根据环境变化自行生灭）细菌根据环境变化自行生灭）细菌根据环境变化自行生灭）细菌的生长规律细菌的生长规律（“坐吃山空型坐吃山空型”）应用应用：生理特性研究、生物发酵和生物治污生理特性研究、生物发酵和生物治污生理特性研究、生物发酵和生物治污生理特性研究、生物发酵和生物治污.2细菌数量生长曲线细菌数量生长曲线 生生 长长 速速 率率 稳定期稳定期 衰衰老老期期 细细菌菌数数目目的的对对数数值值 0时间时间t t细菌的数量很大，都是细菌的数量很大，都是细菌的数量很大，都是细菌的数量很大，都是1010的的的的n n次方次方次方次方，取对数作图时方便，取对数作图时方便，取对数作图时方便，取对数作图时方便，010010代表代表代表代表1 110101010总菌数总菌数总菌数总菌数活菌数活菌数活菌数活菌数 缓缓 慢慢 期期对对数数期期0 0+_ _.（1）缓慢期）缓慢期“万事开头难万事开头难万事开头难万事开头难”n n特征：特征：细细 菌菌 缓缓 数数 慢慢 目目 期期 的的 对对 数数 值值 0时间时间t为什么会出现迟缓期呢？为什么会出现迟缓期呢？为什么会出现迟缓期呢？为什么会出现迟缓期呢？n n 代谢活跃，代谢活跃，代谢活跃，代谢活跃，个体体积、重量增高个体体积、重量增高个体体积、重量增高个体体积、重量增高n n 不立即进行细胞分裂、增殖，不立即进行细胞分裂、增殖，不立即进行细胞分裂、增殖，不立即进行细胞分裂、增殖，数量不变甚至减少数量不变甚至减少适应环境（适应环境（合成相应的酶合成相应的酶），营养储备（，营养储备（用于复制合用于复制合成成）.n n提问：提问：提问：提问：根据上述原因选择接种何种状态的细菌根据上述原因选择接种何种状态的细菌根据上述原因选择接种何种状态的细菌根据上述原因选择接种何种状态的细菌迟缓期会较长？迟缓期会较长？迟缓期会较长？迟缓期会较长？n n稳定期或衰亡期、受损细胞、富集培养基的细稳定期或衰亡期、受损细胞、富集培养基的细稳定期或衰亡期、受损细胞、富集培养基的细稳定期或衰亡期、受损细胞、富集培养基的细菌菌菌菌n n后三种后三种后三种后三种稳定期细胞稳定期细胞稳定期细胞稳定期细胞基基基基本耗尽了各种本耗尽了各种本耗尽了各种本耗尽了各种辅酶或其他细辅酶或其他细辅酶或其他细辅酶或其他细胞成分胞成分胞成分胞成分受损细受损细受损细受损细胞胞胞胞养伤养伤养伤养伤修复修复修复修复富集培养基细富集培养基细富集培养基细富集培养基细菌需要菌需要菌需要菌需要合成合成合成合成“自力更生自力更生自力更生自力更生”酶酶酶酶菌种本身的菌种本身的菌种本身的菌种本身的遗传特性（如遗传特性（如遗传特性（如遗传特性（如转基因高效菌转基因高效菌转基因高效菌转基因高效菌）和接种）和接种）和接种）和接种数量数量数量数量也会影响迟缓期的长短。也会影响迟缓期的长短。也会影响迟缓期的长短。也会影响迟缓期的长短。.A在实际工作中如接种菌种以启动在实际工作中如接种菌种以启动新的水处理设施，投加新鲜污泥新的水处理设施，投加新鲜污泥时，接种的细菌不习惯于新环境，时，接种的细菌不习惯于新环境，会出现或长或短的迟缓期，会出现或长或短的迟缓期，迟缓迟缓期的出现会增加操作时间，降低期的出现会增加操作时间，降低工作效率工作效率采用处于采用处于高效菌群对数期高效菌群对数期的菌种的菌种、增大接种增大接种量量、尽量保持尽量保持接种前后所处的培养介质和条件接种前后所处的培养介质和条件一致一致等方法来缩短或消除迟缓期等方法来缩短或消除迟缓期提问：提问：我们可以通过哪些手段缩短迟缓期呢？我们可以通过哪些手段缩短迟缓期呢？我们可以通过哪些手段缩短迟缓期呢？我们可以通过哪些手段缩短迟缓期呢？.（2）对数期）对数期（青年）（青年）（青年）（青年）n所有细菌均繁殖所有细菌均繁殖故称故称对数期对数期。（相当于重量法细菌曲。（相当于重量法细菌曲线的线的增长率上升阶段增长率上升阶段）n细菌数目细菌数目X X增长率倍率增长率倍率的的对数对数与时间成正比。与时间成正比。.特点特点n n平均代时平均代时平均代时平均代时（繁殖一代的时间）（繁殖一代的时间）（繁殖一代的时间）（繁殖一代的时间）最短最短n n提问：提问：提问：提问：细菌的代时与哪些因素有关？细菌的代时与哪些因素有关？细细 菌菌 数数 目目 的的 对对 对对 数数 数数 期期 值值 0时间时间t 如大肠杆菌在如大肠杆菌在20时其代时其代时是时是35条件下的条件下的2倍；倍；伤寒杆菌在含伤寒杆菌在含0.125的蛋的蛋白胨培养基中的代时为白胨培养基中的代时为800min，而在含而在含1.0时仅为时仅为40min。四个时期n n繁殖速度最快繁殖速度最快繁殖速度最快繁殖速度最快n n 种类遗传种类遗传种类遗传种类遗传、个体健康情况、个体健康情况、个体健康情况、个体健康情况(营养、环境条件营养、环境条件营养、环境条件营养、环境条件).n n提提提提问问问问：哪哪哪哪个个个个时时时时期期期期（迟迟迟迟缓缓缓缓期期期期、对对对对数数数数期期期期、稳稳稳稳定定定定期期期期、衰衰衰衰亡期）亡期）亡期）亡期）代时最具有种属代表性？为什么？代时最具有种属代表性？为什么？代时最具有种属代表性？为什么？代时最具有种属代表性？为什么？n n最短值最短值最短值最短值无限长（休眠）无限长（休眠）无限长（休眠）无限长（休眠）n n对数期对数期对数期对数期代时代时代时代时最短值最短值最短值最短值n细细菌菌代代时时通通常常指指最最适适条条件件下下的的对对数期代时数期代时.（3）稳定）稳定期期（中年）（中年）（中年）（中年）n n出生率死亡率出生率死亡率 细细 菌菌 缓缓 数数 慢慢 目目 期期 的的 对对 稳定期稳定期 对对 数数 衰老期衰老期 数数 期期 值值 0 t 时间时间n n死亡死亡死亡死亡原因原因原因原因n n营营营营养养养养短短短短缺缺缺缺、代代代代谢谢谢谢毒毒毒毒物物物物增增增增多多多多n n（相相相相当当当当于于于于重重重重量量量量变变变变化化化化曲曲曲曲线线线线中中中中的增长率下降阶段的增长率下降阶段的增长率下降阶段的增长率下降阶段）.（3）死亡期）死亡期（老年）（老年）（老年）（老年）n n死亡率出生率死亡率出生率死亡率出生率死亡率出生率（相当于重量法的内源呼吸阶段）（相当于重量法的内源呼吸阶段）（相当于重量法的内源呼吸阶段）（相当于重量法的内源呼吸阶段）n n提问：提问：提问：提问：如何给细菌延年益寿呢？如何给细菌延年益寿呢？如何给细菌延年益寿呢？如何给细菌延年益寿呢？n n补营养补营养补营养补营养、环保环保环保环保（去除环境毒物）（去除环境毒物）（去除环境毒物）（去除环境毒物）人类人类群体群体有类有类似规似规律吗律吗？n n如果把地球看作是封闭的间歇式培养基，人类看作如果把地球看作是封闭的间歇式培养基，人类看作如果把地球看作是封闭的间歇式培养基，人类看作如果把地球看作是封闭的间歇式培养基，人类看作是细菌，人口若不加控制，必将经历由于资源枯竭，是细菌，人口若不加控制，必将经历由于资源枯竭，是细菌，人口若不加控制，必将经历由于资源枯竭，是细菌，人口若不加控制，必将经历由于资源枯竭，污染物遍地而引发的大灭绝污染物遍地而引发的大灭绝污染物遍地而引发的大灭绝污染物遍地而引发的大灭绝。n n自救自救节约节约防止防止防止防止“营养物消耗过快营养物消耗过快营养物消耗过快营养物消耗过快”，环保环保防止防止防止防止“有害代谢物毒性抑制有害代谢物毒性抑制有害代谢物毒性抑制有害代谢物毒性抑制”。.3.连续培养连续培养 n n一方面连续进料，另一方面又连续出料。一方面连续进料，另一方面又连续出料。一方面连续进料，另一方面又连续出料。一方面连续进料，另一方面又连续出料。n n原理：原理：原理：原理：进料进料进料进料=补足营养补足营养补足营养补足营养(“污染物污染物污染物污染物”)n n 出料出料出料出料=稀释菌浓度、毒物浓度稀释菌浓度、毒物浓度稀释菌浓度、毒物浓度稀释菌浓度、毒物浓度n n它又分为两种它又分为两种它又分为两种它又分为两种：恒浊恒浊恒浊恒浊连续培养连续培养连续培养连续培养、恒化恒化恒化恒化连续培养连续培养连续培养连续培养。.（1）恒浊连续培养恒浊连续培养 n n恒浊恒浊恒浊恒浊培养基浊度培养基浊度培养基浊度培养基浊度恒定（恒定（恒定（恒定（实质是细菌数实质是细菌数实质是细菌数实质是细菌数量恒定量恒定量恒定量恒定）新鲜培养基新鲜培养基光电池光电池光源光源流速控制阀流速控制阀出出出出水水水水反反反反馈馈馈馈控控控控制制制制.（2）恒化连续培养恒化连续培养 n n化化化化？新鲜培养基新鲜培养基流速控制阀流速控制阀出出出出水水水水n n应用：应用：应用：应用：环境工程、生物环境工程、生物环境工程、生物环境工程、生物工程、实验室研究（工程、实验室研究（工程、实验室研究（工程、实验室研究（细细细细菌生理特性研究、细菌菌生理特性研究、细菌菌生理特性研究、细菌菌生理特性研究、细菌的快速筛选等的快速筛选等的快速筛选等的快速筛选等）。）。）。）。流速恒定流速恒定流速恒定流速恒定进料营养物总量进料营养物总量进料营养物总量进料营养物总量.n n目前目前目前目前,污水连续生物处理法均污水连续生物处理法均污水连续生物处理法均污水连续生物处理法均类似类似类似类似于于于于恒化连续恒化连续恒化连续恒化连续培养培养培养培养；（流速不完全恒定）；（流速不完全恒定）；（流速不完全恒定）；（流速不完全恒定）.4污污(废废)水连续处理中的细菌生长状态水连续处理中的细菌生长状态n不同的生物反应器，不同的生物反应器，细细菌菌的的生生长状态可能不同！长状态可能不同！n 乃至同一乃至同一 反应器内反应器内不同位置处不同位置处.连续生物处理中的细菌状态表连续生物处理中的细菌状态表 细菌的生细菌的生长阶段长阶段应用举例应用举例特点特点迟缓期迟缓期无无连续化稳定操作中没有这一阶段连续化稳定操作中没有这一阶段对数生长期对数生长期高负荷活性污高负荷活性污泥法泥法(大部分区域大部分区域)稳定期稳定期生物膜法生物膜法常规活性污泥法常规活性污泥法(大部分区域大部分区域)生长繁殖快，代谢活力强，能大量生长繁殖快，代谢活力强，能大量去除废水中有机物。去除废水中有机物。（缺点是细菌缺点是细菌表面的表面的粘液层和荚膜尚未形成粘液层和荚膜尚未形成，运，运动很活跃，不易自行凝聚成菌胶动很活跃，不易自行凝聚成菌胶团，团，沉淀性能差沉淀性能差，致使出水水质有，致使出水水质有机物浓度相对较高机物浓度相对较高）衰老期衰老期低浓度污水延时低浓度污水延时曝气法曝气法污泥的厌氧消化污泥的厌氧消化营养物浓度过低，难以满足其他阶营养物浓度过低，难以满足其他阶段细菌的生长需要段细菌的生长需要虽然比对数生长期的差，但仍有相虽然比对数生长期的差，但仍有相当的代谢活力，细菌体内积累了大当的代谢活力，细菌体内积累了大量贮存物，如异染粒、聚量贮存物，如异染粒、聚羟基羟基丁酸等，体表的粘液层和荚膜强化丁酸等，体表的粘液层和荚膜强化了细菌的生物吸附能力，了细菌的生物吸附能力，自我絮自我絮凝、聚合能力强，在二沉池中泥水凝、聚合能力强，在二沉池中泥水分离效果好，分离效果好，出水水质好出水水质好。1:0.40.81:0.40.8BOD.dBOD.d-细菌与降解细菌与降解细菌与降解细菌与降解BODBOD重量比重量比重量比重量比1:0.41:0.4以下以下以下以下.n n细菌生长必然维持在一个与水质环境相适细菌生长必然维持在一个与水质环境相适应的阶段；应的阶段；n n提问：提问：同一种方式中的细菌生长状态是否同一种方式中的细菌生长状态是否一成不变呢？一成不变呢？n n随水质波动而波动随水质波动而波动n n毒害物波动毒害物波动(“冲击冲击”)n n营养波动营养波动(“失衡失衡”).第三节微生物培养法概论微生物培养装置的基本条件是：微生物培养装置的基本条件是：科学的设计科学的设计 丰富而均匀的营养物质丰富而均匀的营养物质 适宜的温度和良好的通气条件适宜的温度和良好的通气条件 适宜的物理化学条件适宜的物理化学条件 严防杂菌的污染严防杂菌的污染.1、从少量到大规模培养；、从少量到大规模培养；2、从浅层培养发展到厚层（固体制曲）或深层（液体搅、从浅层培养发展到厚层（固体制曲）或深层（液体搅拌）培养；拌）培养；3、从以固体培养技术为主到以液体培养技术为主；、从以固体培养技术为主到以液体培养技术为主；4、从静止式液体培养发展到通气搅拌式的液体培养、从静止式液体培养发展到通气搅拌式的液体培养5、从单批培养发展到连续培养以至多级连续培养、从单批培养发展到连续培养以至多级连续培养6、从利用分散的微生物细胞发展到利用固定化细胞、从利用分散的微生物细胞发展到利用固定化细胞7、从单纯利用微生物细胞到利用动物、植物细胞进行大、从单纯利用微生物细胞到利用动物、植物细胞进行大规模培养；规模培养；8、从利用野生型菌种发展到利用变异直至遗传工程菌株；、从利用野生型菌种发展到利用变异直至遗传工程菌株；9、从单菌发酵发展到混菌发酵；、从单菌发酵发展到混菌发酵；10、从低密度培养发展到高密度培养；、从低密度培养发展到高密度培养；11、从人工控制的发酵罐到多传感器、计算机在线控制、从人工控制的发酵罐到多传感器、计算机在线控制的自动化发酵罐。的自动化发酵罐。微生物培养技术发展的特点：.待待 续续 21菌种的退化复壮保藏菌种的退化复壮保藏7 7微生物的生长规律微生物的生长规律2 2微生物间的关系微生物间的关系6 6微生物生长的影响因子微生物生长的影响因子4 4微生物培养法概论微生物培养法概论3 3有害微生物的控制有害微生物的控制5 5微生物的生长繁殖微生物的生长繁殖1 1.