微生物生长曲线及其在污染控制工程中的应用
微生物在生态工程中的应用
微生物在生态工程中的应用微生物是一种非常微小的生物体，它们存在于各个环境中并发挥着重要的作用。
在生态工程领域，微生物被广泛应用于环境治理、资源回收以及生态恢复等方面。
微生物的应用不仅可以提高生态系统的稳定性和适应性，还能够促进环境保护和可持续发展。
本文将探讨微生物在生态工程中的应用，并分析其优势和潜在挑战。
一、微生物在土壤修复中的应用土壤是生态系统中至关重要的组成部分，但受到了人类活动和环境污染的破坏。
微生物可以在土壤修复中发挥关键作用。
例如，在油污染的土壤中，石油分解菌可以分解石油中的有害物质，降低对土壤和水体的污染程度。
同时，一些固氮细菌和植物生长促进菌可以增加土壤中氮、磷、钾等营养元素的含量，提高土壤的肥力。
通过引入这些有益微生物，可以加速土壤的自然恢复过程，提高土壤质量和植被覆盖率。
二、微生物在水体处理中的应用水资源是人类生活中不可或缺的重要资源，但水体污染成为全球面临的严重问题之一。
微生物可以通过生物降解作用将有机物质转化为无害的物质，从而达到净化水体的目的。
例如，通过引入硝化细菌和反硝化细菌，可以将水体中的氨氮转化为无害的氮气，从而减少水体富营养化的问题。
此外，微生物还可用于处理废水和污泥，将有害物质降解转化为对环境无害的物质，实现水资源的可持续利用。
三、微生物在生物能源开发中的应用生物能源是替代化石能源的可持续发展方向之一。
微生物在生物能源开发中扮演着重要角色。
例如，利用微生物发酵技术，可以将农业废弃物和生活垃圾转化为生物燃气和生物乙醇等可再生能源。
此外，通过利用微生物的光合作用功能，可以将太阳能转化为生物质能，进而提供可再生的电能。
微生物在生物能源开发中的应用不仅可以减少对化石能源的依赖，还可以减少温室气体的排放，对于环境保护具有重要意义。
然而，微生物在生态工程中的应用也面临一些挑战。
首先，不同微生物对环境的适应性和活性可能存在差异，因此选用合适的微生物对特定问题进行处理是一项具有挑战性的任务。
陈全超--微生物生长曲线在污水生物处理中的应用及生物相指示 (2)
微生物生长曲线在污水生物处理中的应用及生物相指示一、微生物的生长曲线1、根据生长速率的不同，一般可把微生物的生长曲线分为适应期、对数期、稳定期、衰亡期四个阶段。
处理。
（5）对间歇排放的废水可采用含衰亡期微生物的间歇曝气法进行生物处理。
2、常规活性污泥法不利用对数期的微生物而利用稳定期的微生物的原因虽然微生物在对数期生长繁殖快，代谢活力强，能去除废水中有机物多，但要求进水维持较高的有机物浓度，而常规活性污泥法属于连续培养方式。
在进水有机物浓度高的情况下出水中有机物含量也会相应提高，不易达到排放标准。
另外，对数期的微生物尚未形成荚膜，运动活跃但不形成菌胶团，沉降性能差，导致出水水质差。
而稳定期的微生物，代谢活力虽然不如对数期，但仍有相当的代谢活力，去除有机物的效果任然很好，而其最大的特点是产生了荚膜物质，强化了微生物的生物吸附能力，且絮凝和沉降能力强，在二沉池中泥水分离效果好，出水水质好。
3、延时曝气处理低浓度有机废水，不利用稳定期而利用衰亡期的微生物原因低浓度有机物满足不了稳定期微生物的营养需求，处理效果不好，若采用延时曝气法，通常延时曝气时间在8h以上，甚至24h，延长水力停留时间以汇集大水量，提高有机负荷，满足微生物的营养需求，从而取得较好的处理效果。
二、活性污泥中微生物的指示作用1、活性污泥外观的指示作用絮状体的颜色、数量、颗粒大小及结构的松紧程度，可指示活性污泥的性能。
如活性污泥颜色浅，无色透明，结构紧密，则说明活性污泥处于新生发展阶段，此时，其吸附和氧化能力强，沉降性能良好。
2、原生动物和微型后生动物的指示作用在污水处理生态系统中，存在一条特定的食物链，即细菌→植物性鞭毛虫→肉足虫→动物性鞭毛虫→游泳型纤毛虫、吸管虫→固着型纤毛虫→轮虫。
这条食物链延伸的长度，代表着活性污泥的成熟程度，也指示这系统的功能强度。
（1）根据生物演替判断活性污泥的成熟程度①活性污泥处于培养初期时：植物性鞭毛虫、变形虫为优势种；②活性污泥处于培养中期时：动物性鞭毛虫游泳型纤毛虫为优势种；③活性污泥处于培养成熟期时：固着型纤毛虫（钟虫）、楯纤虫、轮虫为优势种。
实验报告微生物的生长曲线实验
实验报告微生物的生长曲线实验实验报告
实验目的：
本实验旨在通过监测微生物的生长曲线，研究微生物的生长规律，并探讨其对环境因素的响应。
实验材料及方法：
1. 材料：
- 微生物培养基
- 无菌培养瓶或试管
- 微量移液器或移液管
- 无菌平板
- 培养箱或恒温摇床
- 显微镜
2. 方法：
（这里使用编号列表来列出具体的实验步骤）
实验步骤：
1. 实验前准备：
（这里写明实验前的准备工作，如准备培养基、灭菌操作等）
2. 微生物获取：
（这里描述如何获取微生物样品，如从环境中采样、有选择地分离微生物菌落等）
3. 微生物培养：
（这里阐述微生物的培养过程，包括制备培养基、接种微生物样品等步骤）
4. 生长曲线检测：
（这一部分是实验的重点，需要详细记录实验过程和结果。
可以使用表格、图表等方式展示数据）
5. 结果分析：
（根据实验结果，对微生物生长曲线进行分析和解读，可结合图表进行说明）
6. 讨论与结论：
（根据实验结果的分析，进行讨论并得出结论，可以对实验中可能存在的问题进行分析，提出进一步改进的建议）
实验结论：
通过本实验对微生物的生长曲线进行监测，我们得出了如下结论：
（这里简洁地总结实验结果得出的结论，为了增加字数可以进一步展开阐述，如讨论生长曲线的不同阶段、影响微生物生长的环境因素等等）
实验报告结束。
注意：本实验报告以“实验报告”的格式为基础，根据实验内容进行适当的调整。
其中，具体的实验步骤和结果可以根据实际情况进行修改和补充，以确保文章的准确性和完整性。
污染控制微生物学
微生物的生长曲线
迟缓期持续时间的长短随菌种特性、接种量、 菌龄与移种至新鲜培养基前后所处的环境条件是否 相同等因素有关，短的只几分钟，长的可达几小时。 如果用对数期的细菌接种到相同的培养基上，并在 同一温度下培养，细菌则仍以原来的生长速度继续 对数生长，而不会出现迟缓期，因而可以缩短培养 时间。
微生物的生长曲线
内源呼吸期活性污泥的增长量可表示为： dX K3 X dt 式中：Ｋ3— 挥发性活性污泥内源呼吸速度常数。 在实际中常将活性污泥控制在减速生长末期和 内源呼吸初期。 而高负荷活性污泥处理法是利用微生物生长的 对数期；延时曝气法是利用微生物生长的衰亡期， 因有机物浓度低，故延长曝气时间，以增大进水流 量达到提高有机负荷的目的。
微生物纯培养的生长
微生物学中将在实验室条件下，从一个细胞或 一种细胞群繁殖得到的后代称为纯培养。相对应的 称为不纯培养物。
纯培养的分离方法
稀释倒平皿法
将待分离的材料作一系列稀释(如1:10、1:100、 1:1 000、1:10 000…)，取不同稀释液各少许与已熔 化并冷却至45 ℃的琼脂培养基相混合，倾入灭过菌 的培养皿中，待琼脂培养基凝固后，保温培养一定
在这种装臵 中，微生物的生 长速度可以通过 调节限制性底物 浓度或培养基的 流速加以控制。 通常只需要限制 某一种底物(如氮 源或能源)的浓度， 就可以调节生长 速度。
微生物的生长曲线
活性污泥增长曲线
在废水生物处理中，为了描述活性污泥中微生 物的生长，常采用间歇培养法获得图所示的曲线。 活性污泥中的微生物种类繁多，不仅包括细菌，而 且还含有原生动物和后生动物等微生物，因此，不 是纯培养的生长曲线，但曲线形式与纯培养的类似。 活性污泥增长曲线可以分为三个时期：对数生长期、 减速生长期和内源呼吸期。
湖大环境工程微生物考研真题论述题整理(2002-2014)
1、什么叫细菌的生长曲线？细菌的生长曲线可分为几个阶段？在用常规活性污泥法处理废水时，一般应选择哪个阶段最为合适？为什么？（9 分）答：是将少量的纯种单细胞微生物接种到一定容积的液体培养基后，在适宜的条件下培养，定时取样测定细胞数量。
以细胞增长数目的对数做纵坐标，以培养时间做横坐标，绘制一条如图所示的曲线，即为细菌的生长曲线。
细菌的生长曲线可分为停滞期（适应期或迟滞期）、加速期、对数期、减速期、静止期、衰亡期。
其中由于加速期和减速期历时很短，所以把加速期并入停滞期，把减速期并入衰亡期。
在用常规活性污泥法处理废水时，一般应选择生长速率下降阶段的微生物，即减速期、静止期的微生物。
因为处于对数期的微生物生长繁殖快，代谢活力强，对有机物去除能力很高，因而对进水有机物浓度要求要高，导致出水中有机物浓度高，不易达到排放标准，而且处于对数期的微生物不易自行凝聚成菌胶团，沉降性能差，致使出水水质差。
而处于静止期的微生物任然具有较强的代谢能力，去除有机物的效果好，而且处于静止期的微生物积累大量贮存物，强化了微生物的生物吸附能力，其自我絮凝、聚合能力强，在二沉池中泥水分离效果好，出水水质好。
2、细菌的呼吸作用的本质是什么？它可分为几种类型？各类型有何特点？答：细菌呼吸作用的本质是氧化和还原的统一过程。
细菌的呼吸作用可分为发酵、好氧呼吸和厌氧呼吸三类。
发酵的特点：有机物仅发生部分氧化，以它的中间代谢产物（即分子内的低分子有机物）为最终电子受体，释放少量能量，其余能量保留在最终产物中。
好氧呼吸的特点：底物按常规方式脱氢，经完整的呼吸链（电子传递体系）传递氢，同时底物氧化释放出的电子也经过呼吸链传递给O2、O2 得到电子被还原，与脱下的H 结合成H2O，并释放能量（ATP）。
无氧呼吸的特点：底物按常规脱氢后，经部分电子传递体系递氢，最终由氧化态的无机物（个别为有机物）受氢。
3、检验饮用水时，为什么一般不直接测定致病菌，而检测指示菌？用发酵法监测饮用水中的大肠杆菌群数时，常分几步进行检测？每步的原理是什么？1.答：由于致病菌数量少，检测不方便，故选用和它相近的非致病菌作间接指示。
微生物生长曲线及其在污染控制工程中的应用
酶的化学本质是蛋白质，故具有两性解离特性，pH值的改变 导致酶活性部位有关基团的解离状态改变，从而影响酶与底 物结合。不同的酶最适pH值不同，如蔗糖酶只有在等电点时 才具有催化能力，在偏酸或偏碱性溶液中都会失活。
•
•
5.酶促反应过程的其它影响因素
（1）激活剂：
许多酶促反应必须在其它适当物质存在时才能表现酶的催化活 性或加强其催化效力。这种作用称为酶的激活作用。引发激活 作用的物质称为激活剂。激活剂与辅酶或辅基作用不同，前者 不存在时，酶仍能表现一定催化活性，而后者不存在时，酶完 全不具备催化能力。
（2）抑制剂：
酶在不变性的情况下，由于必需基团或活性中心化学性质的改 变而引起的酶活性的降低或丧失，称为抑制作用（inhibition） 。引起抑制作用的物质称为抑制剂（inhibitor），抑制剂可能 是外来物，也可能是反应产物（产物抑制）或底物（底物抑制 ）。
•
五、Monod模型
探讨底物浓度和微生物生长速度的定量关系
•
，反应速度增加；
一般化学反应，温度提高10℃，反应速度提 高约1倍（Arrhenius公式），称为温度系数 （Vt+10℃/Vt）。酶反应速度温度系数约 1.4－2.0，略低于一般无机催化反应和非催 化反应。
•
（2）温度对反应速度的作用
b)温度提高，蛋白质变性，酶失活，反 应速度下降。
•
3.温度对催化反应速度的影响
•
（1）酶的最适温度
在较低的温度范围内，酶反应速度随温 度升高而增大，但超过一定温度后，反 应速度反而下降，此转折点温度称为“最 适温度”。
最适温度不仅与酶本身特性有关，也同时受 到酶纯度、反应条件、底物等多种因素影响 ，因此不是酶的特征物理常数。对于特定反 应，要根据实验结果确定酶催化反应的最适 温度作为反应的温度条件。
微生物生长曲线
2021/3/9
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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微生物生长曲线在生产实践中的应用
根据微生物的生长曲线可以明确微生物的 生长规律，对生产实践具有重大的指导意义。 故根据对数期的生长规律可以得到培养菌种 时缩短工期的方法:接种对数期的菌种,采用 最适菌龄，加大接种量，用与培养菌种相同 组成的培养基。有如，根据稳定期的生长规 律，可知稳定期是产物的最佳收获期，也是 最佳测定期，通过对稳定期到来原因的研究 还促进了连续培养原理的提出和工艺技术的 创建。
培养基:牛肉膏蛋白胨葡萄糖培养基
实验仪器:取液器(5000ul, 1000ul 各一支); 培养箱, 摇床，722s分光光度计；
实验用具:无菌1000ul吸头80个;无菌 5000ul吸头2个;比色皿9个+共用参比杯 一个.
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实验步骤
准备菌种：将细菌接种到牛肉膏蛋白胨葡萄糖三角瓶培养基中， 37℃振荡培养18h，另外准备单菌落平板各1块 分为三个小组：
成因 主要是外界环境对继续生长越来越不利、 细胞的分解代谢大于合成代谢、继而导致大量细菌 死亡。
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测定细菌生长曲线
实验目的
了解细菌生长曲线特征，测定细菌繁殖 的代时；
学习液体培养基的配制以及接种方法；
反复练习无菌操作技术；
了解不同细菌，不同接种方法在同一培 养基上生长速度的不同；
掌握利用细菌悬液混浊度间接测定细菌 生长的方法
成因 微生物刚刚接种到培养基之上，其代谢系 统需要适应新的环境，同时要合成酶、辅酶、其他 代谢中间代谢产物等，所以此时期的细胞数目没有 增加。
对数期：
（1）菌体以几何数增加，增长速度快；
（2）细胞代谢能力最强；
水污染控制工程课后习题下册
第九章污水水质和污水出路1.简述水质污染指标体系在水体污染控制、污水处理工程设计中的应用。
答：污水的水质污染指标一般可分为物理指标、化学指标、生物指标。
物理指标包括（1）水温（2）色度（3）臭味（4）固体含量，化学指标包括有机指标包括(1)BOD：在水温为20度的条件下,水中有机物被好养微生物分解时所需的氧量。
(2) COD：用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量。
(3) TOD：由于有机物的主要元素是C、H、O、N、S等。
被氧化后，分别产生CO2、H2O、NO2和SO2，所消耗的氧量称为总需氧量。
(4) TOC：表示有机物浓度的综合指标。
水样中所有有机物的含碳量。
（5）油类污染物（6）酚类污染物（7）表面活性剂（8）有机酸碱（9）有机农药（10）苯类化合物无机物及其指标包括（1）酸碱度（2）氮、磷（3）硫酸盐及硫化物（4）氯化（5）非重金属无机有毒物质，包括氯化物、砷化物和重金属离子。
生物指标包括：（1）细菌总数（2）大肠菌群（3）病毒2分析总固体、溶解性固体、悬浮固体及挥发性固体、固体性指标之间的相互关系，画出这些指标的关系图。
3 生化需氧量、化学需氧量、总有机碳和总需氧量指标的含义是什么？分析这些指标之间的联系和区别。
(1)BOD：在水温为20度的条件下,水中有机物被好养微生物分解时所需的氧量。
(2) COD：用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所消耗的氧化剂量。
(3) TOD：由于有机物的主要元素是C、H、O、N、S等。
被氧化后，分别产生CO2、H2O、NO2和SO2，所消耗的氧量称为总需氧量。
(4) TOC：表示有机物浓度的综合指标。
水样中所有有机物的含碳量。
它们之间的相互关系为：TOD > COD >BOD20>BOD5>OC生物化学需氧量或生化需氧量（BOD）反映出微生物氧化有机物、直接地从卫生学角度阐明被污染的程度。
化学需氧量COD的优点是比较精确地表示污水中有机物的含量，测定时间仅仅需要数小时，并且不受水质的影响。
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底物浓度与酶促反应速度的关系（米氏 方程）。 结合影响微生物作用的环境影响因子， 分析如何提高微生物作用效果？ 微生物生长分哪几个阶段？各有什么特 点？ 什么是内源呼吸？特点是什么？ 生产曲线与出水水质的关系。
4.pH值对酶催化反应速度的影响
pH值对活力的影响主要是因为pH值改变底物和 酶分子的带电状态。
（1）pH值改变底物的带电状态
当底物为蛋白质、肽、氨基酸等两性电解质时，随pH值变化 表现为不同的解离状态（带正电荷、负电荷或不带电荷－等 电点）。但酶的活性部位通常仅能与一种电荷状态的底物结 合。 酶的化学本质是蛋白质，故具有两性解离特性，pH值的改变 导致酶活性部位有关基团的解离状态改变，从而影响酶与底 物结合。不同的酶最适pH值不同，如蔗糖酶只有在等电点时 才具有催化能力，在偏酸或偏碱性溶液中都会失活。
Hale Waihona Puke 底物降解速率和底物浓度、生物量等因素的 关系； 微生物增长速率和底物浓度、生物量等因素 的关系；
（2）研究反应机理，以数学模型的形式 抽象反应速度的本质；
2.米氏方程
V-酶反应速度
Vmax-最大酶速度
Cs-底物浓度 Km-米氏常数
M-M方程
（1）底物浓度和酶促反应速度的关 系
底物浓度（Cs）与反应速度（v）的定量关系 该式为酶反应动力学的最基本方程式， 酶反应速度V: 取决于底物浓度Cs、米氏常数Km、和 最大反应速度Vmax。Km为常数，
当反应体系中酶的总浓度不变时,Vmax也为常数，因
此酶反应速度V主要取决于底物浓度Cs。
（1）底物浓度和酶促反应速度的关 系
当底物浓度很低时：Cs<<Km，Km＋Cs≌Km， v M-M方程： v max c s ，即v-cs为正比例关
系，一级反应；
Km
当底物浓度很高时：Cs>>Km，Km+Cs≌Cs， M-M方程： v v max ，即底物浓度与酶催化反应速 度无关（酶活性部位已全部被底物占据）反应达到 最大速率。呈零级反应。
例：有机物含量丰富，则以有机物为食的细 菌数量多，然后必然以细菌为食的原生生物 出现，最后以细菌和原生生物为食的后生生 物才可能产生。
2.演替现象在废水处理中的意义
意义：定性地推测水质情况 鞭毛虫存在－有机物高，需处理； 镜检固着纤毛虫则有机物和细菌少； 轮虫出现说明水质稳定。
三、内源呼吸
1.内源呼吸的概念
（2）pH值改变酶分子的带电状态
5.酶促反应过程的其它影响因素
（1）激活剂：
许多酶促反应必须在其它适当物质存在时才能表现酶的催化活 性或加强其催化效力。这种作用称为酶的激活作用。引发激活 作用的物质称为激活剂。激活剂与辅酶或辅基作用不同，前者 不存在时，酶仍能表现一定催化活性，而后者不存在时，酶完 全不具备催化能力。
第五节 微生物生长曲线及其在污 染控制工程中的应用
一、生长曲线的概念
1.细菌群体生长特征
单细胞微生物的群体生长特征是指数生长。
2.生长曲线
二、混合微生物群体的生长
轮虫等级最高。
1.微生物的演替现象
活性污泥由多种微生物组成生物群体， 每种微生物具有各自生长规律和生长曲 线； 每条生长曲线在共栖环境中有自己的形 状和位置；
（2）温度对反应速度的作用
a)温度提高，反应速度增加；
一般化学反应，温度提高10℃，反应速度提 高约1倍（Arrhenius公式），称为温度系数 （Vt+10℃/Vt）。酶反应速度温度系数约 1.4－2.0，略低于一般无机催化反应和非催 化反应。
（2）温度对反应速度的作用
b)温度提高，蛋白质变性，酶失活，反 应速度下降。
六、生长曲线与处理工艺
根据微生物生长曲线的阶段性，设计 完全混合活性污泥法、推流式活性污 泥工艺、批式活性污泥法以及AB法等 不同的处理工艺，所产生的有机物处 理效果各异。
七、生长曲线与污泥产率
停滞期：微生物调整对环境的适应，污泥总量 变化不大，产率几乎为零 对数期：微生物快速生长，产率达到最大量 稳定期：微生物的生长速度为零（新生与死亡 数量相同），污泥产率维持在一个稳定的水平 衰老期：微生物不断死亡，总量下降，污泥产 率为负值。
在细胞内部，细胞物质的自身代谢即内
源呼吸。
2.内源呼吸的特点
（1）内源呼吸贯穿微生物整个生命期；
（2）内源呼吸在对数生长期影响极小，
可以忽略，但在非对数生长期，内源呼
吸的影响不能忽略。
四、生化反应动力学
1.反应动力学研究的主要目的
（1）探索影响因素与反应速度的关系， 指导生产工艺；
（1）酶的最适温度
在较低的温度范围内，酶反应速度随温 度升高而增大，但超过一定温度后，反 应速度反而下降，此转折点温度称为 “最适温度”。
最适温度不仅与酶本身特性有关，也同时受 到酶纯度、反应条件、底物等多种因素影响， 因此不是酶的特征物理常数。对于特定反应， 要根据实验结果确定酶催化反应的最适温度 作为反应的温度条件。
根据中间络合物理论和米氏方程，当底物浓度足够大
时（Cs>>Km时），V=k2CE0成立，即酶浓度与反应速 度具有线性关系， 该结论对于酶的分离和提纯具有重 要意义，例如A、B两种酶催化同一底物时，如果 A0.2mol/L与B0.6mol/L催化反应速度相同，则认为A的
活力是B的活力的3倍。
3.温度对催化反应速度的影响
（2）抑制剂：
酶在不变性的情况下，由于必需基团或活性中心化学性质的改 变而引起的酶活性的降低或丧失，称为抑制作用（inhibition）。 引起抑制作用的物质称为抑制剂（inhibitor），抑制剂可能是 外来物，也可能是反应产物（产物抑制）或底物（底物抑制）。
五、Monod模型
探讨底物浓度和微生物生长速度的定量关系
八、生长曲线与处理效果
1.迟缓期： 微生物数量少，几乎无处理效 果； 2.对数期： 微生物生长旺盛，系统负荷高， 但污泥沉降性能不好，残留有 机物浓度高，出水效果不好； 3.稳定期： 污泥沉降性能好、负荷低、出 水效果好； 4.老化期： 抗冲击能力差、污泥量减少。
思考题
当Cs≌Km时，反应级数介于0级与1级之间。
（2）米氏常数
Km－研究酶作用机制的一个重要特征常 数
Km是酶的特征常数，反应了酶和底物之间 的亲和力。一般以1/Km来表示亲和力。 1/Km越大则酶与底物之间亲和力越大，表 示酶催化反应更容易进行。反之，Km越大， 则反应进行越困难。
（3）酶反应速度与酶浓度的关系