一种微生物絮凝剂的制备及在给水处理中的应用研究

２０１３年２月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇｒｅｅｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　绿色科技　第２期　一种微生物絮凝剂的制备及在给水处理中的应用研究　杨劲峰，夏慧，杨靖　（信阳市环境监测站，河南信阳４６４０００）　‘　‘　摘要：从活性污泥中筛选得到了絮凝剂产生茵（Ｐａｎｔｏｅａ　ａｇｇｌｏｍｅｒａｎｓ），它能够利用玉米淀粉废水作为培养　基生产微生物絮凝剂，初步纯化的絮凝剂命名为Ｍ一７。对Ｍ一７进行了组成分析，并将Ｍ一７应用于河水　的絮凝试验，结果表明：Ｍ一７不合蛋白质、核酸，含有单糖或多糖；Ｍ一７对原水的絮凝效果优于现有常用　给水絮凝剂，其最优投加量为６ｍｇ／Ｌ，在２００ｒ／ｍｉｎ搅拌１ｍｉｎ，６０ｒ／ｒａｉｎ搅拌３ｍｉｎ，静置２０ｍｉｎ的条件下，Ｍ　一７对原水的浊度去除率达到９３．８９　。　关键词：微生物絮凝剂；制备；给水处理　中图分类号：ＴＵ９９１．２２　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—９９４４（２０１３）０２—０１８４—０３　１　引言　微生物絮凝剂是由微生物产生的可使液体中不易　沉降的固体悬浮颗粒、菌体细胞及胶体颗粒等凝聚沉降　的特殊高分子物质，具有高效、无毒、可生物降解等特　点口　。本研究对一种微生物絮凝剂进行提取及成分分　名为Ｍ一７。　２．１．２培养基　玉米淀粉废水１Ｌ，蔗糖２ｇ，０．２ｇ（ＮＨ　）　ＳＯ　，ｐＨ　值７．０，０．１ＭＰａ、１２１℃灭菌２０ｍｉｎ。　２．１．３　Ｍ一７的制备　将菌种接入培养基中，３０℃、１５０ｒ／ｍｉｎ摇床培养　４８ｈ，粘稠的发酵液于６０００ｒ／ｍｉｎ离心３０ｍｉｎ，去除下层　析，将絮凝剂应用于淮河水的絮凝试验。　菌体和杂物口　；上清液浓缩至一半体积，再加入预冷的　２材料与方法　２．１　材料　３倍体积的冰乙醇，充分混匀后４℃静置２０ｈ，ｌＯ０００ｒ／　ｍｉｎ离心１５ｍｉｎ　］，沉淀用蒸馏水溶解，静置１０ｈ后　１００００ｒ／ｍｉｎ离心２０ｍｉｎ以去除不溶物。重复用冰乙醇　２．１．１　试验菌种　试验所用微生物絮凝剂产生菌从郑州市五龙口污　水处理厂活性污泥中分离获得　，所产微生物絮凝剂命　收稿日期：２０１３一Ｏｌ＿ｌ８　洗涤２次，用乙醚洗涤１次，沉淀物用少量蒸馏水溶解，　冷冻干燥后即得到Ｍ一７产品。　作者简介ｉ杨劲峰（１９８４一），男，河南洛阳人，硕士研究生，助理工程师，主要从事环境监测及环境污染治理技术研究。　用比较少。第二种是机械炉排炉。此炉型对垃圾适应　焚烧炉的主流烟气处理工艺。　而采用“半干法＋干法＋活性炭＋布袋除尘器”的　性广，处理垃圾也比较完全，所以国内大部分采用的都　是机械炉排炉。　烟气处理工艺，明显在排放指标上不仅可以满足欧盟　９２标准，大部分甚至达到了欧盟２０００标准。当然前提　还是要增加脱销装置ＳＮＣＲ。预计在国内环保要求日　益提高的同时，不久应该会逐步采用：ＳＮＣＲ＋半干法　３．３实际运营对其影响　在实际运营过程中，仍有许多可控参数将导致烟气　排放指标的变化。①半干法适当多喷入Ｃａ（ＯＨ）　溶液　或ＮａＯＨ溶液，干法适当多喷射Ｃａ（ＯＨ）　粉末等；②　自动燃烧控制系统ＡＣＣ的投用与否都可以在一定程度　上改变烟气排放指标，灵活性较强，但这种控制是有一　定极限的，不可能对排放指标作出根本性的改变；③垃　（固定喷头喷ＮａＯＨ或固定喷头喷石灰浆或旋转喷雾）　＋干法（石灰干粉和活性炭）＋布袋除尘器”的烟气处理　工艺。　圾发酵时间、投入垃圾的松散度；垃圾焚烧炉的燃烧温　度、垃圾的燃烧充分度、烟气在炉内的停留时间等。同　参考文献：　［１］刘　晓，王学斌，周菊华．浅析垃圾焚烧发电厂烟气污染控制及防　时，在进炉垃圾性质相差过大的情况下，可以适当减少　进炉垃圾量，多喷入辅助燃料，达到稳定、降低污染物排　治对策ＥＪ］．能源技术与管理，２０１１（１）：１３Ｏ～１３３．　－Ｉ２］刘军伟，雷廷宙，杨树华，等．浅议我国垃圾焚烧发电的现状及发展　趋势ＥＪ－１．中外能源，２０１２（１７）：２９～３４．　放等目的。这在上海江桥焚烧厂曾有过先例。　Ｅ３］闫志海．垃圾焚烧发电厂烟气处理方案的选择［Ｊ］．环保前线，２００８　（５）：５６～５８．　４结语　采用“半干法＋活性炭喷射＋布袋除尘器”完全可　以满足国家标准，更是达到了欧盟９２标准，是全国垃圾　１８４　Ｅ４］国家环境保护总局．生活垃圾焚烧污染控制标准［Ｓ］．北京：国家　环境保护总局，２００２．　［５］上海环境集团．上海江桥、成都洛带、威海、漳州等垃圾焚烧厂的烟　气排放指标及初步设计［Ｒ］．上海：上海环境集团，２００８．　杨劲峰，等：一种微生物絮凝剂的制备及在给水处理中的应用研究　２．１．４　Ｍ一７的组成分析　环境与安全　质、核酸及还原糖，含有单糖或多糖。　表２显色反应　将Ｍ一７配制成ｌｇ／Ｌ的水溶液，分别进行Ｍｏｌｉｓｈ　反应　］、Ｆｅｈｌｉｎｇ反应［６　、双缩脲反应Ｌ７］、碘一碘化钾反　应［７　、茚三酮反应＿７　等显色反应，确定Ｍ一７的主要组　成成分；采用溴化钾压片法，用红外分光光度计在４０００　￣４５０ｃｍ　区间扫描，测定Ｍ一７所带有的特征基团。　试验用水水质　２．１．５试验用水为郑州市某沉沙池经初步沉淀的低浊度　淮河水，主要水质指标见表１。　表１原水水质指标　３．１．２红外扫描分析　由图２可以看出，该红外光谱图具有多糖的特征。　３７００～３１００ｃｍ　有一个强且宽的吸收峰，波峰在　３３８２ｃｍ　处，为多缔合体的０一Ｈ伸缩振动峰；３０００～　２．２　方法　２９００ｃｍ　最大吸收峰在２９３０ｃｍ　附近，峰较强，为饱和　２．２．１　絮凝试验方法　Ｃ—Ｈ伸缩振动的信号；１７２０～１６０Ｏｃｒｎ　最大吸收峰在　在１５０ｍＬ烧杯中加入１００ｍＬ原水和２ｍＬ微生物　１６３７ｃｍ　附近，为单一峰，无其他吸收，是由Ｃ＝Ｃ伸缩　絮凝剂，以２００ｒ／ｍｉｎ搅拌ｌｍｉｎ，再以６０ｒ／ｍｉｎ搅拌　振动引起的；１４５６ｃｍ。处为伯碳上Ｃ—Ｈ变形振动引起　５ｍｉｎ，静置３０ｍｉｎ，用吸管在５０ｍＬ高度处取样测　的；１４１０～１２６０ｃｍ－１最大吸收在１３６９ｃｍ　附近，由叔碳　浊度　Ｊ。　上的Ｃ—Ｈ变形振动和Ｏ—Ｈ振动引起；１１７Ｏ～　２．２．２　浊度的测定方法　１１５０ｃｍ　最大吸收峰出现在１１５５ｃｍ　处，由吡喃型糖　（１）硅藻土浊度标准液的配制。称取１０ｇ硅藻土，　苷键Ｃ一０一Ｃ的非对称振动引起；１１００～１０００ｃｍ　最　按照ＩＳＯ７０２７—１９８４｛水质一浓度的测定》配制成浊度　大吸收峰在１０８０ｃｍ　和１０２０ｃｍ　附近，是由饱和Ｃ一　为２５０ＮＴＵ的硅藻土浊度标准液。　０振动引起的；９１０～６５０ｃｍ　无强的特征吸收峰，说明　（２）浊度标准曲线的制作。取１３个２５０ｍＬ容量　样品中不含芳环结构。　瓶，分别加入Ｏ～１２０ｍＬ　２５０　ＮＴＵ的浊度标准储备液，　用去离子水定容后摇匀。以去离子水作参比，用７２２型　分光光度计在３４０ｎｍ波长处测定吸光度，所得结果见　图１。　Ｏ　４５　Ｏ　４Ｏ　０　５　Ｏ　３０　Ｏ　２５　《０　２Ｏ　０　１５　０　１０　０　Ｏ５　０　０　２Ｏ　４０　６０　８０　】ＯＯ　１２０　Ｔｕｒｂｉｄｊｔｙ（ＮＴｕ）　图２　Ｍ一７的红外光谱　图１浊度标准曲线　３．２　Ｍ－－７投加量对出水浊度的影响　称取０．１ｇ　Ｍ一７，溶于１００ｍＬ蒸馏水中，配制成　（３）浊度的计算。样品液在波长３４０　ｎｌｉ１处（此波长　下天然水中存在的淡黄色或淡绿色对测定无干扰）用　１．０ｇ／Ｌ的溶液。在１００ｍＬ原水中分别添加０．１、０．２、　７２２型分光光度计测定吸光度值，浊度及浊度去除率由　０．４、０．６、０．８、１．０ｍＬ　Ｍ一７溶液，通过对浊度的测定，　确定最佳的絮凝剂投加量。试验结果如图３所示。当　公式（１）及（２）表示。　浊度（ＮＴＵ）一Ａ×３２２．５８—１．２９　（１）　Ｍ一７投加量为０．４～１．０ｍＬ时，出水浊度值较低，其　中，投加量在０．６ｍＬ时的出水浊度值为２．９０　ＮＴＵ，符　浊度去除率（　）一—ｍ＝—ｎ×１００　（２）　合《生活饮用水水源水质标准》的规定。当投加量为　ｆ　ｒＩ　其中，Ａ为样品在３４０ｎｍ处的吸光度值；ｍ为不加　１．０ｍＬ时，出水浊度反而上升到５．５１　ＮＴＵ，这是因为　絮凝剂的样品的浊度值；　为加入絮凝剂的样品的浊　Ｍ一７溶液本身为白色，过多的加入干扰了测定的结　度值。　果，使得出水浊度值上升。因此，从节约成本及出水水　质两方面考虑，选择Ｍ一７的投加量为０．６ｍＬ／　３结果与讨论　１００　ｍＬ。　３．３水力条件对浊度去除的影响　３．１　Ｍ一７的成分分析　３．３．１　搅拌时间　３．１．１　显色反应试验结果　在１００ｍＬ原水中加入０．６ｍＬ　Ｍ一７溶液，先以　由表２中的反应现象，可以确定Ｍ一７中不含蛋白　２００ｒ／ｒａｉｎ搅拌ｉｒｎｉｎ，再以６０ｒ／ｒａｉｎ分别搅拌０、１、２、３、　】８５　２０１３年２月　绿色科技　第２期　之间，浊度值下降速度明显减缓；２０～６０ｍｉｎ之间，絮凝　体系变得澄清，浊度值均低于３．０　ＮＴＵ，且基本保持不　变。因此，最佳静置时间确定为２０ｍｉｎ。　４结语　Ｍ－７　Ｄｏｓａｇｅ／ｍＬ　（１）从活性污泥中筛选得到的微生物絮凝剂产生菌　能够利用玉米淀粉废水作为培养基生产微生物絮凝剂，　初步纯化的絮凝剂命名为Ｍ一７。对Ｍ一７进行组成分　析，结果表明Ｍ一７不含蛋白质、核酸，含有单糖或　多糖。　图３　Ｍ一７投加量对出水浊度的影响　４、５、６ｍｉｎ，静置３０ｍｉｎ后，测定出水浊度值。图４显示，　随着慢速搅拌时间的延长，出水浊度值逐渐下降，３ｍｉｎ　时浊度值趋于稳定，因此，搅拌时间选择为快速搅拌　ｌｍｉｎ，慢速搅拌３ｍｉｎ，在此条件下，浊度值达到２．６５　ＮＴＵ，浊度去除率达９３．８８　。　（２）将Ｍ一７应用于淮河水的絮凝试验。结果表明　Ｍ一７最佳投加量６ｍｇ／Ｌ，在２００ｒ／ｍｉｎ搅拌ｌｍｉｎ，６０ｒ／　ｍｉｎ搅拌３ｍｉｎ，静置２０ｍｉｎ的条件下，Ｍ一７对原水的　浊度去除率达到９３．８９　。　参考文献：　［１］江锋，黄晓武，胡勇有．胞外生物高聚物絮凝剂的研究进展　佳．高活性微生物絮凝剂产生菌的筛选与　０　１　２　３　４　５　６　［Ｊ３．给水排水，２００２，２８（８）：８３～８９．　Ｅ２３赵继红，刘从彬，李培养条件研究ＥＪ］．河南大学学报：自然科学版，２００８，３８（７）：３９３　～图４搅拌时间对出水浊度的影响　３９６．　Ｅ３］阮国瑞，范子文，张雪萍．细菌荚膜多糖的纯化、分析及免疫原性　的研究现状ＥＪ］．南京铁道医学院学报，１９９７，１６（３）：２１６～２１８．　－／４３　Ｗａｎｇ　Ｓｈｕｇｕａｎｇ，Ｇｏｎｇ　Ｗｅｎｘｉｎ，Ｌｉｕ　Ｘｉａｎｗｅｉ．Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　ｎｏｖｅｌ　ｂｉｏｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ　ｂｙ　ｃｕｌｔｕｒｅ　ｏｆ　Ｋｌｅｂｓｉｅｌｌａ　ｍｏｂｉｌｉｓ　ｕｓｉｎｇ　ｄａｉｒｙ　５　１　５　２５　３　５　４５　５　５　６５　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒｌ，Ｊ］．Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｊｏｕｒｎａｌ，２００７（３６）：８１　～Ｓｔａｎｄｉｎｇ　ｔｉｍｅ／ｒａｉｎ　８６．　图５静置时间对出水浊度的影响　，１ｓ３周存山，马海乐．条斑紫菜多糖的含量测定及其部分理化性质研　究ＥＪ］．食品科学，２００６，２７（２）：３８￣４２．　［６］强亦忠，王崇道，邵　源．海藻硫酸多糖的制备及其性质研究　Ｉ－Ｊ］．苏州大学学报：医学版，２００３，２３（４）：３９１～３９３．　３．３．２静置时间　在１００ｍＬ原水中加入０．６ｍＬ　Ｍ一７溶液，先以　２００ｒ／ｒａｉｎ搅拌Ｉｍｉｎ，再以６０ｒ／ｍｉｎ搅拌３ｍｉｎ，再静置不　同的时间，测定各时间点时的出水浊度值。由图５可以　看出，在Ｏ～１５ｍｉｎ之间，絮凝体系中的絮团由小到大，　＇１７３陈钧辉，陶力，李俊，等．生物化学试验Ｉ－Ｍ］．３版．北京：科　学出版社，２００３．　，１８３李红兰，尚贞晓．微生物絮凝剂Ｂ一１６在给水处理中的应用研究　－ＩＪ］．净水技术，２００８，２７（１）：２６～２８．　沉降速度快，出水浊度值下降速度快；而在１５￣２０ｍｉｎ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　Ｎｅｗ　Ｔｙｐｅ　ｏｆ　Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　Ｈｏｃｃｕｌａｎｔ　ａｎｄ　ｉｔｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｗａｔｅｒ　Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　Ｙａｎｇ　Ｊｉｎｆｅｎｇ，Ｘｉａ　Ｈｕｉ，Ｙａｎｇ　Ｊｉｎｇ　（Ｘｉｎｙａｎｇ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　Ｓｔａｔｉｏｎ，Ｈｅｎａｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｘｉｎｙａｎｇ　４６４０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｎｅｗ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ－－ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｂａｃｔｅｒｉａ（Ｐａｎｔｏｅａ　ａｇｇｌｏｍｅｒａｎｓ），ｉｓｏｌａｔｅｄ　ｆｒｏｍ　ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｓｌｕｄｇｅ，ｃｏｕｌｄ　ｐｒｏｄｕｃｅ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ｃｏｒｎｓｔａｒｃｈ　ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ　ａｓ　ｃｕｌｔｕｒｅ　ｍｅｄｉｕｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒａｒｅｆｉｅｄ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｉＳ　ｎａｍｅｄ　ａｓ　Ｍ一７．Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｍ一７　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｅｓ　Ｍ一７　ｔｏ　ｔｒｅａｔｉｎｇ　ｔｈｅ　Ｈｕａｉｈｅ　Ｒｉｖｅｒ　ｗａｔｅｒ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　Ｍ一７　ｈａｓ　ＤＯ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｏｒ　ｎｕｃｌｅｉｃ　ａｃｉｄ　ｂｕｔ　ｃｏｎｔａｉｎｓ　ｍｏｎｏｓａｃｃｈａｒｉｄｅ　ａｎｄ　ｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅ；ｔｈｅ　ｆｌｏｃｃｕｌａｔｉｎｇ　ａｃｔｉｖｉｔｙ　ｏｆ　Ｍ一７　ｉｓ　ｂａｔｔｅｒ　ｔｈａｎ　ｏｔｈｅｒ　ｅｘｉｓｔｉｎｇ　ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔｓ．ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｐｔｉｍｕｍ　ｄｏｓａｇｅ　ｉｓ　６　ｍｇ　Ｍ一７　ｉｎ　１　Ｌ　ｗａｔｅｒ，ｕｎｄｅｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｓｔｉｒｒｉｎｇ　ａｔ　２００　ｒ／ｍｉｎ　ｆｏｒ　１　ｒａｉｎ　ａｎｄ　６０　ｒ／ｒａｉｎ　ｆｏｒ　３　ｍｉｎ，ｓｔａｎｄｉｎｇ　ｆｏｒ　２０　ｍｉｎ，ｔｈｅ　ｔｕｒｂｉｄｉｔｙ　ｒｅｍｏｖａｌ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｃｏｕｌｄ　ｒｅａｃｈ　９３．８９　．　’　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｆｌｏｃｃｕｌａｎｔ；ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ；ｆｅｅｄ　ｗａｔｅｒ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　１８６