摘要: 介紹了微生物絮凝劑物質(zhì)屬性和組成，絮凝的幾種機(jī)理，對(duì)產(chǎn)生絮凝的微生物的營(yíng)養(yǎng)條件進(jìn)行了簡(jiǎn)要的說(shuō)明，對(duì)現(xiàn)在微生物絮凝劑的應(yīng)用范圍作了歸納，在此基礎(chǔ)上剖析了生物絮凝劑的研究前景和方向。

關(guān)鍵詞: 微生物絮凝劑?? 絮凝機(jī)理? 絮凝微生物? 污水處理

絮凝劑是一類(lèi)可是水體中不易沉降的懸浮顆粒凝聚沉淀的物質(zhì)。絮凝劑有三類(lèi)：一類(lèi)為有機(jī)高分子絮凝劑或助凝劑，如聚丙烯酰胺；二類(lèi)為無(wú)機(jī)絮凝劑如硫酸鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵等；三類(lèi)為微生物絮凝劑。生物絮凝劑是利用生物技術(shù)，通過(guò)微生物發(fā)酵、提取、精制而得到的一種新型、高效、廉價(jià)的水處理藥劑[2]。

1. 微生物絮凝劑的種類(lèi)

在這里我只介紹一下按化學(xué)組成分類(lèi)

蛋白質(zhì)：Asp.sojae AJ7002合成的絮凝劑的主要活性成分是蛋白質(zhì)和已糖胺；生物絮凝劑NOC-1億是一種蛋白質(zhì)，并且該蛋白質(zhì)分子中含有較多的疏水氨基酸。

多糖：目前已經(jīng)堅(jiān)定的生物絮凝劑有很多種屬于多糖類(lèi)物質(zhì)。Alcaligenes cupidus KT201代謝的AL-201

脂類(lèi)：Kurane首次從R.drythropolis S-1的培養(yǎng)液中分離到了一種脂類(lèi)絮凝劑。這是目前發(fā)現(xiàn)的唯一的脂類(lèi)絮凝劑[3]。

國(guó)外研究者借助各種技術(shù)手段對(duì)多種絮凝劑組成與性質(zhì)進(jìn)行了分析,我選取部分如表1所示DNA：高分子量的天然雙鏈DNA是Pesudomonas C-120菌體細(xì)胞凝集的直接原因。

2. 微生物絮凝劑的絮凝機(jī)理

在用微生物絮凝劑進(jìn)行水處理中，往往因機(jī)理不清楚，而導(dǎo)致不必要的資源浪費(fèi)。微生物絮凝劑是帶有電荷的生物大分子，下列機(jī)理其中以橋聯(lián)激勵(lì)學(xué)說(shuō)最為人們接受[4]。

2.1橋聯(lián)作用

絮凝劑借助離子鍵、氫鍵，同時(shí)結(jié)合了多個(gè)顆粒分子，因而在顆粒建立起了橋梁作用，把這些顆粒直接連接在一起，從而使之形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)沉淀下來(lái)。有實(shí)驗(yàn)表明，絮凝劑絮凝膨潤(rùn)土過(guò)程時(shí)，通過(guò)測(cè)定等溫線(xiàn)和Zeta電位發(fā)現(xiàn)絮凝劑確實(shí)是以“橋聯(lián)方式”絮凝的[5]。

2.2“類(lèi)外源需凝聚素”假說(shuō)

“類(lèi)外源需凝聚素”假說(shuō)很好地解釋了酵母菌的絮凝機(jī)理：絮凝酵母細(xì)胞壁上的特定表面蛋白與其他酵母細(xì)胞表面的甘露糖殘基之間的專(zhuān)一性結(jié)合引起絮凝。

2.3“菌體外纖維素纖絲”學(xué)說(shuō)

“菌體外纖維素纖絲”學(xué)說(shuō)則主要是針對(duì)纖維素類(lèi)絮凝劑的絮凝機(jī)理提出的，由于部分引起絮凝產(chǎn)生菌體外有纖絲，因而該學(xué)說(shuō)認(rèn)為是由于胞外纖絲聚合形成絮凝物。這兩種假說(shuō)對(duì)非游離態(tài)生物絮凝劑的作用機(jī)理做出了合理解釋。

表1 一些絮凝劑產(chǎn)生菌的分子組成和性質(zhì)

3影響微生物絮凝劑產(chǎn)生的營(yíng)養(yǎng)因素

3.1碳源

微生物不同，產(chǎn)生絮凝劑所需的碳源也不同。產(chǎn)生NOC-1的紅平紅球菌以葡萄糖、果糖、山梨糖等水溶性碳源如橄欖油則活性下降[6]，Junji nakamura[7]等報(bào)道產(chǎn)絮凝劑的通用發(fā)酵培養(yǎng)基中有酪蛋白作為碳源和氮源時(shí)效果明顯；Alcaligenes cupidus KT201產(chǎn)生絮凝劑時(shí)以葡萄糖、半乳糖胺、蔗糖等作為碳源較好；Aspergillus sojae AJ7002對(duì)碳源要求條件低；Rhuichiro kurane[8]報(bào)導(dǎo)，在工業(yè)生產(chǎn)上酒精也是很好的碳源物質(zhì)。

3.2 氮源

產(chǎn)生NOC-1的紅平紅球菌所需得無(wú)機(jī)氮源硫酸銨最好；有機(jī)氮源以尿素、酵母糕、酪蛋白、氨基酸為最佳； Aspergillus sojae AJ7002產(chǎn)絮凝劑時(shí)以酵母浸液、氨基酸類(lèi)為最佳氮源。

3.3無(wú)機(jī)鹽及其他

綜合來(lái)看，無(wú)機(jī)鹽以KH2PO4? 、K2HPO4 、Mg SO4等為主[9]。

4微生物絮凝劑的應(yīng)用現(xiàn)狀

4.1廢水處理

4.1.1畜產(chǎn)廢水? 畜產(chǎn)場(chǎng)廢水中有含有較高濃度的總有機(jī)碳(????? TOC)和總氮(TN)，是一類(lèi)較難處理的有機(jī)廢水，采用合成高分子絮凝劑處理時(shí)效果不好，而用微生物絮凝劑NOC-1處理則效果很好，處理10min后，上清液接近透明，其TOC由1420mg/L降為425mg/L，TN從420mg/L降為215mg/L，廢水的澄清度(OD660)從15.7降為0.85[10]。

4.1.2建材廢水? 含有高懸浮物的建筑材料加工廢水也是較難處理的一類(lèi)廢水。

4.1.3鞣革廢水? 在鞣革工業(yè)廢水中加入C-62菌株產(chǎn)生的絮凝劑，其濁度去除率可達(dá)96.7%[11]。

4.1.4廢水脫色? 目前使用的絮凝劑難以去除廢水中的有色物質(zhì)，而用NOC-1對(duì)墨水、糖蜜廢水、造紙廢水和染料廢水等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，處理后上清夜變成無(wú)色透明。用P.alkaligenes8724菌株產(chǎn)生的絮凝劑在實(shí)驗(yàn)室對(duì)紙漿黑夜和氯霉素等顏色較深的廢水進(jìn)行脫色處理，脫色率分別達(dá)95%和98%以上[10]。

4.2膨脹污泥處理

在采用活性污泥法處理工業(yè)廢水過(guò)程中，形成的活性污泥容易發(fā)生膨脹，從而影響處理效率，若添加微生物絮凝劑，則會(huì)取得良好的效果。如甘草制藥廢水生化處理過(guò)程中形成的膨脹活性污泥，當(dāng)在其中添加NOC-1后，消除了污泥的膨脹，恢復(fù)了活性污泥的沉降性能[12]

4.3乳化液油水分離

用Alcaligenue latus培養(yǎng)物可以很容易地將棕?cái)R酸從其乳化液中分離出來(lái)。向100mL含體積分?jǐn)?shù)=0.25%的乳化液中假如10mL的Alcaligenue latus培養(yǎng)物和1mL的聚氨基葡萄糖后，在細(xì)小均一的乳化液中及形成明顯可見(jiàn)的油滴，這些油滴負(fù)于廢水表面，有明顯的分層。下曾清液的COD值從原來(lái)的450mg/L下降為235mg/L，去除率為48%。無(wú)論是無(wú)機(jī)絮凝劑還是人工合成的有機(jī)高分子絮凝劑都未達(dá)到過(guò)這樣的絮凝效果[13]。

4.4、其他方面應(yīng)用

以有研究表明，微生物絮凝劑可以包括細(xì)菌、真菌、放線(xiàn)菌以及藻類(lèi)在內(nèi)的大多數(shù)微生物產(chǎn)生的具有絮凝作用的物質(zhì)。因此，微生物絮凝劑不僅可以應(yīng)用于廢水的處理，還可以成為發(fā)酵工業(yè)和食品工業(yè)中安全有效的絮凝劑，為取代傳統(tǒng)工藝中離心和過(guò)濾分離細(xì)胞的方法提供了可能[10]。

5? 總結(jié)

微生物絮凝劑是一種有很多優(yōu)點(diǎn)的絮凝劑，與現(xiàn)在常用的一些絮凝劑相比它是極其高效的，在同樣的用量下，微生物絮凝劑對(duì)活性污泥的絮凝速度最大，而且絮凝沉淀比較容易用過(guò)濾除去。它是沒(méi)有毒性的，在健康第一的當(dāng)今社會(huì)，天然性是其最大的長(zhǎng)處，微生物絮凝劑是微生物菌體或菌體分泌的生物高分子物質(zhì)，屬于天然有機(jī)絮凝劑，它不會(huì)像無(wú)機(jī)類(lèi)等化學(xué)絮凝劑一樣殘留各種有毒離子如鋁離（已被證實(shí)引起老年癡呆癥的最主要元素），也不會(huì)像高分子絮凝劑一樣有造成二次污染的可能性，不會(huì)危害其他的生物和影響到生態(tài)環(huán)境。微生物絮凝劑的絮凝對(duì)象也很廣，有活性污泥、粉煤灰、應(yīng)用水等等而其他的絮凝劑會(huì)由于自身的特性而在具體運(yùn)用時(shí)受到限制。微生物絮凝劑還有很大的發(fā)展空間，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外對(duì)于絮凝劑的研究隨著其他科學(xué)的發(fā)展也得到很多的幫助，可以利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)獲得的高效絮凝基因，通過(guò)轉(zhuǎn)基因技術(shù)等，構(gòu)建高產(chǎn)絮凝劑的工程菌，以實(shí)現(xiàn)絮凝劑的大規(guī)模生產(chǎn)。微生物絮凝劑的這些特性，以及其廣闊的發(fā)展前景相信，微生物絮凝劑將越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)廢水處理、發(fā)酵等工業(yè)生產(chǎn)中，并最終取代無(wú)機(jī)絮凝劑和有機(jī)共分子絮凝劑。

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