关于对微生物絮凝剂的实验研究

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【摘 要】本研究首先是进行高效微生物絮凝剂产生菌的筛选工作。选择活性污泥作为菌种来源，针对不同类别的微生物，采用各种不同的培养基，使用平板划线法，将样品中的微生物经多次稀释。划线分离后形成纯培养物，并得到7株菌株.并发现他们的絮凝率都在50%以上（培养基中的药物成分的颜色导致了它们的絮凝率偏底）.将单菌株分别培养于酵母膏和牛肉蛋白胨液体培养基中，摇床培养一定时间后，以高岭土悬浊液筛选具有絮凝活性的菌种。由此获得4株微生物絮凝剂产生菌，其中有1株絮凝活性较高，初步鉴定为酵母菌，代号为5.本文对5号培养液去除印染废水的COD的能力进行了测定，并对其降低印染废水的浊度的能力进行了测定.通过实验发现其絮凝率和COD的去除能力的效果良好。

【关键词】微生物絮凝剂；活性污泥；印染废水；絮凝率；高岭土

1.绪论

1.1 微生物絮凝剂的研究背景

目前，各种絮凝剂广泛应用于给水、工业废水、城市污水及污泥脱水、发酵工业后处理、食品工业等领域[1]。絮凝剂主要有无机絮凝剂、人工合成有机高分子絮凝剂和天然高分子絮凝剂三大类[2]，无机絮凝剂主要是铁盐和铝盐，在使用过程中受pH变化影响较大、生成的絮体易碎、耗量较大、处理后的水中仍含有较高浓度的金属离子，同时产生大量的含金属污泥，其处理处置难度大，且可能造成二次污染。通常铁盐还有一定腐蚀性，铝盐有毒性，已有研究表明铝盐能引起老年性痴呆病，对人类健康和生态环境会产生不利影响。铁盐会造成处理水中带颜色，高浓度的铁也会对人类健康和生态环境产生不利影响。合成高分子絮凝剂如聚丙烯酞胺等具有生产成本低、用量少、絮凝速度快、受共存盐类、PH值及温度影响小、生成污泥量少并且容易处理等优点，但这类高聚物的残余单体具有”三致”效应（致畸、致癌、致突变），限制了应用。所以研究开发新型的高效、无毒、无二次污染、经济适用的絮凝剂十分必要。

2.实验部分

2.1试剂和药品

葡萄糖，脲，酵母膏，牛肉膏，蛋白胨，硫酸铵，磷酸二氢钾，磷酸氢二钾，氯化钠，硫酸镁，琼脂，重铬酸钾，浓硫酸，硫酸亚铁铵，硫酸银，硫酸汞，试亚铁灵，酸性大红3R，9%0无菌生理盐水（自配）无菌生理盐水的制备。

用电子天平精确称取NaCl 9g，溶于1000ml蒸馏水中，在1000ml的容量瓶中定容摇均后分装于4个250ml锥形瓶中，加上棉塞，用牛皮纸包住棉塞和瓶口，放入蒸汽灭菌器中，在121℃下，灭菌20min后，即得9%0的无菌生理盐水，放入冰箱于4℃下保存备用。

2.2实验方法

筛选方法的模型为：样品及其预处理一增殖培养一选择性培养一选择性培养一选择性培养一选择性平板培养（划线或涂布）一挑选菌落（营养琼脂平板或斜面）一初筛一单胞分离一复筛一产微生物絮凝剂菌种

2.2.1菌种的富集和驯化

本次实验，污泥中的菌种共进行三次富集。取一些江纺取来的污泥，放入烧杯中，用5ml移液管移取5ml污泥，移入放有50ml牛肉膏蛋白胨液体培养基的150ml锥形瓶中，用10ml移液管移取10ml污泥，移入放有50ml酵母膏液体培养基的150ml锥形瓶中，将上述两个锥形瓶，塞上棉塞，包上牛皮纸，贴上标签，写上污泥来源，培养基名和日期，放入振荡培养箱于30℃，160rpm条件下培养2d，进行第一次富集；2d后，进行第二次富集，即用5ml移液管各移取前一次培养的5ml菌液，移入放有50ml两种液体培养基的150ml锥形瓶中，塞上棉塞，包上牛皮纸，贴上标签，写上污泥来源，培养基名和日期，放入振荡培养箱于30℃，160rpm条件下培养2d；第三次富集同上。

2.2.2菌株的分离

（I） 活性污泥稀释液的制备：取10 ml活性污泥，放入盛有90ml无菌水 并 带 有 玻 璃珠的三角烧瓶中，振摇约30分钟，使活性污泥与水 充 分 混 合 ，将菌分散均匀。用一支lml无菌吸管从中吸取Im l污 泥 悬 液 注入盛有9m）无菌试管中，吹吸三次，使充分混匀。 然 后 再 用 一支Iml无菌吸管从此试管中吸取1m l注入另一盛有 9 m l无 菌 水的试管中，以此类推制成10-1，1 0-2，10-3，10-4，10-5 ， 10-6 ， 10-7 ，10-8，10-9各种稀释度的污泥液。

（2） 接种：将酵母膏液体培养基、牛肉膏蛋白胨液体培养基、印染废水液体培养基的三个平板底面分别用记号笔写上10-7 ，10-8，10-9三种稀释度，然后用三支Iml 无菌吸管分 别 由 10-7 ，10-8，10-9三管污泥稀释液中各吸取0.2ml对号放入 已 写 好 稀 释度的平板中，用无菌玻璃涂棒在培养基表面轻轻地涂布均匀 。

（3） 培养：将接种好的牛肉膏蛋白胨固体平板和酵母膏固体平板放入生物培养箱中恒温培养24小时。

（4） 划线：在培养好的菌株中挑取若干个菌落进行划线分离。

（5） 挑菌：将培养后长出的单个菌落分别挑取接种到上述四种培养基的斜面上 ， 分别置于生物培养箱中恒温培养，待菌苔长出后，检查菌苔是否单纯，若有其他杂菌混杂，就应该再一次进行分离、纯化，直到获得纯培养。

3.结果和讨论

依据稀释平板划线分离法共分离出7株菌种，其中四株是从酵母膏培养基中分离出的，其形态都是小圆状，编号为1，2，3，4。另外三株是从牛肉膏蛋白胨培养基中分离出来的，其形态分别是小圆、大圆、梭状，编号为5，6，7。

3.1产絮凝剂的菌种筛选和鉴定

3.1.1菌种的筛选

将分离出的菌株1，2，3，4，5，6，7接种到加了印染废水的酵母膏培养基中，并相应编好号。在温度为30度，摇速为160r/min的摇床中培养48小时。

将各菌株经摇瓶培养后，取其培养液加人5 g/L高岭土悬浮液中，同时以不加培养液的高岭土悬浮液进行对照，观察现象，以絮凝出现时间和程度作为判断絮凝活性的高低进行初筛。培养条件为：250 mL三角瓶，装量50 mL，转速1 60 r/rain，温度30 C 平板及斜面在30 C培养箱中培养。初筛获得的有效菌株经发酵培养后，将培养液在3000 r/min下离心30 mln，测定其上清液的絮凝话性，进行复筛。絮凝话性测定方法为：100 mL量筒加人0.5 g高岭土，5 mL10g/l的CaC12和2 mL发酵液.然后加水至100mL，调整pH至7-8，摇匀后静置3min，同时以不加发酵液的高岭土悬浮液为对照，用721型分光光度计在550 nm处测定其上清液的光密度。通过絮凝率来表示絮凝活性，公式如下 ： （ A - B） / A ×100 %

A-对照上清液的光密度值；B一样品上清液的光密度值，筛选结果如下表1：

表1 各样品的光密度值

由上表1可看出7株菌种都具有絮凝活性，选取1，2，5，7这四株具有较

好活性的菌株接种到发酵液中作下一步培养进行复筛。培养48小时后，重复上述步骤取其发酵液进行絮凝活性测定。筛选结果如下表2：

表2 筛选出的样品光密度值

由表2可看出絮凝活性最高的为第7株菌株，其絮凝率为71.2%，形态为大圆状。

3.1.2 废水絮凝实验

用废水代替上述高岭土悬浮液重复上述步骤。经过目测观察，发现其效果良好，其絮凝率可达到80%。并测其COD，方法用消解法测量。

采用硫酸一重铬酸钾消解体系，水样经微波加热消解后；过量的重铬酸钾以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵进行滴定，计算出CODcr值。微波密封消解COD速测仪是用频率为2450MHz的电磁波（称为微波）能量来加热反应液的。在高频微波能的作用下，反应液分子会产生高速摩擦运动，使其温度迅速升高，另外还采用密封消解方式，使消解罐内部压力迅速提高到约203kPa，加快分解速度，大大地缩短了消解时间，与此同时还可以抑制氯离子被重铬酸钾氧化成氯气。另外，在测定时加入适量的硫酸汞作为掩蔽剂，可以测定高氯水中的COD。测得：

脱色前废水的COD=1813.3mg/l

脱色后的废水COD =1056mg/l

3.2生物絮凝剂对水中染料絮凝效果

实验方法 ：在250m L三角瓶中加入100mL浓度为27mg/L的染料溶液，加入一定量的微生物絮凝剂和5mL 10 % CaC12溶液.用稀氢氧化钠和稀盐酸溶液调节水样的PH值搅拌均匀后。静置24小时后测定上清液的吸光度或色度，同时取等量染料水样用去离子水代替生物絮凝剂和CaC12溶液作对照实验。吸光度值用722型分光光度计测定。色度用稀释倍数法测定。

3.3结果和讨论

酸性大红染料的最佳吸收波长为620nm。实验染料水样的色度是500倍。

3.3.1水样PH对脱色率的影响

固定絮凝剂的加入量为10m L，调节染料水样不同的pH。实验结果见图5-20由图5-2可见，微生物絮凝剂MBF26对染料的脱色率随PH的升高而增加。由于第二类污染物最高容许排放标准中规定pH值规定为6^-9，因此，本实验中研究PH对色率的影响取pH6-9之间.脱色率在PH 6^-8之间变化较大.而在pH8^-9之间脱色率变化很小。最高脱色率可达到76%左右。综合考虑各项因素，对染料的脱色实验pH取8.0士0.5为宜，相应的脱色率为74%左右。

3.3.2投加的絮凝剂菌液量的影响

投加不同的絮凝剂的量进行絮凝实验.实验时调节建材废水、CaC1微生物絮凝剂的混和液pH为8.0，脱色率随微生物絮凝剂的投加量的增加而升高。投加量在0^10 mL之间时，脱色率变化较大。而絮凝剂投加量在10^-20 mL时，脱色率升高速率较缓慢，脱色率最高可达78 %。综合考虑各项因素，作者认为适宜的絮凝剂投加量为每100 mL染料溶液中，絮凝剂的投加量是10 mL，相应的脱色率为67 。根据适宜的投加量及其相应的脱色率，可算出每mL絮凝剂MBF26可絮凝1.8mg试验染料。

3.4本章小结

本章研究了所筛选的高效微生物絮凝剂对高浊度的印染废水的效果，进行了微生物絮凝剂对水中染料和城市污水的絮凝实验.结果表明，微生物絮凝剂具有显著的去除悬浮物、脱色等效果。其中5号菌株的城市污水浊度去除率达60%以上絮凝受试的活性G-G染料量为5mg/mL，最高脱色率可达到65%左右。由于培养液中的培养基的颜色偏黑，不然其脱色率可达到更高微生物絮凝剂1，2，5，7号对高浊度的印染废水的浊度去除率都在50%以上。由于废水是一种极其复杂，变化多端的介质，不同水质的废水理化性质不同，因而发挥最佳絮凝效果的微生物絮凝剂的作用条件也不二样.这是由菌株的遗传特性、生理生化特征及培养条件决定的。因此微生物絮凝剂作用机理有待进一步研究。

4. 结论

实验表明，具有絮凝能力的微生物菌种很多，广泛分布在自然界中。本实验建立的菌种筛选模型有效，同国内学者的研究结果基本一致。分离出的那株产生菌的培养液对高岭土悬浮液及各种废水的絮凝效果明显，充分显示了微生物絮凝剂作为一类新型絮凝剂的应用前景由于时间及实验设备的限制，对微生物絮凝剂的提取、纯化，絮凝剂成分分析及絮凝机理等方面有待进一步研究。

参考文献：

[1]胡勇有、高键.微生物絮凝剂的研究与应用进展.环境科学进展.1999， 7 （4）： 24-29

[2]马青山，贾瑟，孙丽取等，絮凝化学和絮凝剂.第1版.北京：中国环境科学出版社 ，1990