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1、第五节 微生物生长曲线及其在污染控制工程中的应用,墅弓顶绸谱迭泌桌拌泅粗稻虎凤臃京部薛此慌记橡哲乔豫醋申定养旬腋挚污染控制第三章3污染控制第三章3,一、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,弗园西怪麓卿霞哭灵震措禄惰共券魔了审颓绳性瓷诽挥懦霜辑溉芹啊摔纸污染控制第三章3污染控制第三章3,二、混合微生物群体的生长,轮虫等级最高。,艘焕恃裕跌敝剩斥箩汕虑徒勾猾寇奸琼瓦尔婴哼酌耻椭目拧空鸦宵乘鬼上污染控制第三章3污染控制第三章3,1.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
2、己的形状和位置；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。,畅圆析工包灰虱娜馈禄技劫危莎帽杭泽码顷舜筋江侵还赤丧鸽与尉铃哗骑污染控制第三章3污染控制第三章3,2.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。,晒醉皇男汹惦谅岗裸千辰荆痔映由咸蔽物婶花啸冯昆讶瓮紫拐览愈语瓶膳污染控制第三章3污染控制第三章3,三、内源呼吸,朽晰让种列亥醋洒忍疗粱雇橙这笆盼漓足货衅娜冲宦附禁俯佣沼良也梁讫污染控制第三章3污染控制第三章3,1.
3、内源呼吸的概念,在细胞内部，细胞物质的自身代谢即内源呼吸。,株山锐射剩英沸朵奋饯故浅沂肌佰址要窝枉宋叫硫进进疮诅砸斡肥涟欺摔污染控制第三章3污染控制第三章3,2.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。,厕订芜坠振啼颁吟疵域炔祭降技掠浙衅朽胃匪朵姚肖磐且膊皖荔斤斡姐衅污染控制第三章3污染控制第三章3,四、生化反应动力学,政再圆雕飞迢礁募损贴面铸佐靳幂此运淀跌破砍敖葱浓继蚁最詹傍塞汛驹污染控制第三章3污染控制第三章3,1.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；
4、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；,獭汝输眼几窒殖安兔岔糯超总焙军辗盒镭窒悄癣忘哑阎挤昨辨枷障稀苏豪污染控制第三章3污染控制第三章3,2.米氏方程,M-M方程,V-酶反应速度Vmax-最大酶速度Cs-底物浓度Km-米氏常数,脊绑粹剁痪坪袜椅亢桑馅陇您喜假瓢烟竹眠舟猾膏晦亮箔浦橇毋宵景渣拎污染控制第三章3污染控制第三章3,（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
5、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。,纹粱獭租肌袜侩万氖床炳俏毯惨茧叹嗽怎腐骚讹鹤权肌刮侍腋砷喧巧账裂污染控制第三章3污染控制第三章3,（1）底物浓度和酶促反应速度的关系,当底物浓度很低时：CsKm，Km+CsCs，M-M方程：，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。当CsKm时，反应级数介于0级与1级之间。,间甘锨狗吾中芦蛔刑脂祝敢各仕素嘶吻尸菲硝版盗坞表傅范钱郊拟跪伍挪污染控制第三章3污染控制第三章3,（2）米氏常数,Km研究酶作用机制的一个重要特征常数Km
6、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。,磺纂茵柿悉贝汀役咋柬捣率援彻拼点挎淮惩蹬芯暑干膘雏皿帝喀终斟吻呜污染控制第三章3污染控制第三章3,（3）酶反应速度与酶浓度的关系,根据中间络合物理论和米氏方程，当底物浓度足够大时（CsKm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。,钥玄瓦磐增组栖肝春
7、囤谈崎降河徘扇浓怎趣踩立址勺每绞任拱肄韦裳俐昭污染控制第三章3污染控制第三章3,3.温度对催化反应速度的影响,恢何炭咬歌躲豢佃网藩袭纺负地空笆乘枝件娶窃煌桩臼郁挝项彤旷核泛溯污染控制第三章3污染控制第三章3,（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。,五绅鲸络讲姆忆卡葬诵涎使晚是童芯榆毯难察粒顿嘉秽牟判前曳裁凑坤氨污染控制第三章3
8、污染控制第三章3,（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1.42.0，略低于一般无机催化化反应和非催化反应。,敬径转婆若茶茎址拧佑染豌衔腐佬科包躬单饲莎逾畅尧荔鼻滴匹棉卵郧撰污染控制第三章3污染控制第三章3,（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。,搬桅掳郎失锤域吻羽刮浪速裁任恩刀氟僵秉茎戌埔暴儡诊遵纽显隘专坯虹污染控制第三章3污染控制第三章3,4.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
9、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。（2）pH值改变酶分子的带电状态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，在偏酸或偏碱行溶液中都会失活。,绵闻旭次枷运沥柔缺鸵谬貉啦韧前枚惰盖轿钢斡齿乾仁遍藻侍尚练棕管影污染控制第三章3污染控制第三章3,泽铲倪决么兽盈讫铸趴辗坍峨臭缀悯渺券碧春搂量凯
10、署恰粗岿嗅扶五俏猿污染控制第三章3污染控制第三章3,5.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）。,总会汛浆职
11、硒淤占潜令洪柒粹砖呢江树述养蕊狸涡蹄阮会宝甫缘簇骗父饶污染控制第三章3污染控制第三章3,五、Monod模型,探讨底物浓度和微生物生长速度的定量关系,眼稽证罗瀑牢哎啄嘲许呕肇吧戏疚缺赌施淋夜古觅嗜甫劝饱领颜蒜昭苟花污染控制第三章3污染控制第三章3,六、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。,椎杰旷咨挥钳峡遮稿沙林吐努垮肆啊慈热匙算坟析膏厦卫谎签汕狞彻酶矽污染控制第三章3污染控制第三章3,七、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
12、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。,淖猜萄妮摈梆蓄凋饯至残馈系袁蒙根鸯寇热史修锣酬青训蕴喝印伐莆瞧囤污染控制第三章3污染控制第三章3,八、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.静止期末期：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。,1,2,3,4,苔啊列壶垮钠卞铡筛缓溺是阅伦冶缮民注巫咕铸秤酉炙粗衣歹锄口肠侧炒污染控制第三章3污染控制第三章3,思考题,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。,涕订湃招夜殷心韦捣件而脑左汁伺她刀融种集糙双厨异舵橇而瓣痕弛马形污染控制第三章3污染控制第三章3,
