微生物絮凝剂的絮凝机理及应用研究
微生物絮凝剂对煤泥水絮凝机理研究
Ｏ 引言
煤 泥水 的处 理 是选 煤 厂 的 主要 工 艺环 节 ， 直 一 困扰 着选煤 厂 的生产 ， 其原 因主 要 是 因 为煤 泥 水 中 高灰 的泥质 颗粒 不 易 絮凝 沉 淀 ， 选 煤 厂 的生 产 用 使 水达 不到设 计规 范 中规 定 的标 准 ， 无法 实 现 循 环 水 的 闭路循环 。
絮凝 剂 的研究 方 面都 取 得 了一 些 新 的进 展 ， 用 于 并
煤泥水流量大 、 粒度细、 灰分高、 性质复杂 、 颗粒
表面 多带负 电荷 。 由于 同性 相 斥 ， 状态 ； 此外 ， 它们在水 中不仅受重力作 用， 还受 布 朗运 动 影 响 ， 因此 ， 泥水 不 但 具 有悬 浮 煤 液的特点 ， 还具有胶体的某些性质。煤泥水 的处理 ， 除要有合 理 的工艺 流程和 必要 的设备 外 ， 用 高效 、 选
凝剂 的 开发 ， 是首 先从 活性 污泥 和土壤 ， 他 分离 筛选
第 ４期
王 涛 张 东晨
微生物絮凝剂对煤泥水絮凝机 理研 究
６ ５
出的 ４ 株絮凝率较高 的菌株 经鉴定均 为芽抱 杆菌
Ｃ Ｃ １ 溶液 ， ｍ 培养 １ ａ １ ％） （ ２ ｌ ２ｈ的原始球红假单胞 菌的培养原液 调 ｐ ６ 其 絮凝率 只有 ８ ．２ Ｈ＝ ， ８ ５ ％。 采用黄孢原毛平革 菌作为煤泥水絮凝剂产生菌， 处 理取 自 淮南八公山新庄孜选煤厂的煤泥水（ 固体物
环保 的絮凝 剂也 是必 须重视 的问题 。
目前 的煤 泥水 处 理 系统 ， 有采 用 絮凝 剂 进 行 只
微生物絮凝
微生物絮凝剂在水处理中的应用摘要：微生物絮凝剂法广泛应用于水处理中。
本文主要论述了微生物絮凝剂的分类，絮凝机理，影响絮凝活性的因素及在水处理中的应用。
关键词：微生物絮凝剂；水处理；应用1 前言随着水处理技术的发展,絮凝剂的研究和应用越来越受到重视。
微生物絮凝剂是某些微生物在特定的培养条件下，生长到一定阶段而产生的有絮凝活性的次生代谢物质，可作为一种新型水处理剂，具有安全、高效、易生物降解等特性[1]。
微生物絮凝剂多数相对分子质量较大(104~106)，分离纯化的微生物絮凝剂主要有多聚糖、糖蛋白、糖脂、脂蛋白、DNA、RNA、纤维素等，其中以多聚糖和糖蛋白类物质占绝大多数[2]。
2 微生物絮凝剂的分类1) 直接利用微生物细胞的絮凝剂，如某些细菌。
其中霉菌、放线菌和酵母，它们大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中。
2) 利用微生物细胞提取物的絮凝剂，如酵母细胞壁的葡聚菌、甘露聚糖、蛋白质和N-乙酸葡萄糖胶等成分均可以作为絮凝剂。
3) 利用微生物细胞代谢产物的絮凝剂，微生物细胞分泌到细胞外的代谢产物，主要有细菌的荚膜和粘液质，除水分外，其余主要成分为多糖及少量的多肽、蛋白质、脂类及复合物，其中多糖在某种程度上可作为絮凝剂[3]。
3 微生物絮凝剂的絮凝机理微生物絮凝剂在液体介质中主要通过其电荷性质和高分子特性使胶体脱稳、絮凝沉淀、固液分离。
研究工作者已经提出多种絮凝机理，其中以“桥联作用”机理最为人们所接受。
3.1 “桥联作用”机理该学说认为微生物絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力，同时吸附多个胶体颗粒,在颗粒间产生“架桥”现象，并形成一种网状的三维结构而沉淀下来。
Lee等以吸附等温线和ζ电位测定表明，环圈项圈藻PCC-6720所产生的絮凝剂对膨润土絮凝过程是以“桥联作用”机理为基础的。
电镜照片显示细菌之间有胞外聚合物搭桥相连，正是这些桥使细胞丧失了胶体的稳定性而紧密聚合并在液体中沉淀下来。
3.2 “电性中和”机理胶体粒子的表面一般带有负电荷，当带有一定正电荷的链状生物大分子或水解产物靠近胶粒表面时，将会中和胶粒表面的一部分负电荷，减少静电斥力，从而使胶粒间因发生碰撞而凝聚。
微生物絮凝剂的研究及应用
微生物絮凝剂的研究及应用摘要水处理混凝剂的发展速度很快，新产品层出不穷。
第一代絮凝剂为以铝离子为代表的无机盐及其高分子聚合物，第二代为以聚丙烯酰胺为代表的有机高分子絮凝剂，这两代絮凝剂(有机和无机类1均存在不同的缺点。
近年来，人们开发出了一类由微生物产生的、具有高效混凝作用的天然高分子有机物(生物树脂)，称为微生物絮凝剂，应用效果好、适用范围广、易生物降解、安全可靠。
处理后的污水最终能实现无污染排放等特点而被称之为第三代絮凝剂。
关键词微生物，絮凝剂，絮凝机理，水处理引言微生物絮凝剂主要包括利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂，利用微生物细胞壁代谢产物的絮凝剂、直接利用微生物细胞的絮凝剂和克隆技术所获得的絮凝剂。
微生物产生的絮凝剂物质为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、DNA等高分子化合物，相对分子质量在105以上。
微生物絮凝剂的研究者早就发现，一些微生物如酵母、细菌等有细胞絮凝现象，但一直未对其产生重视，仅是作为细胞富集的一种方法。
近十几年来，细胞絮凝技术才作为一种简单、经济的生物产品分离技术在连续发酵及产品分离中得到广泛的应用。
微生物絮凝剂是一类由微生物产生的具有絮凝功能的高分子有机物。
主要有糖蛋白、粘多糖、纤维素和核酸等。
能产生微生物絮凝剂的微生物种类很多，它们大量存在于土壤、活性污泥和沉积物中。
从其来源看，也属于天然有机高分子絮凝剂，因此它具有天然有机高分子絮凝剂的一切优点。
同时，微生物絮凝剂的研究工作已由提纯、改性进入到利用生物技术培育、筛选优良的菌种，以较低的成本获得高效的絮凝剂的研究，因此其研究范围已超越了传统的天然有机高分子絮凝剂的研究范畴。
具有分泌絮凝剂能力的微生物称为絮凝剂产生菌。
最早的絮凝剂产生菌是Butterfield从活性污泥中筛选得到。
1976年，Nakamura j.等人从霉菌、细菌、放线菌、酵母菌等菌种中，筛选出19种具有絮凝能力的微生物，其中以酱油曲霉AJ7002产生的絮凝剂效果最好。
微生物絮凝剂
微生物絮凝剂摘要：生物絮凝剂(MBF) 是一种高效、无毒、无二次污染、能自行降解,使用范围广泛的新一代絮凝剂。
本文从絮凝剂的来源和分子组成两方面对生物絮凝剂进行了系统分类, 综述了生物絮凝剂产生菌的筛选模型以及生物絮凝剂在水处理和发酵工业中的应用, 详细阐述了目前国内外提出的几种不同的生物絮凝剂絮凝机理, 进而在此基础上剖析了目前生物絮凝剂研究工作中仍然存在的问题, 并提出生物絮凝剂今后的主要研究方向。
关键词:微生物絮凝剂, 絮凝机理，水处理, 应用引言： 絮凝剂是用来使溶液中的溶质、胶体或者悬浮物颗粒产生絮状沉淀的物质。
被广泛应用于化工、矿业、环保等领域,在固液分离和水处理过程中,用以提高微细固体物的沉降和滤效果等 。
随着工业的发展,水污染的情况日益严重,水的净化处理就显得越来越重要。
尽管水处理的方法有许多种,如生化、离子交换、吸附、化学氧化、电渗析等,但目前“絮凝沉淀法”被普遍认为是一种较为有效的预处理方法。
随着科学技术的蓬勃发展,絮凝剂的种类也日益丰富,根据化学成分的不同,可分为无机、有机和微生物絮凝剂。
本文主要论述微生物絮凝剂。
微生物絮凝剂作为一种新型絮凝剂与传统的絮凝剂相比有安全无毒无二次污染而且等特在目前快速发展的絮凝剂市场中有着广阔的发展情景。
它是通过直接利用微生物细胞,或细胞提取物,或代谢产物,发酵提取精制而得到的有絮凝活性的物质。
由于微生物絮凝剂可以克服无剂本身固有的成本高,絮凝效果有限,存在二次污染且对人体有害的缺陷。
目前,国内有不少大学和研究机构纷纷把新型微生物絮凝剂的研发作为今后科研的一个重点方向。
本文主要从生物絮凝剂产生菌的筛选、生物絮凝剂的分子组成、性质、絮凝机理以及应用等方面对国内外已经和正在研究的生物絮凝剂进行系统全面综述, 并在此基础上对目前生物絮凝剂研究中仍然存在的问题进行了分析论证, 提出可能的解决方案①★★。
1.微生物絮凝剂的特点与传统的无机和有机合成高分子絮凝剂相比, 具有很多独特的性质和优点①高效性②无毒无害,安全性高③易被微生物降解,无二次污染④ 应用范围广,脱色效果好⑤ 易于固液分离,形成的沉淀物少⑥有的MBF 还具有不受 PH条件影响,稳定性强,用量少等特点⑦ 产生絮凝剂的微生物绝大多数来自土壤中,资源极其丰富,获得的方法也较简单,成本低廉2微生物絮凝剂的主要成分和类型MBF 的主要成分有:蛋白质、多糖、脂质和 等大分子物质。
微生物絮凝剂用于废水处理的研究及其应用
微 生 物 絮 凝 剂 用 于 废 水 处 理 的研 究 及 其 应 用
于 海 波
摘 要： 论述 了微 生物 絮凝 剂 的 种 类 、 凝 机 理 、 响 因素 及 其 在 废 水 处 理 中的 具 体 应 用 ， 絮 影 讨论 了微 生 物 絮 凝 荆 在 目前 应
用中存在的 问题 ， 并对其应 用前景做 了展 望。 关键词 ： 生物絮凝剂 ， 微 废水处理 ， 用 应 中图分类号 ：７ ３ Ｘ ０ 文献标识码 ： Ａ
对其作用机理 曾提出多种学说 ， 中比较能接受的有 以下几种 ： 其 对多聚糖构成 的絮凝剂则没有这种变化 ， 以受温度影响不大 。 所
定鼎 门、 涧河 ４个 污水处 理厂 ， 为污 水处 理企业 创造 了 良好 的外 理设施改善环境 、 节能减排 的社会效益和资源利用的经济效益。 部环境 ， 而保 证和促进 了污水处理企业集 中精力 建好 、 从 管好 、 用 通过近几年 的努 力 ， 阳市 的排水 设施 进 一 步 的得 到 了完 洛
利用生物技 术 ， 通过 细 菌 、 真菌 等微 生 物 发酵 、 提 、 炼 而 成。 说 等可解释部分 絮凝 现象 。从 微生 物 絮凝剂 的多样性 以及 表 现 抽 精 与传统 的无机 和 有机 高分 子 絮凝 剂相 比， 生物 絮凝 剂具 有 高 出的絮凝 范围的广谱 性可以断定 ， 微 絮凝机理 肯定是多样 的。 效、 无毒 、 可生物降解等特点 ； 目前普遍采 用的天然 高分子 絮凝 １ ２． 微 生物 絮凝 剂絮凝能力的影响因素 与 ． ２ 剂 相比 ， 微生物絮凝 剂具有 絮凝活 性高 ， 能产 生絮凝 剂 的微生 物 同一般 的化 学絮凝剂 一样 ， 微生物 絮凝剂效 果 的好 坏主要受 种类多 ， 生长快 ， 易于采取生物工程手段 实现产业 化等特 点 ， 有着 絮凝剂 和胶体颗粒本身特性及 反应 条件的影 响 。 良好 的 发 展 前 景 。 １ 微生物絮凝剂 本身 的性质 及 絮凝剂 的投加 量。絮凝 剂的 ） 此外 ， 产生 絮凝剂 的微生 物绝 大多数 来 自土 壤中 ， 资源 极 其 絮凝效果受本身分子结构 、 形状 、 子量和所 带基 团等因素影 响。 分 丰富， 获得 的方 法也较简单 ， 成本低廉 。因此 ， 物絮凝 剂作 为一 生 类高效安全絮凝剂 已经得到研究者的关注和认可 。
微生物絮凝剂产生条件与应用分析
２１ ０ ２年第 ３期
环
保
科
技
Ｖ １ ８ ０３ ０ １ Ｎ ． ．
微 生 物 絮 凝 剂 产 生 条 件 与 应 用 分 析
武 贤智 ，张 森 媛 ，郭 安剑
（ 西安建筑科技大学环境与市政工程学 院， 安 西 ７０ ５ ） １０ ５
摘
要 ： 生物 絮凝 剂作 为一 种新 型絮凝 剂 ， 微 因其 独特 的 性 质 已经 成 为研 究 的 热 点。本 文从 微 生
微生物絮凝剂的研究与应用
微生物絮凝剂的研究与应用【摘要】絮凝剂是混凝水处理工艺的核心，然而传统的无机及有机絮凝剂存在着用药量大，并易产生二次污染的缺点；相比之下，微生物絮凝剂主要成分为多糖或蛋白质，具有可生物降解及较高的絮凝活性，因而成为了絮凝剂领域研究的热点。
本文通过对微生物絮凝剂的介绍，阐述了微生物絮凝剂的絮凝机理，分析了影响其絮凝活性的相关因素，此外给出了其在水处理当中的应用，并对其未来的发展进行了展望。
【关键词】水处理微生物絮凝剂絮凝机理影响因素为满足水质标准和环境排放要求，在给水和污、废水处理过程中，一般向水中先加入一定量的絮凝或助凝剂，改变胶体颗粒的表面特性、破坏其稳定性，使分散的胶体颗粒相互聚集进而形成较大的颗粒物，最终从水中沉淀或上浮，以实现固液分离，达到水质净化的目的。
作为第三代絮凝剂，微生物絮凝剂是一种利用生物技术，通过细菌、真菌等微生物经发酵、抽提、精制而成的物质，主要成分为多糖、多肽、蛋白质、脂类及其复合物。
按其来源进行分类，微生物絮凝剂大致可分为：（1）直接利用为生物细胞的絮凝剂，如大量存在于土壤、活性污泥中的细菌、真菌及发酵菌等；（2）以细胞壁提取物（如细胞壁中的甘露聚糖及蛋白质等）为主要成分的絮凝剂；（3）以微生物代谢产物（包括胞外代谢产物及胞内代谢产物）为主要成分的絮凝剂；（4）利用克隆技术所获得的絮凝剂[1]。
1 絮凝机理1.1 吸附架桥机理尽管微生物絮凝剂的性质各不想同，但它们对液体中固体悬浮物颗粒的絮凝作用却有相似之处，它们可通过离子键、氢键等作用与固体悬浮物相结合。
电镜显微镜下显示：聚合细菌之间是由细胞外聚合物搭桥相连的，也正是这些使得微生物细胞削弱了胶体的絮凝稳定性，进而较为紧密地聚合成絮凝体从液体中沉淀分离出来。
微生物絮凝剂的架桥机理如图1所示。
在低浓度微生物絮凝剂环境中，呈链状结构的该类物质可同时附着在多个胶体微粒的表面，形成“胶粒-高分子物质-胶粒”的聚合物，在重力的作用下最终导致絮凝沉淀的出现。
微生物絮凝剂的研究和应用
微生物絮凝剂就是利用生物技术 ,从微生物或 其分泌物提取 、纯化而获得的一种安全 、高效 、且能 自然降解的新型水处理剂 ,包括糖蛋白 、多糖 、纤维 素 、蛋白质和 DNA 等[1] 。由于微生物絮凝剂可以克 服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的 缺陷 ,既可生物降解又安全可靠 ,最终实现无污染排 放 ,因此越来越受到关注 。
> 2 ×106 的天然双链 DNA 。 不同的絮凝剂产生菌产生絮凝剂的条件不同 ,
主要影响因素为培养基的碳源 、氮源 、培养温度 、初 始 pH 值 、通气速度等 。如产多糖蛋白类絮凝剂的 Rhodococcus erythropolis 的最适碳源为葡萄糖 、果糖等 水溶性糖类 , 最适氮源为尿素和硫酸铵 。而 Pae2 cilomyces sp. I —1 的最适碳源为淀粉 ,最适氮源为多 肽和酪胺酸 。培养基的初始 pH 值对微生物产生絮 凝剂有影响 ,最适宜的 pH 值一般为中性到偏碱性 , 并且在培养过程中 pH 有一个先上升后下降再稳定 的过程 。在培养过程中 ,最适宜的温度为 25～30 ℃ 左右 ,温度太低会使菌体活性降低 、生长减慢 ,温度 太高会使菌体产生的絮凝剂活性较低 。另外 ,培养 基中阳离子种类及浓度对微生物产生絮凝剂也有影 响 ,Sakka 等人观察到 Ca2 + 对酵母菌产生絮凝剂有 诱导作用 。在有些情况下 ,通气量对细菌的生长及 产絮凝剂的能力是一个不可忽略的影响因素 ,培养 初期大量通气 ,一方面满足了生物生长的需求 ,另一 方面也能防止菌体絮凝成较大的颗粒 。
从发酵液中提取和纯化微生物絮凝剂的方法有 多种 ,一般采用抽滤或离心的方法去除菌体 ,然后根 据发酵液的组分及絮凝物质的种类 、性质而采用乙 醇 、硫酸铵盐析 、丙酮 、盐酸胍等沉淀获得 。对于结 构较为复杂的絮凝剂的提取 ,则需用酸 、碱或有机溶 剂反复溶解 、沉淀以得到粗品 。絮凝剂的纯化一般 采用将粗品溶于水或缓冲溶液中 ,通过离子交换 、凝 胶色谱纯化 ,也有把粗品溶解 、去除不溶物 、透析纯 化的 。 113 絮凝剂产生菌的基因控制
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环境与可持续发展2009年第2期E NVIRONME NT AND S UST AI NAB LE DE VE LOPME NT N o12,2009微生物絮凝剂的絮凝机理及应用研究赵 凤 张蔚萍 胡庆华(九江学院化学化工学院,江西九江,332005)【摘要】微生物絮凝剂是一种新型的絮凝剂,本文对微生物絮凝剂的絮凝机理,影响微生物絮凝剂形成的因素及其在环境工程中的应用进行了综述,并对其发展问题做了探讨。
【关键词】微生物絮凝剂;絮凝机理;影响因素;应用中图分类号:X70311 文献标识码:A 文章编号:1673-288X(2009)02-0006-03,从微生物体或其分泌物中富集、分离、筛选、纯化而获得的一种安全、高效、无二次污染、易生物降解的新型水处理絮凝剂。
微生物絮凝剂可以克服无机高分子和有机合成高分子絮凝剂本身固有的缺陷,因此而成为国内外科学工作者竞相研究和开发的热点之一。
近年来,生物絮凝剂的研究开发取得了很大的进展,已分离、鉴定和培养出多种能够分泌出具有絮凝效果的高分子化合物的微生物,并且也取得了初步的成效,但由于微生物自身的特点使菌体生长受到很多因素的制约,并且由于微生物的培养成本较高,使其在工业化生产和应用受到一定的限制,所以我们应该对微生物絮凝剂的絮凝机理、培养条件、应用等方面做进一步的研究,从而得到优化的培养基、高效的微生物絮凝剂产生菌,进而对微生物絮凝剂与其他无机或有机高分子絮凝剂及无机试剂的配伍使用情况做更高层次的探讨,使试验达到投料量少,成本低,絮凝率高的效果。
浪费资源的行为;把节能、节水、节财、节粮、垃圾分类回收及减少一次性用品的使用等逐步变为每个公民的自觉行为。
进行提高循环经济的社会认知工作时,注意宣传实际效果,增强公众对循环经济的感性认识。
一方面要有所分工,针对不同人群及其社会需要有不同的宣传形式,使社会各阶层及时、准确地了解循环经济的内涵及外延。
另一方面大众传媒加强配合,广泛传播循环经济的政策及工作进展,加大循环经济工作的透明度。
社会认知不能简单等同于社会告知,大众传媒在向社会宣传循环经济的同时,还要及时接受公众反馈意见及建议,并将其纳入到政府开展有关循环经济工作的参考意见之中,鼓励和支持公众的创造精神,形成公众参与、公众受益及公众监督下的循环经济系统。
媒体的广泛宣传,为循环经济发展创造了良好的社会氛围〔6〕。
5 结语中国目前的循环经济社会认知水平较低,一定程度上阻碍了循环经济的发展。
充分利用大众传媒的影响力进行宣传,可以为循环经济发展建立广泛的社会基础。
政府要勇于面对公众认知与参与过程中出现的各种各样困难与阻力,将循环经济理念的宣传工作扎扎实实进行下去。
参考文献1 毛如柏,冯之浚.论循环经济〔M〕.北京:经济科学出版社, 2003:1～2,185～187.2 R ozin P.R oyman E B.Oegativity bias,negativity dom inance,and con-tagion.Pers onality and S ocial Psychology Review.2001,(5):296～320.3 戈登・布朗,伊恩・霍金等,张继明等译.心理学导论〔M〕.北京:北京大学出版社,2007:56～60.4 周宏春.我国发展循环经济有着深厚的文化基础〔J〕.理论参考, 2005,(8):55～56.5 孙永健,曹佳春.循环经济实践的国内外比较〔J〕.水利经济, 2006,24(5):17～20.6 国务院研究发展中心“中国循环经济的理论与实践研究”课题组.中国循环经济的理论与实践研究〔J〕.经济研究参考,2006,(46):2～9.作者简介:赵慧坤(1977-),女,河南商丘人,硕士,工程师,主要从事环境评价与环境管理方面的工作。
赵 凤等:微生物絮凝剂的絮凝机理及应用研究・7・1 微生物絮凝剂的絮凝机理目前,国内外在微生物絮凝剂絮凝机理方面.只是提出了一些假说,如电中和作用、架桥学说、fried2 man菌体外纤维素行为学说、Butter fieId粘质假说、病毒假说、离散细胞和伸展桥键之间的三维基质模型假说等。
但到目前为止,最让人接受的絮凝机理是“架桥作用”,比较流行的是离子键、氢键的结合说。
刘志勇等〔1〕通过对煤泥水微生物絮凝剂絮凝机理的研究,把微生物在溶液中看成带电胶体,在煤泥水絮凝时和相反电性煤泥水颗粒发生电性中和压缩双电层,使煤泥水中的颗粒相互靠近发生絮凝,微生物絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力同时吸附煤泥水多个胶体颗粒,在颗粒间产生“架桥”现象,形成一种网状的三维结构,同时在重力作用下沉淀,把煤泥水中的颗粒作为晶核或者吸附粘质网捕,最后沉淀下来;罗平通过对R L-2絮凝剂的研究,证明其有效成分是一种高聚物多糖,且絮凝剂分子链上分布着羟基、羧基等极性基团,经分析,微生物絮凝剂大分子与高岭土颗粒之间架桥的作用力主要来自氢键,絮凝剂大分子通过氢键与多个无机或胶体颗粒结合,并在颗粒间产生“架桥”现象,所以其为在氢键作用下的“架桥”机理模式;王曙光等〔2〕通过红外光谱对从土壤中筛选出一株产气肠杆菌进行结构分析可知,该微生物絮凝剂的主要成分为多聚糖和蛋白质类高分子,分子中所含阴离子基团较多,并且含有较多的吸附活性基团,如氨基、羧基、羟基等,其絮凝机理为“吸附架桥”作用;朱艳彬〔3〕通过对微生物絮凝剂HIT M O 的研究,证明其絮凝过程是由于蛋白质等两性电解质的电中和作用以及蛋白质、多肽、多糖类物质和纤维素等的代谢残留物共有的吸附架桥作用共同作用的结果;马放等认为尽管在复合型生物絮凝剂(C BF)和高岭土之间絮凝过程中存在架桥作用,但主要是靠离子键结合。
但是一些絮凝反应机理并不能用离子键、氢键学说很好地解释,如张永奎等〔4〕认为由菌Z-67所产生的微生物絮凝剂M BF133与高岭土颗粒之间既非离子键结合也非氢键结合。
因为微生物絮凝体的形成是一个复杂的过程,可能是多种机理作用的结果,所以微生物絮凝剂的絮凝机理还有待于进一步的研究。
2 微生物絮凝剂的影响因素细菌在进行新陈代谢的过程中,必须要有足够的营养物质以组成细菌细胞的各种成分和提供必要的能量,最基本的营养物质是水、氮源、碳源、无机盐、生长因子。
选择好高效的碳源和氮源才能为微生物的生长提供优良环境,进而产生絮凝率高的菌种。
211 碳源和氮源微生物在生长和发酵产生微生物絮凝剂的过程中,由于自身的需求和生长特点,所需要的碳、氮源的种类和数量各不相同。
柯芝兰等〔5〕通过单因子实验,确定了菌B212产絮凝剂的最佳碳源是蔗糖,以尿素做氮源时絮凝率更高;崔丽等〔6〕研究C3菌生成的微生物絮凝剂M BFC3的絮凝效果,其中以果糖为碳源时,M BFC3对高岭土悬浮液的絮凝率最佳,以(NH4)2S O4为氮源时,其对高岭土的絮凝率可达9513%;朱丹等研究的微生物絮凝剂,以葡萄糖为碳源得到的培养液的絮凝活性最高,以淀粉得到的培养液絮凝活性最低,无机氮做氮源得到的絮凝剂絮凝活性优于有机氮,其中以NaNO3作氮源时活性最高。
但是并不是所加的碳源或氮源的种类越多越好,钟文文〔7〕以单一氮源硝酸钠、酵母膏、脲、硫酸铵和氯化铵分别替代筛选培养基中的复合氮源(酵母膏+脲+硫酸铵),且保证氮原子浓度不变,结果表明酵母膏作为单一氮源,其发酵液的絮凝率最高,达到91177%,这说明某单一碳源或氮源可以替代复合碳氮源。
212 适宜的碳氮比适宜的碳氮比是影响絮凝微生物产絮凝剂的一个重要因素,钟文文培养的127菌株在察氏培养基中絮凝效果最好时的氮源为NaNO3,最好时的碳源为蔗糖,此试验最佳的碳氮比为24107,絮凝率可达9218%;宫小燕等〔8〕发现,以葡萄糖为碳源,与其他氮源相比,多黏类芽孢杆菌以黄豆饼粉为营养物生成的絮凝剂效果最好,当黄豆饼粉浓度为011%时,絮凝剂活性可达达9816%,浓度继续增加,絮凝活性下降,可知微生物絮凝剂的产生需要一定的碳氮比。
213 无机盐很多实验证明,在缺少其他盐类的情况下培养基中加入CaC l2、NaC l、K H2PO4能够显著地促进其发酵液的絮凝活性。
柯芝兰等以氯化钠和硫酸镁替代原培养基中的无机盐时絮凝率均大于80%,以氯化钠替代时絮凝率更高。
崔丽等通过部分因子实验,对(NH4)2S O4、FeS O4、K H2PO4、M gS O4、NaC l优化,结果表明(NH4)2S O4,NaC l絮凝率影响显著,说明在培养基中增大这两种物质的用量对M BFC3的絮凝率有积极的影响。
很多研究表明Ca2+的加入能显著提高絮凝剂的絮凝活性。
如:李琳根据胶质芽孢杆菌和酿酒酵母能利用水溶性淀粉和蛋白质的特点,制成复合微生物絮凝菌液,对红薯淀粉废水进行絮凝处理,在少量CaC l2助絮凝下,絮凝效率达到97%。
有研究表明助凝作用与离子的价态有关,三价>二价>一价。
但是考虑到三价离子毒性和色度会引起二次污染,所以二价离子较好,而加入NaC l时,絮凝・8・环境与可持续发展 2009年第2期效果没有什么影响。
但是也有文献表明,体系加入盐会降低絮凝活性,可能是由于Na+等离子的加入,破坏了大分子与胶体之间氢键的形成。
这也是由于微生物絮凝剂絮体的形成是个复杂的过程,每一种絮凝剂由于其自身的生理特点而对营养有着不同的要求。
3 微生物絮凝剂在环境工程中的应用微生物絮凝剂不仅应用于废水污水的处理,而且在乳化液油水分离、污泥脱水、重金属离子的去除等领域应用也较为广泛,有研究表明,将微生物絮凝剂与无机或有机高分子絮凝剂复合使用,或向絮凝体系加入微生物絮凝剂和助剂,其处理效果更佳。
鲍立宁〔9〕等用B23菌株所产絮凝剂处理废水,结果废水中C OD的去除率为62148%,SS的去除率为84147%。
金漫彤〔10〕等研究的微生物絮凝剂L2和T2,对印染废水处理效果较好,其结果为:L2对C OD、SS、色度的去除率分别为4512%、6510%、8010%,而T2对其各个指标的去除率分别为2015%、7219%、7510%;金漫彤等用微生物絮凝剂L2和T2,对活性污泥进行处理,处理前污泥体积指数(S VI)为30,处理后L2为20,T2为25,处理前的沉降污泥结构松散且较细,经处理后则粗大而致密,即沉降性能得到了提高。
将从Rh od ococeus erythropolis中分离出的絮凝剂NOC-1加入已发生膨胀的活性污泥中,它可以使污泥体积指数(S VI)从290下降到50,不仅消除了污泥的膨胀,而且恢复了污泥的沉降能力;董双石等通过对小区生活污水进行处理,加入含有助剂AlC l3的微生物絮凝剂来研究对除浊的去除效果,结果表明其可以实现高达9817%的除浊率。
4 微生物絮凝剂存在的问题及研究方向微生物絮凝剂与无机、有机高分子絮凝剂相比具有可降解、无二次污染、对人体和环境无害等特点,其应用前景是不可估量的。