黃曉武，胡勇有，浦躍武
(華南理工大學(xué)造紙與環(huán)境工程學(xué)院，廣東 廣州 510640)

　　摘　要：從活性污泥中篩選出一株高效的微生物絮凝劑產(chǎn)生菌，初步鑒定為霉菌。該菌產(chǎn)絮凝劑與菌體生長(zhǎng)相關(guān)，在菌生長(zhǎng)的穩(wěn)定期后，達(dá)到最佳的絮凝效果。該絮凝劑主要為胞外產(chǎn)物，只有很少部分存在于菌體中。高嶺土絮凝實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該菌產(chǎn)絮凝劑在不添加任何助凝劑的情況下，絮凝率達(dá)到95.08％。該絮凝劑對(duì)城市污水的濁度去除率為88％。
　　關(guān)鍵詞：廢水處理；絮凝劑；微生物絮凝劑
　　中圖分類號(hào)：X703.5
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　文章編號(hào)：1009－2455(2002)03－0005－03

Research on the Screening and Characteristics of A Bio-Flocculant-Producing Bacterium
HUANG Xiao-wu,HU Yon-you, PU Yue-wu
(School of Papermaking and Environmental Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640, China)

　　Abstract: A strain which was preliminarily identified as mould screened from the activated sludge can produce a high efficient bio-flocculant. The production of the flocculant correlates with the growth curve of the bacterium. The flocculation reaches its highest after the stationary stage. The main flocculant exists in the extracellular fluid. Experiments on kaolin suspension with produced bio-flocculant show that the flocculation efficiency achieves 95.08% without any aids and those on sewage show 88% of turbidity removal,
　　Key words: wastewater treatment; flocculant; bio-flocculant

　　微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生的有絮凝活性的次生代謝產(chǎn)物。已經(jīng)知道的微生物絮凝劑有糖蛋白、多糖、蛋白質(zhì)、纖維素和DNA等[1--4]，均為分子量高于105的生物大分子，盡管性質(zhì)各異，但均能快速絮凝各種顆粒物質(zhì)，尤其具有廢水脫色的獨(dú)特效果。微生物絮凝劑產(chǎn)生菌來(lái)源廣泛，種類多。此外，微生物絮凝劑具有高效、無(wú)毒、無(wú)二次污染、使用條件粗放等特點(diǎn)。目前在細(xì)菌、霉菌、放線菌、酵母菌中均有發(fā)現(xiàn)，種類有數(shù)十種之多，其中微生物絮凝劑產(chǎn)品的報(bào)道最多的主要是：以醬油曲霉AJ7002(Aspergillus)^[5-6]為原料生產(chǎn)的AJ7002微生物絮凝劑、擬青霉素(Paecilomyces sp.)^[7]微生物生產(chǎn)的PF101絮凝劑、紅平紅球菌(Rhodococcus erythropo-lis)^[8-9]、微生物生產(chǎn)的NOC－1絮凝劑等。
　　本文從活性污泥中篩選分離到一株高效微生物絮凝劑產(chǎn)生菌，并對(duì)該菌產(chǎn)絮凝劑的效率和特性進(jìn)行了初步研究。

1 材料和方法

1.1 菌種及篩選培養(yǎng)基
　　菌種源液：取自廣州市的污水處理廠生活污水。篩選培養(yǎng)基：葡萄糖20g，KH₂PO₄2g，K₂HPO₄5g，(NH₄)SO₄0.2g，NaCl0.1g，脲0.5g，酵母膏0.5g，pH7.5-8。
1.2 篩選方法
　　將樣品富集培養(yǎng)后，用平板劃線分離方法獲得單菌落，將純化后的菌種編號(hào)，各菌30℃搖床培養(yǎng)72h后，通過(guò)測(cè)定各菌培養(yǎng)液的絮凝活性進(jìn)行初篩，對(duì)初篩獲得的菌，采用平行發(fā)酵培養(yǎng)，定量測(cè)定發(fā)酵液的絮凝活性，進(jìn)行復(fù)篩。
1.3 絮凝活性的測(cè)定
　　100mL量筒中加入80mL蒸餾水，0.4g高嶺土，5mL1％CaCl2溶液，2mL發(fā)酵液，然后加蒸餾水至100mL，調(diào)節(jié)PH至7.5，然后倒入150mL燒杯中，放在磁力攪拌器上攪拌2min，靜止5min，吸取上清液50mL處的液體采用722型分光光度計(jì)在550nm處測(cè)定吸光度(以A表示)，以不加發(fā)酵液的吸光率(以B表示)為對(duì)照，來(lái)計(jì)算發(fā)酵液的絮凝程度。
　　　　　絮凝率(％)＝(A－B)／A×100 (1)
1.4 菌產(chǎn)絮凝劑的周期
　　在250mL三角瓶中裝入50mL培養(yǎng)基，30℃搖床培養(yǎng)，每隔一段時(shí)間取樣一次，測(cè)定培養(yǎng)液的pH值，菌生長(zhǎng)量(以O(shè)D660表示)及絮凝率。
1.5 不同陽(yáng)離子對(duì)絮凝效果的影響
　　不同陽(yáng)離子(濃度為1％)分別加到絮凝體系中，測(cè)定陽(yáng)離子對(duì)絮凝效果的影響。
1.6 培養(yǎng)液中絮凝活性的分布
　　發(fā)酵液在3000r／min下離心30min，移去上清液。菌體用蒸餾水洗滌后懸浮在與培養(yǎng)液等體積的蒸餾水中，得菌細(xì)胞懸液。定量測(cè)定培養(yǎng)液、去菌細(xì)胞上清液及菌細(xì)胞懸液對(duì)高嶺土的絮凝率。

2 結(jié)果與討論

2.1 菌種篩選
　　以高嶺上懸濁液為測(cè)試水樣測(cè)定從樣品中純化出的菌株培養(yǎng)液絮凝活性。篩選共獲得11株有絮凝能力的菌株，分屬于細(xì)菌和真菌。有3株絮凝活性達(dá)到80％以上，其中一株具有較高絮凝活性的真菌HHE₆，根據(jù)它的生化和生理特征初步鑒定為霉菌，該菌株產(chǎn)生的絮凝劑對(duì)高嶺上懸濁液的絮凝率為95％－98％，以下以菌株HHE₆進(jìn)行一些特性研究。
2.2 菌產(chǎn)絮凝劑的周期測(cè)定
　　HHE₆菌株的生長(zhǎng)曲線、pH值變化曲線及絮凝率曲線如圖1、圖2、圖3所示。

　　　　

　　圖2顯示，在培養(yǎng)過(guò)程中，HHE₆菌株一直保持在偏酸性的環(huán)境中生長(zhǎng)，pH值先是下降，然后緩慢升高，并趨于穩(wěn)定。培養(yǎng)液絮凝率與菌生長(zhǎng)量同步升高，在菌生長(zhǎng)的穩(wěn)定期后期達(dá)到最佳的絮凝效果。在此培養(yǎng)條件下，絮凝率在第5d左右達(dá)到最高值。絮凝活性與菌生長(zhǎng)量成正相關(guān)性，與有關(guān)文獻(xiàn)^{[1，7，8，10］}的報(bào)道結(jié)論相同。
2.3 不同金屬離子對(duì)絮凝效果的影響
　　不同陽(yáng)離子(濃度為1％)分別加到用高嶺土和培養(yǎng)液配制的水樣中，測(cè)定陽(yáng)離子對(duì)菌株絮凝效果的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1顯示，不同金屬離子對(duì)絮凝效果的影響有差異，Ca²⁺的添加有利于菌產(chǎn)絮凝劑的絮凝作用，Al³⁺的添加基本上起不到促進(jìn)絮凝的作用，而Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、K⁺等陽(yáng)離子的加入不利于絮凝作用的發(fā)生。

表1 陽(yáng)郭子對(duì)絮凝效果的影響 陽(yáng)離子種類 絮凝率/% 對(duì)照 95.08 Al³⁺ 95.15 Ca²⁺ 97.08 Fe²⁺ 62.81 Mn²⁺ 85.86 Cu²⁺ 51.84 K⁺ 79.58

　　菌株發(fā)酵液離心分離得完整細(xì)胞及上清液。菌體用蒸餾水洗滌后，懸浮在與培養(yǎng)液等體積的蒸餾水中，得菌細(xì)胞懸液。測(cè)定菌細(xì)胞懸液及去菌細(xì)胞上清液的絮凝率，并與發(fā)酵液的絮凝率比較。絮凝實(shí)驗(yàn)表明(見(jiàn)表2)，絮凝劑的絮凝活性主要表現(xiàn)在去菌細(xì)胞上清液中(相對(duì)絮凝率為96.89％)，菌體細(xì)胞基本無(wú)絮凝能力。

表2 菌株培養(yǎng)中絮凝活性的分布 絮凝效果 發(fā)酵液 去菌細(xì)胞上清液 菌細(xì)胞懸液 絮凝率/% 95.15 92.19 0 相對(duì)絮凝率*/% 100 96.89 0

2.5 培養(yǎng)液對(duì)城市污水的絮凝效果
　　取2種不同水質(zhì)的城市污水，在1L量杯中加入1000mL城市污水，50mL1％CaCl₂溶液，10mL發(fā)酵液，在六聯(lián)攪拌機(jī)上進(jìn)行絮凝實(shí)驗(yàn)，用光電比濁儀測(cè)定上清液的濁度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 培養(yǎng)液對(duì)城市污水的絮凝效果 試驗(yàn)用水 pH 濁度/NTU 濁度去除率/% 進(jìn)水 出水 1# 8.5 117 13.6 88.4 2# 7.5 107 10.5 90.2

　　由表3可看出，發(fā)酵培養(yǎng)液加氯化鈣對(duì)城市污水絮凝效果良好，濁度去除達(dá)88％以上。

3 結(jié)論

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，絮凝劑產(chǎn)生菌HHE₆營(yíng)養(yǎng)要求簡(jiǎn)單，在菌生長(zhǎng)的同時(shí)合成胞外高聚物，且絮凝劑的形成與菌體生長(zhǎng)正相關(guān)。菌株HHE₆產(chǎn)絮凝劑具有良好的絮凝效果，對(duì)高嶺土懸浮液最高絮凝率可達(dá)98％，對(duì)城市污水濁度去除率達(dá)88％以上，是一種很有應(yīng)用前景的絮凝劑產(chǎn)生菌。

參考文獻(xiàn)：

　　[1] 王鎮(zhèn)，王孔星，謝裕敏，等.幾株微生物絮凝劑產(chǎn)生菌的特殊研究[J].微生物學(xué)報(bào)，1995，35(2)：121－129.
　　[2] Hiroaki Takagi Kiyoshi Kadowaki. Purification and Chemical Properties of a Flocculant Properties of a Flocculant Produced by Paccilomyces[J].Agricultural and Biological Chemistry, 1985,49(11):3159-3164.
　　[3] Junji Nakamura, Shigeyoshi Miyashiro, Yoshio Hirose. Purification and Chemical Analysis of Microbial Cell Flocculant Produced by Aspergillus sojae AJ7002[j]. Agricultural and Biological Chemistry,1976,40(3):619-624.
　　[4] N L evy, S Magdassi. Physico-chemical Aspects in Flocculation of Bentonite Suspensions by a Cyanobacterial Bioflocculant[J]. Water Research, 1992,26(2):249-259.
　　[5] Junji Nakamura ,Shigeyoshi Miyashiro, Yoshio Hirose . Sereening, Isolation and Some Prperties of Microbial Cell Flocculants[J]. Agricultural and Biological Chemistry, 1976,40(2):377-383.
　　[6] Nakamural J, Miyashiro S, Hirose Y.Conditions for production of Microbial Cell Flocculant By Aspergilus sojae AJ7002[J]. Agric Biol Cem, 1976,40(7):1341-1347.
　　[7] Hiroaki Takagi, Kiyoshi Kadowaki. Flocculant Production by peacilomyces sp Taxonomic Studies and Culture Conditions for Production[J]. Agricultural and Biological Chemistry, 1985,49(11):3151-3157.
　　[8] Ryuichiro Kurane, Kiyoshi Takeda, Yomoo Suzuki. Screening For and Characteristics of Microbial Flocculants[J]. Agricultural and Biological Chemistry, 1986,50(9):2301-2307.
　　[9] Ryuichiro Kurane, Kazuki Toeda , Kiyoshi Takeda, et al. Culture Conditions for Production of Microbial Flocculant by Rhodococcus erythorpolis[J]. Agricultural and Biological Chemistry, 1986,50(9):2309-2313.
　　[10] Kazuki Toeda, Ryuichiro Kurane. Microbial Flocculant from Alcaligenes Cupidus KT201[J]. Agricultural and Biological Chemistry 1991,55(11):2793-2799.

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　　作者簡(jiǎn)介：黃曉武(1973-)，男，江西寧都人，現(xiàn)為華南理工大學(xué)環(huán)境工程系99級(jí)環(huán)境專業(yè)碩士研究生，研究方向是水環(huán)境與水處理技術(shù)，電話:13076795317；胡勇有(1964－)，男，湖南汝成人，教授，博導(dǎo)華南理工大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程系系主任，主要從事水環(huán)境污染控制與水處理技術(shù)，電話:(020)87114706。